Kandelová síla

Definice a historický kontext

Kandelová síla byla kdysi hlavní jednotkou pro měření svítivosti—množství světla, které zdroj vyzařuje určitým směrem. Vznikla v 19. století, kdy jedinou praktickou metodou porovnání jasů lamp, plynových světel či raných elektrických žárovek bylo posoudit je podle výkonu „standardní svíčky“.

Výraz „standardní svíčka“ však znamenal v různých zemích různé věci:

• V Británii šlo o anglickou svíčku z čistého spermaceti s definovanou hmotností a rychlostí hoření.
• V Německu se používala Hefnerkerze (Hefnerova svíčka) na bázi lamp s amylacetátem.
• Ve Francii byla standardem Carcelova lampa spalující řepkový olej při dané rychlosti.

Tato variabilita znamenala, že „kandelová síla“ nikdy nebyla skutečně univerzální nebo vědecky spolehlivou jednotkou. S rozvojem vědy a průmyslu a globalizací vznikla potřeba mezinárodně dohodnutého, reprodukovatelného standardu, což vedlo v roce 1948 k přijetí kandely jako jednotky SI pro svítivost—původně definované pomocí černého tělesa a později upřesněné na současnou, fyzikální definici.

Technická ekvivalence: Kandelová síla a kandela

Kandela (cd) je nyní oficiální jednotkou SI pro svítivost. Její definice je:

Svítivost zdroje, který vyzařuje monochromatické záření o frekvenci 540 × 10¹² hertzů a jehož zářivá intenzita v daném směru je 1/683 watt na steradián.

Převod:
1 kandelová síla ≈ 0,981 kandely.

Tento převod je zásadní pro interpretaci historických dat a zajištění souladu se současnými standardy osvětlení.

Co měří svítivost?

Svítivost popisuje množství viditelného světla, které zdroj vyzařuje v konkrétním směru na jednotkový prostorový úhel (steradián), měřeno v kandelách. Nejde o celkový světelný tok (ten se měří v lumenech), nýbrž o směrový „jas“ vnímaný lidským okem—zásadní veličinu při aplikacích jako je letectví, automobilový průmysl či architektonické osvětlení.

Vzorec:
Svítivost (I) = dΦ / dΩ
Kde:

• dΦ = diferenciální světelný tok (lumeny)
• dΩ = diferenciální prostorový úhel (steradiány)

1 kandela = 1 lumen na steradián.

Historické aplikace a omezení kandelové síly

Použití

• Majáky: Hodnoty kandelové síly (např. „1 000 000 kandelových sil“) udávaly, jak daleko je možné světlo na moři spatřit.
• Automobilové světlomety: První světlomety byly regulovány a uváděny v kandelových silách.
• Letecká signalizace: Raná letištní a přibližovací světla často specifikovala intenzitu v kandelových silách.
• Veřejné a pouliční osvětlení: Pouliční lampy a reflektory byly popisovány pomocí kandelové síly.

Omezení měření

Měření kandelové síly byla od přírody nepřesná:

• Výkon „standardních“ svíček kolísal podle typu paliva, délky knotu i prostředí.
• Žádné dva národní standardy nebyly zcela totožné, což způsobovalo zmatek v mezinárodním obchodě i bezpečnostních standardech.
• Měřící techniky s použitím fotometrů srovnávaly testované zdroje se svíčkami, ale byly náchylné na lidské chyby i fyzické nedostatky.

Tyto problémy vedly k významným chybám a nekonzistentním výsledkům, což vědeckou obec motivovalo k přijetí kandely.

Kandela: Moderní jednotka SI

Kandela je přesně definovaná a reprodukovatelná, založená na základních vlastnostech světla a citlivosti lidského oka:

• Definice: Svítivost v daném směru zdroje, který vyzařuje monochromatické záření o frekvenci 540 × 10¹² hertzů se zářivou intenzitou 1/683 watt na steradián.
• Výhody: Konzistence, mezinárodní shoda, vhodnost pro pokročilé fotometrické přístroje.
• Použití: Všechny moderní osvětlovací standardy (letectví, automobilový průmysl, architektura, bezpečnost) specifikují svítivost v kandelách.

Související fotometrické jednotky: Kontext a srovnání

Praktické příklady: Kandelová síla vs. kandela

• Svítilna:

  • Historicky: „20 000 kandelových sil“
  • Moderně: 19 620 kandela (20 000 × 0,981)

• Automobilový světlomet:

  • Historicky: „50 000 kandelových sil“
  • Moderně: 49 050 kandela

• Maják:

  • Historicky: „1 000 000 kandelových sil“
  • Moderně: 981 000 kandela

Těmito převody se řiďte při interpretaci historických či marketingových údajů.

Případy užití: Dříve a dnes

Historicky (kandelová síla):

• Majáky, pouliční osvětlení, rané automobilové/letecké signály, divadelní/studiová světla.

Moderně (kandela):

• Veškeré regulované osvětlení: LED, automobilové světlomety, letecké majáky (ICAO), architektonické osvětlení, bezpečnostní a nouzové osvětlení.

Příklad letectví ICAO:
ICAO Annex 14 stanovuje minimální hodnoty svítivosti v kandelách pro dráhová a přibližovací světla (např. 10 000 cd pro vysoce intenzivní okrajová světla dráhy), což zajišťuje viditelnost a bezpečnost pilotů za všech podmínek.

Proč je kandelová síla zastaralá

• Proměnlivost: Závislost na fyzických svíčkách způsobovala nekonzistenci měření.
• Mezinárodní standardizace: Kandela, založená na fyzikálních konstantách, poskytuje univerzální přesnost.
• Technologický pokrok: Moderní fotometrie používá přesné, kalibrované přístroje.
• Právní a regulační rámec: Všechny hlavní standardy (ISO, CIE, ICAO) vyžadují kandelu.

Historické odkazy: Kde se kandelová síla stále objevuje

• Historické dokumenty: Manuály, výkresy a literatura z 19. a počátku 20. století.
• Marketingové materiály: Některé svítilny a reflektory používají „kandelovou sílu“ pro srozumitelnost.
• Diskuze sběratelů/hobistů: Vybavení na staré osvětlení je často popsáno v kandelových silách.

Pozor: Pro technickou práci a splnění předpisů vždy převádějte na kandely.

Letecké a ICAO standardy pro svítivost

Svítivost je zásadní pro bezpečnost v letectví, zejména za snížené viditelnosti. ICAO Annex 14 stanovuje minimální požadavky na svítivost v kandelách pro veškeré letištní osvětlení:

Všechny hodnoty jsou v kandelách, dle standardů ICAO a CIE.

Souhrnná tabulka: hlavní rozdíly

Odkazy

• Mezinárodní komise pro osvětlení (CIE)
• Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO)
• Mezinárodní organizace pro civilní letectví (ICAO) Annex 14
• CGPM (Generální konference pro míry a váhy) SI Brožura
• Historické dokumenty o standardních svíčkách a fotometrii

Kandelová síla je důležitý historický pojem pro pochopení vývoje měření osvětlení, ale pro všechny moderní, vědecké i regulační účely by měla být používána pouze kandela.