Фахівці пояснюють: як виміряти гору

У новому вимірі Китай і Непал оголосили, що Еверест на 86 см вищий за 8848 м, прийняті в усьому світі. Як було розраховано початкову висоту за допомогою Survey of India? Що означає перегляд? Двоє найвищих посадових осіб Survey of India пояснюють це в інтерв'ю The Indian Express.

Птах летить з Еверестом на задньому плані з Намче Баджар, район Солухумбу, Непал. (Фото AP/PTI)

По-перше, як вимірюється висота будь-якої гори?

Основний принцип, який використовувався раніше, дуже простий і використовує лише тригонометрію, з якою більшість з нас знайомі або, принаймні, можуть згадати. У будь-якому трикутнику є три сторони і три кути. Якщо ми знаємо будь-які три з цих величин, якщо одна з них є стороною, усі інші можна обчислити. У прямокутному трикутнику один із кутів уже відомий, тому, якщо нам відомий будь-який інший кут і одна зі сторін, можна дізнатися інші. Цей принцип можна застосувати для вимірювання висоти будь-якого об’єкта, який не пропонує зручності опускання вимірювальної стрічки зверху вниз, або якщо ви не можете піднятися на вершину, щоб використовувати складні інструменти.

Вимірювання за допомогою кутів: коли пряме вимірювання висоти неможливе, геодезист вдається до тригонометрії

Скажімо, нам потрібно виміряти висоту стовпа або будівлі. Ми можемо позначити будь-яку довільну точку на місцевості на деякій відстані від будівлі. Це може бути нашою точкою спостереження. Тепер нам потрібні дві речі — відстань будівлі від точки спостереження та кут піднесення, який складає верх будівлі з точкою спостереження на місцевості. Відстань дістатися не складно. Кут піднесення – це кут, який склала б уявна лінія, якби вона з’єднувала точку спостереження на землі з вершиною будівлі. Існують прості прилади, за допомогою яких можна виміряти цей кут.

Отже, якщо відстань від точки спостереження до будівлі дорівнює d, а кут піднесення дорівнює E, то висота будівлі буде d × tan(E).

Генерал-лейтенант Гіріш Кумар є генеральним інспектором Індії, а Нітін Джоші — заступником генерального інспектора Індії. Обов’язком служби Survey of India є підготовка авторитетних карт, а її робота включає проведення масштабних зйомок землі та картографування топографічних об’єктів. Починаючи з 1952 року, Обзор Індії провів вправи для вимірювання висоти Евересту (тоді відомої як пік XV). Ця вправа вимірює висоту 8 848 м (29 028 футів), яка досі залишалася загальноприйнятим стандартом.

Чи можна так просто виміряти гору?

Принцип той самий, і, зрештою, ми використовуємо той самий метод, але є кілька складнощів. Головна проблема полягає в тому, що, хоча ви знаєте вершину, основа гори невідома. Питання в тому, з якої поверхні ви вимірюєте висоту. Як правило, для практичних цілей висоти вимірюються вище середнього рівня моря (MSL). Більше того, нам потрібно знайти відстань до гори. Сьогодні це здається легким, але в 1950-х роках не було GPS чи супутникових знімків. Отже, як знайти відстань до гори, куди ви фізично не можете піти? До цього часу ніхто навіть не піднімався на гору Еверест.

Ми можемо обійти цю проблему, вимірюючи кути піднесення з двох різних точок спостереження в одній і тій же лінії зору. Відстані між цими різними точками спостережень можна виміряти. Зараз ми будемо мати справу з двома різними трикутниками, але зі спільним плечем і двома різними кутами підйому. Знову ж таки, дотримуючись простих правил тригонометрії середньої школи, висоту гори можна обчислити досить точно. Насправді, так ми робили це до появи GPS, супутників та інших сучасних технологій.

Наскільки це точно?

Для невеликих пагорбів і гір, вершину яких можна спостерігати з відносно близької відстані, це може дати досить точні вимірювання. Але для Евересту та інших високих гір існують деякі інші складності.

Вони знову виникають через те, що ми не знаємо, де знаходиться основа гори. Іншими словами, де саме гора зустрічається з рівною поверхнею землі. Або, чи то точка спостереження і основа гори на одному горизонтальному рівні.

Поверхня Землі не в кожному місці однорідна. Через це ми вимірюємо висоти від середнього рівня моря. Це робиться за допомогою копіткої процедури, яка називається високоточним нівелюванням. Починаючи від берегової лінії, за допомогою спеціальних приладів крок за кроком розраховуємо різницю висот. Ось як ми знаємо висоту будь-якого міста за середнім рівнем моря.

Але є ще одна проблема, з якою потрібно боротися — гравітація. Гравітація різна в різних місцях. Це означає, що навіть рівень моря не можна вважати однаковим у всіх місцях. У випадку з Еверестом, наприклад, концентрація такої величезної маси означатиме, що рівень моря буде піднятий вгору через гравітацію. Таким чином, місцеву гравітацію також вимірюють для обчислення місцевого рівня моря. Нині доступні складні портативні гравітометри, які можна переносити навіть на гірські вершини.

Але вирівнювання не може бути розширено до високих піків. Тому для вимірювання висоти ми повинні повернутися до тієї ж техніки тріангуляції. Але є інша проблема. Щільність повітря зменшується, коли ми піднімаємося вище. Ця зміна щільності повітря викликає вигин світлових променів, явище, відоме як заломлення. Через різницю висот точки спостереження та гірської вершини заломлення призводить до помилки у вимірюванні вертикального кута. Це потрібно виправити. Оцінка корекції рефракції сама по собі є проблемою. Слідкуйте за поясненнями Express у Telegram

На цій фотографії 27 травня 2020 року члени китайської геодезичної групи очолюють вершину Евересту, також відому як гора Кумолангма. (Фото AP/PTI)

Хіба технології не пропонують простіші рішення?

У наші дні GPS широко використовується для визначення координат і висоти, навіть гір. Але GPS дає точні координати вершини гори відносно еліпсоїда, який є уявною поверхнею, математично змодельованою для представлення Землі. Ця поверхня відрізняється від середнього рівня моря. Аналогічно, для отримання координат можна використовувати повітряні літаки, оснащені лазерними променями (LiDAR).

Але ці методи, включаючи GPS, не враховують силу тяжіння. Отже, інформація, отримана за допомогою GPS або лазерних променів, потім подається в іншу модель, яка враховує силу тяжіння, щоб завершити розрахунок.

Враховуючи, що протягом 1952-1954 років, коли не було ні GPS, ні супутникової техніки, ні складних гравіметрів, завдання визначення висоти Евересту було непростим.

Непал і Китай заявили, що вони виміряли, що Еверест на 86 см вище, ніж відомі 8848 м. Що б це означало?

Вимірювання 8 848 метрів (або 29 028 футів) було проведено Обстеженням Індії в 1954 році, і з тих пір воно прийнято у всьому світі. Вимірювання проводилося за часів, коли не було GPS чи інших сучасних складних приладів. Це показує, наскільки вони були точними навіть у той час.

Протягом останніх років було зроблено кілька спроб повторно виміряти Еверест, і деякі з них дали результати, які відрізняються від прийнятої висоти на кілька футів. Але це було пояснено з точки зору геологічних процесів, які можуть змінити висоту Евересту. Точність результату 1954 року ніколи не ставилася під сумнів.

Зараз більшість вчених вважає, що висота Евересту зростає дуже повільно. Це пов’язано з рухом на північ Індійської тектонічної плити, яка висуває поверхню вгору. Саме цей рух в першу чергу створив великі Гімалайські гори. Саме цей процес робить цей регіон схильним до землетрусів. Великий землетрус, як той, що стався в Непалі в 2015 році, може змінити висоти гір. Такі події траплялися в минулому. Насправді, саме цей землетрус спонукав рішення про повторне вимірювання Евересту, щоб перевірити, чи був якийсь вплив.

Підйом на 86 см не був би дивним. Цілком можливо, що висота зросла за всі ці роки. Але, в той же час, 86 см у висоту 8848 метрів – це дуже мала довжина. Детальні результати непальських і китайських зусиль щодо вимірювання Евересту ще не опубліковані в журналі. Справжнє значення цього вимірювання стане очевидним лише після цього.

Поділіться Зі Своїми Друзями: