Added script front-end for primer-design code
[htsworkflow.git] / htswanalysis / MACS / lib / gsl / gsl-1.11 / doc / const.texi
1 @cindex physical constants
2 @cindex constants, physical
3 @cindex conversion of units
4 @cindex units, conversion of
5 This chapter describes macros for the values of physical constants, such
6 as the speed of light, @math{c}, and gravitational constant, @math{G}.
7 The values are available in different unit systems, including the
8 standard MKSA system (meters, kilograms, seconds, amperes) and the CGSM
9 system (centimeters, grams, seconds, gauss), which is commonly used in
10 Astronomy.
11
12 The definitions of constants in the MKSA system are available in the file
13 @file{gsl_const_mksa.h}.  The constants in the CGSM system are defined in
14 @file{gsl_const_cgsm.h}.  Dimensionless constants, such as the fine
15 structure constant, which are pure numbers are defined in
16 @file{gsl_const_num.h}.
17
18 @menu
19 * Fundamental Constants::       
20 * Astronomy and Astrophysics::  
21 * Atomic and Nuclear Physics::  
22 * Measurement of Time::         
23 * Imperial Units ::             
24 * Speed and Nautical Units::    
25 * Printers Units::              
26 * Volume Area and Length::      
27 * Mass and Weight ::            
28 * Thermal Energy and Power::    
29 * Pressure::                    
30 * Viscosity::                   
31 * Light and Illumination::      
32 * Radioactivity::               
33 * Force and Energy::            
34 * Prefixes::                    
35 * Physical Constant Examples::  
36 * Physical Constant References and Further Reading::  
37 @end menu
38
39 The full list of constants is described briefly below.  Consult the
40 header files themselves for the values of the constants used in the
41 library.
42
43 @node Fundamental Constants
44 @section Fundamental Constants
45 @cindex fundamental constants
46 @cindex constants, fundamental
47 @table @code
48 @item GSL_CONST_MKSA_SPEED_OF_LIGHT
49 The speed of light in vacuum, @math{c}.
50
51 @item GSL_CONST_MKSA_VACUUM_PERMEABILITY
52 The permeability of free space, @math{\mu_0}. This constant is defined
53 in the MKSA system only.
54
55 @item GSL_CONST_MKSA_VACUUM_PERMITTIVITY
56 The permittivity of free space, @math{\epsilon_0}.  This constant is
57 defined in the MKSA system only.
58
59 @item GSL_CONST_MKSA_PLANCKS_CONSTANT_H
60 Planck's constant, @math{h}.
61
62 @item GSL_CONST_MKSA_PLANCKS_CONSTANT_HBAR
63 Planck's constant divided by @math{2\pi}, @math{\hbar}.
64
65 @item GSL_CONST_NUM_AVOGADRO
66 Avogadro's number, @math{N_a}.
67
68 @item GSL_CONST_MKSA_FARADAY
69 The molar charge of 1 Faraday.
70
71 @item GSL_CONST_MKSA_BOLTZMANN
72 The Boltzmann constant, @math{k}.
73
74 @item GSL_CONST_MKSA_MOLAR_GAS
75 The molar gas constant, @math{R_0}.
76
77 @item GSL_CONST_MKSA_STANDARD_GAS_VOLUME
78 The standard gas volume, @math{V_0}.
79
80 @item GSL_CONST_MKSA_STEFAN_BOLTZMANN_CONSTANT
81 The Stefan-Boltzmann radiation constant, @math{\sigma}.
82
83 @item GSL_CONST_MKSA_GAUSS
84 The magnetic field of 1 Gauss.
85 @end table
86
87 @node Astronomy and Astrophysics
88 @section Astronomy and Astrophysics
89 @cindex astronomical constants
90 @table @code
91 @item GSL_CONST_MKSA_ASTRONOMICAL_UNIT
92 The length of 1 astronomical unit (mean earth-sun distance), @math{au}.
93
94 @item GSL_CONST_MKSA_GRAVITATIONAL_CONSTANT
95 The gravitational constant, @math{G}.
96
97 @item GSL_CONST_MKSA_LIGHT_YEAR
98 The distance of 1 light-year, @math{ly}.
99
100 @item GSL_CONST_MKSA_PARSEC
101 The distance of 1 parsec, @math{pc}.
102
103 @item GSL_CONST_MKSA_GRAV_ACCEL
104 The standard gravitational acceleration on Earth, @math{g}.
105
106 @item GSL_CONST_MKSA_SOLAR_MASS
107 The mass of the Sun.
108 @end table
109
110 @node Atomic and Nuclear Physics
111 @section Atomic and Nuclear Physics
112 @cindex atomic physics, constants
113 @cindex nuclear physics, constants
114 @table @code
115 @item GSL_CONST_MKSA_ELECTRON_CHARGE
116 The charge of the electron, @math{e}.
117
118 @item GSL_CONST_MKSA_ELECTRON_VOLT
119 The energy of 1 electron volt, @math{eV}.
120
121 @item GSL_CONST_MKSA_UNIFIED_ATOMIC_MASS
122 The unified atomic mass, @math{amu}.
123
124 @item GSL_CONST_MKSA_MASS_ELECTRON
125 The mass of the electron, @math{m_e}.
126
127 @item GSL_CONST_MKSA_MASS_MUON
128 The mass of the muon, @math{m_\mu}.
129
130 @item GSL_CONST_MKSA_MASS_PROTON
131 The mass of the proton, @math{m_p}.
132
133 @item GSL_CONST_MKSA_MASS_NEUTRON
134 The mass of the neutron, @math{m_n}.
135
136 @item GSL_CONST_NUM_FINE_STRUCTURE
137 The electromagnetic fine structure constant @math{\alpha}.
138
139 @item GSL_CONST_MKSA_RYDBERG
140 The Rydberg constant, @math{Ry}, in units of energy.  This is related to
141 the Rydberg inverse wavelength @math{R} by @math{Ry = h c R}.
142
143 @item GSL_CONST_MKSA_BOHR_RADIUS
144 The Bohr radius, @math{a_0}.
145
146 @item GSL_CONST_MKSA_ANGSTROM
147 The length of 1 angstrom.
148
149 @item GSL_CONST_MKSA_BARN
150 The area of 1 barn.
151
152 @item GSL_CONST_MKSA_BOHR_MAGNETON
153 The Bohr Magneton, @math{\mu_B}.
154
155 @item GSL_CONST_MKSA_NUCLEAR_MAGNETON
156 The Nuclear Magneton, @math{\mu_N}.
157
158 @item GSL_CONST_MKSA_ELECTRON_MAGNETIC_MOMENT
159 The absolute value of the magnetic moment of the electron, @math{\mu_e}.
160 The physical magnetic moment of the electron is negative.
161
162 @item GSL_CONST_MKSA_PROTON_MAGNETIC_MOMENT
163 The magnetic moment of the proton, @math{\mu_p}.
164
165 @item GSL_CONST_MKSA_THOMSON_CROSS_SECTION
166 The Thomson cross section, @math{\sigma_T}.
167
168 @item GSL_CONST_MKSA_DEBYE
169 The electric dipole moment of 1 Debye, @math{D}.
170 @end table
171
172
173 @node Measurement of Time
174 @section Measurement of Time
175 @cindex time units
176 @table @code
177 @item GSL_CONST_MKSA_MINUTE
178 The number of seconds in 1 minute.
179
180 @item GSL_CONST_MKSA_HOUR
181 The number of seconds in 1 hour.
182
183 @item GSL_CONST_MKSA_DAY
184 The number of seconds in 1 day.
185
186 @item GSL_CONST_MKSA_WEEK
187 The number of seconds in 1 week.
188 @end table
189
190
191 @node Imperial Units 
192 @section Imperial Units
193 @cindex imperial units
194 @cindex units, imperial
195 @table @code
196 @item GSL_CONST_MKSA_INCH
197 The length of 1 inch.
198
199 @item GSL_CONST_MKSA_FOOT
200 The length of 1 foot.
201
202 @item GSL_CONST_MKSA_YARD
203 The length of 1 yard.
204
205 @item GSL_CONST_MKSA_MILE
206 The length of 1 mile.
207
208 @item GSL_CONST_MKSA_MIL
209 The length of 1 mil (1/1000th of an inch).
210 @end table
211
212
213 @node Speed and Nautical Units
214 @section Speed and Nautical Units
215 @cindex nautical units
216
217 @table @code
218 @item GSL_CONST_MKSA_KILOMETERS_PER_HOUR
219 The speed of 1 kilometer per hour.
220
221 @item GSL_CONST_MKSA_MILES_PER_HOUR
222 The speed of 1 mile per hour.
223
224 @item GSL_CONST_MKSA_NAUTICAL_MILE
225 The length of 1 nautical mile.
226
227 @item GSL_CONST_MKSA_FATHOM
228 The length of 1 fathom.
229
230 @item GSL_CONST_MKSA_KNOT
231 The speed of 1 knot.
232 @end table
233
234
235 @node Printers Units
236 @section Printers Units
237 @cindex printers units
238
239 @table @code
240 @item GSL_CONST_MKSA_POINT
241 The length of 1 printer's point (1/72 inch).
242
243 @item GSL_CONST_MKSA_TEXPOINT
244 The length of 1 TeX point (1/72.27 inch).
245 @end table
246
247
248 @node Volume Area and Length
249 @section Volume, Area and Length
250 @cindex volume units
251
252 @table @code
253 @item GSL_CONST_MKSA_MICRON
254 The length of 1 micron.
255
256 @item GSL_CONST_MKSA_HECTARE
257 The area of 1 hectare.
258
259 @item GSL_CONST_MKSA_ACRE
260 The area of 1 acre.
261
262 @item GSL_CONST_MKSA_LITER
263 The volume of 1 liter.
264
265 @item GSL_CONST_MKSA_US_GALLON
266 The volume of 1 US gallon.
267
268 @item GSL_CONST_MKSA_CANADIAN_GALLON
269 The volume of 1 Canadian gallon.
270
271 @item GSL_CONST_MKSA_UK_GALLON
272 The volume of 1 UK gallon.
273
274 @item GSL_CONST_MKSA_QUART
275 The volume of 1 quart.
276
277 @item GSL_CONST_MKSA_PINT
278 The volume of 1 pint.
279 @end table
280
281
282 @comment @node Cookery
283 @comment @section Cookery
284 @comment @commentindex cookery units
285
286 @comment @table @commentode
287 @comment @item GSL_CONST_MKSA_CUP
288 @comment The volume of 1 cup.
289
290 @comment @item GSL_CONST_MKSA_FLUID_OUNCE
291 @comment The volume of 1 fluid ounce.
292
293 @comment @item GSL_CONST_MKSA_TABLESPOON
294 @comment The volume of 1 tablespoon.
295
296 @comment @item GSL_CONST_MKSA_TEASPOON
297 @comment The volume of 1 teaspoon.
298 @comment @end table
299
300
301 @node Mass and Weight 
302 @section Mass and Weight
303 @cindex mass, units of
304 @cindex weight, units of
305 @table @code
306 @item GSL_CONST_MKSA_POUND_MASS
307 The mass of 1 pound.
308
309 @item GSL_CONST_MKSA_OUNCE_MASS
310 The mass of 1 ounce.
311
312 @item GSL_CONST_MKSA_TON
313 The mass of 1 ton.
314
315 @item GSL_CONST_MKSA_METRIC_TON
316 The mass of 1 metric ton (1000 kg).
317
318 @item GSL_CONST_MKSA_UK_TON
319 The mass of 1 UK ton.
320
321 @item GSL_CONST_MKSA_TROY_OUNCE
322 The mass of 1 troy ounce.
323
324 @item GSL_CONST_MKSA_CARAT
325 The mass of 1 carat.
326
327 @item GSL_CONST_MKSA_GRAM_FORCE
328 The force of 1 gram weight.
329
330 @item GSL_CONST_MKSA_POUND_FORCE
331 The force of 1 pound weight.
332
333 @item GSL_CONST_MKSA_KILOPOUND_FORCE
334 The force of 1 kilopound weight.
335
336 @item GSL_CONST_MKSA_POUNDAL
337 The force of 1 poundal.
338 @end table
339
340
341 @node Thermal Energy and Power
342 @section Thermal Energy and Power
343 @cindex energy, units of
344 @cindex power, units of
345 @cindex thermal energy, units of
346 @table @code
347 @item GSL_CONST_MKSA_CALORIE
348 The energy of 1 calorie.
349
350 @item GSL_CONST_MKSA_BTU
351 The energy of 1 British Thermal Unit, @math{btu}.
352
353 @item GSL_CONST_MKSA_THERM
354 The energy of 1 Therm.
355
356 @item GSL_CONST_MKSA_HORSEPOWER
357 The power of 1 horsepower.
358 @end table
359
360
361 @node Pressure
362 @section Pressure
363 @cindex pressure, units of
364 @table @code
365 @item GSL_CONST_MKSA_BAR
366 The pressure of 1 bar.
367
368 @item GSL_CONST_MKSA_STD_ATMOSPHERE
369 The pressure of 1 standard atmosphere.
370
371 @item GSL_CONST_MKSA_TORR
372 The pressure of 1 torr.
373
374 @item GSL_CONST_MKSA_METER_OF_MERCURY
375 The pressure of 1 meter of mercury.
376
377 @item GSL_CONST_MKSA_INCH_OF_MERCURY
378 The pressure of 1 inch of mercury.
379
380 @item GSL_CONST_MKSA_INCH_OF_WATER
381 The pressure of 1 inch of water.
382
383 @item GSL_CONST_MKSA_PSI
384 The pressure of 1 pound per square inch.
385 @end table
386
387 @node Viscosity
388 @section Viscosity
389 @cindex viscosity, units of
390 @table @code
391 @item GSL_CONST_MKSA_POISE
392 The dynamic viscosity of 1 poise.
393
394 @item GSL_CONST_MKSA_STOKES
395 The kinematic viscosity of 1 stokes.
396 @end table
397
398
399 @node Light and Illumination
400 @section Light and Illumination
401 @cindex light, units of
402 @cindex illumination, units of
403
404 @table @code
405 @item GSL_CONST_MKSA_STILB
406 The luminance of 1 stilb.
407
408 @item GSL_CONST_MKSA_LUMEN
409 The luminous flux of 1 lumen.
410
411 @item GSL_CONST_MKSA_LUX
412 The illuminance of 1 lux.
413
414 @item GSL_CONST_MKSA_PHOT
415 The illuminance of 1 phot.
416
417 @item GSL_CONST_MKSA_FOOTCANDLE
418 The illuminance of 1 footcandle.
419
420 @item GSL_CONST_MKSA_LAMBERT
421 The luminance of 1 lambert.
422
423 @item GSL_CONST_MKSA_FOOTLAMBERT
424 The luminance of 1 footlambert.
425 @end table
426
427
428 @node Radioactivity
429 @section Radioactivity
430 @cindex radioactivity, units of
431 @table @code
432 @item GSL_CONST_MKSA_CURIE
433 The activity of 1 curie.
434
435 @item GSL_CONST_MKSA_ROENTGEN
436 The exposure of 1 roentgen.
437
438 @item GSL_CONST_MKSA_RAD
439 The absorbed dose of 1 rad.
440 @end table
441
442
443 @node Force and Energy
444 @section Force and Energy
445 @cindex force and energy, units of
446 @table @code
447 @item GSL_CONST_MKSA_NEWTON
448 The SI unit of force, 1 Newton.
449
450 @item GSL_CONST_MKSA_DYNE
451 The force of 1 Dyne = @c{$10^{-5}$}
452 @math{10^-5} Newton.
453
454 @item GSL_CONST_MKSA_JOULE
455 The SI unit of energy, 1 Joule.
456
457 @item GSL_CONST_MKSA_ERG 
458 The energy 1 erg = @c{$10^{-7}$} 
459 @math{10^-7} Joule.
460 @end table
461
462
463 @node Prefixes
464 @section Prefixes
465 @cindex prefixes
466 @cindex constants, prefixes
467
468 These constants are dimensionless scaling factors.
469
470 @table @code
471 @item GSL_CONST_NUM_YOTTA
472 @c{$10^{24}$}
473 @math{10^24}
474
475 @item GSL_CONST_NUM_ZETTA
476 @c{$10^{21}$}
477 @math{10^21}
478
479 @item GSL_CONST_NUM_EXA
480 @c{$10^{18}$}
481 @math{10^18}
482
483 @item GSL_CONST_NUM_PETA
484 @c{$10^{15}$}
485 @math{10^15}
486
487 @item GSL_CONST_NUM_TERA
488 @c{$10^{12}$}
489 @math{10^12}
490
491 @item GSL_CONST_NUM_GIGA
492 @math{10^9}
493
494 @item GSL_CONST_NUM_MEGA
495 @math{10^6}
496
497 @item GSL_CONST_NUM_KILO
498 @math{10^3}
499
500 @item GSL_CONST_NUM_MILLI
501 @c{$10^{-3}$}
502 @math{10^-3}
503
504 @item GSL_CONST_NUM_MICRO
505 @c{$10^{-6}$}
506 @math{10^-6}
507
508 @item GSL_CONST_NUM_NANO
509 @c{$10^{-9}$}
510 @math{10^-9}
511
512 @item GSL_CONST_NUM_PICO
513 @c{$10^{-12}$}
514 @math{10^-12}
515
516 @item GSL_CONST_NUM_FEMTO
517 @c{$10^{-15}$}
518 @math{10^-15}
519
520 @item GSL_CONST_NUM_ATTO
521 @c{$10^{-18}$}
522 @math{10^-18}
523
524 @item GSL_CONST_NUM_ZEPTO
525 @c{$10^{-21}$}
526 @math{10^-21}
527
528 @item GSL_CONST_NUM_YOCTO
529 @c{$10^{-24}$}
530 @math{10^-24}
531 @end table
532
533 @node Physical Constant Examples
534 @section Examples
535
536 The following program demonstrates the use of the physical constants in
537 a calculation.  In this case, the goal is to calculate the range of
538 light-travel times from Earth to Mars.
539
540 The required data is the average distance of each planet from the Sun in
541 astronomical units (the eccentricities and inclinations of the orbits
542 will be neglected for the purposes of this calculation).  The average
543 radius of the orbit of Mars is 1.52 astronomical units, and for the
544 orbit of Earth it is 1 astronomical unit (by definition).  These values
545 are combined with the MKSA values of the constants for the speed of
546 light and the length of an astronomical unit to produce a result for the
547 shortest and longest light-travel times in seconds.  The figures are
548 converted into minutes before being displayed.
549
550 @example
551 @verbatiminclude examples/const.c
552 @end example
553
554 @noindent
555 Here is the output from the program,
556
557 @example
558 @verbatiminclude examples/const.out
559 @end example
560
561 @node Physical Constant References and Further Reading
562 @section References and Further Reading
563
564 The authoritative sources for physical constants are the 2002 CODATA
565 recommended values, published in the articles below. Further information
566 on the values of physical constants is also available from the cited
567 articles and the NIST website. 
568
569 @itemize @asis
570 @item Journal of Physical and Chemical Reference Data, 28(6), 1713-1852, 1999
571 @item Reviews of Modern Physics, 72(2), 351-495, 2000
572 @item @uref{http://www.physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html}
573 @item @uref{http://physics.nist.gov/Pubs/SP811/appenB9.html}
574 @end itemize
575