Експертите обясняват: Как да измерим планина

В ново измерване Китай и Непал обявиха, че Еверест е с 86 см по-висок от 8848 м, приети в световен мащаб досега. Как беше изчислена първоначалната височина от Survey of India? Какво означава ревизията? Двама от най-високопоставените служители на Survey of India обясняват в интервю за The Indian Express.

Птица лети с връх Еверест, видян на заден план от Намче Баджар, район Солухумбу, Непал. (AP/PTI снимка)

Първо, как се измерва височината на всяка планина?

Основният принцип, който беше използван по-рано, е много прост и използва само тригонометрия, с която повечето от нас са запознати или поне могат да си спомнят. Във всеки триъгълник има три страни и три ъгъла. Ако знаем три от тези количества, при условие че едно от тях е страна, всички останали могат да бъдат изчислени. В правоъгълен триъгълник един от ъглите вече е известен, така че ако знаем друг ъгъл и една от страните, другите могат да бъдат открити. Този принцип може да се приложи за измерване на височината на всеки обект, който не предлага удобството да пускате измервателна лента отгоре надолу или ако не можете да се изкачите до върха, за да използвате сложни инструменти.

Измерване с ъгли: Когато директното измерване на височината не е възможно, геодезистът прибягва до тригонометрия

Да кажем, че трябва да измерим височината на стълб или сграда. Можем да маркираме всяка произволна точка на земята на известно разстояние от сградата. Това може да бъде нашата точка за наблюдение. Сега имаме нужда от две неща — разстоянието на сградата от точката на наблюдение и ъгъла на издигане, който горната част на сградата прави с точката на наблюдение на земята. Разстоянието не е трудно за достигане. Ъгълът на издигане е ъгълът, който една въображаема линия би направила, ако свързва точката на наблюдение на земята с върха на сградата. Има прости инструменти, с помощта на които може да се измери този ъгъл.

Така че, ако разстоянието от точката на наблюдение до сградата е d и ъгълът на издигане е E, тогава височината на сградата ще бъде d × tan(E).

Генерал-лейтенант Гириш Кумар е генерален геодезист на Индия, а Нитин Джоши е заместник генерален геодезист, Проучване на Индия. Отговорността на Survey of India е да изготвя авторитетни карти, а работата му включва извършване на обширни проучвания на земята и картографиране на топографски характеристики. Започвайки през 1952 г., Изследването на Индия предприе упражнение за измерване на височината на връх Еверест (тогава известен като връх XV). Това упражнение измерва височината на 8 848 м (29 028 фута), което остава световно приетият стандарт досега.

Може ли да бъде толкова просто за измерване на планина?

Принципът е същият и в крайна сметка използваме същия метод, но има няколко усложнения. Основният проблем е, че въпреки че знаете върха, основата на планината не е известна. Въпросът е от коя повърхност измерваш височината. Обикновено за практически цели височините се измерват над средното морско равнище (MSL). Освен това трябва да намерим разстоянието до планината. Днес изглежда лесно, но през 50-те години на миналия век нямаше GPS или сателитни изображения. И така, как да намерите разстоянието до планина, където физически не можете да отидете? Дотогава никой дори не се е изкачвал на Еверест.

Можем да заобиколим този проблем, като измерим ъглите на издигане от две различни точки на наблюдение в една и съща гледна точка. Разстоянията между тези различни точки на наблюдение могат да бъдат измерени. Сега ще си имаме работа с два различни триъгълника, но с общо рамо и два различни ъгъла на повдигане. Отново, като се следват прости правила на гимназиалната тригонометрия, височината на планината може да се изчисли доста точно. Всъщност така го правехме преди появата на GPS, сателити и други съвременни техники.

Колко точно е това?

За малки хълмове и планини, чийто връх може да се наблюдава от относително близки разстояния, това може да даде доста точни измервания. Но за връх Еверест и други високи планини има някои други усложнения.

Те отново произтичат от факта, че не знаем къде е основата на планината. С други думи, къде точно планината среща равна повърхност. Или дали точката на наблюдение и основата на планината са на едно и също хоризонтално ниво.

Повърхността на Земята не е еднаква на всяко място. Поради това ние измерваме височини от средното морско равнище. Това става чрез старателен процес, наречен високо прецизно нивелиране. Започвайки от бреговата линия, ние изчисляваме стъпка по стъпка разликата във височината, използвайки специални инструменти. Ето как познаваме височината на всеки град от средното морско равнище.

Но има един допълнителен проблем, с който трябва да се борим - гравитацията. Гравитацията е различна на различните места. Какво означава това, че дори морското равнище не може да се счита за еднородно на всички места. В случая на връх Еверест, например, концентрацията на такава огромна маса би означавала, че морското равнище ще се изтегли нагоре поради гравитацията. Така че, местната гравитация се измерва и за изчисляване на местното морско ниво. В днешно време се предлагат сложни преносими гравитометри, които могат да се пренасят дори до планински върхове.

Но изравняването не може да се разшири до високи върхове. Така че трябва да се върнем към същата техника на триангулация, за да измерим височините. Но има и друг проблем. Плътността на въздуха намалява, когато се издигаме по-високо. Това изменение в плътността на въздуха причинява огъване на светлинните лъчи, явление, известно като пречупване. Поради разликата във височините на точката за наблюдение и планинския връх, пречупването води до грешка при измерването на вертикалния ъгъл. Това трябва да се коригира. Оценяването на корекцията на рефракцията е предизвикателство само по себе си. Следвайте Express Explained в Telegram

На тази снимка от 27 май 2020 г. членове на китайски геодезически екип ръководят върха на връх Еверест, известен също като връх Кумолангма. (AP/PTI снимка)

Технологията не предлага ли по-лесни решения?

В наши дни GPS се използва широко за определяне на координати и височини, дори на планини. Но GPS дава точни координати на върха на планина спрямо елипсоид, който е въображаема повърхност, математически моделирана, за да представлява Земята. Тази повърхност се различава от средното морско ниво. По същия начин, летящи над вас самолети, оборудвани с лазерни лъчи (LiDAR), също могат да се използват за получаване на координати.

Но тези методи, включително GPS, не вземат предвид гравитацията. Така че информацията, получена чрез GPS или лазерни лъчи, след това се подава в друг модел, който отчита гравитацията, за да завърши изчислението.

Като се има предвид, че през 1952-1954 г., когато не са били налични нито GPS и сателитни техники, нито сложните гравиметри, задачата за определяне на височината на връх Еверест не е била лесна.

Непал и Китай заявиха, че са измерили връх Еверест с 86 см по-висок от 8848 м, за които е известно, че е. Какво би означавало това?

Измерването на 8 848 метра (или 29 028 фута) е направено от изследването на Индия през 1954 г. и оттогава е прието в световен мащаб. Измерването е извършено в дните, когато не е имало GPS или други съвременни сложни инструменти. Това показва колко точни са били дори през това време.

През последните години бяха направени няколко опита за повторно измерване на Еверест и някои от тях дадоха резултати, които се различават от приетата височина с няколко фута. Но те са обяснени от гледна точка на геоложки процеси, които може да променят височината на Еверест. Точността на резултата от 1954 г. никога не е била поставяна под въпрос.

Повечето учени сега смятат, че височината на връх Еверест се увеличава с много бавни темпове. Това се дължи на движението на север на индийската тектонична плоча, която избутва повърхността нагоре. Именно това движение създаде големите хималайски планини на първо място. Същият този процес прави този регион податлив на земетресения. Голямо земетресение, като това, което се случи в Непал през 2015 г., може да промени височините на планините. Такива събития са се случвали в миналото. Всъщност именно това земетресение предизвика решението за повторно измерване на Еверест, за да се види дали е имало някакво въздействие.

Покачването с 86 см не би било изненадващо. Много е възможно височината да се е увеличила през всичките тези години. Но в същото време 86 см на височина от 8848 метра е много малка дължина. Подробните резултати от усилията на Непал и Китай за измерване на Еверест все още предстои да бъдат публикувани в списание. Истинското значение на това измерване ще стане очевидно едва след това.

Споделете С Приятелите Си: