Ekspertai paaiškina: kaip išmatuoti kalną

Atliekant naują matavimą, Kinija ir Nepalas paskelbė, kad Everestas yra 86 cm aukštesnis nei iki šiol visame pasaulyje pripažintas 8 848 m. Kaip Indijos apklausa apskaičiavo pradinį aukštį? Ką reiškia peržiūra? Du iš aukščiausių Indijos tyrimo pareigūnų paaiškina interviu „The Indian Express“.

Paukštis skrenda su Everesto kalnu, matomu fone iš Namche Bajar, Solukhumbu rajono, Nepalo. (AP / PTI nuotrauka)

Pirma, kaip matuojamas bet kurio kalno aukštis?

Pagrindinis principas, kuris buvo naudojamas anksčiau, yra labai paprastas ir naudoja tik trigonometriją, kurią dauguma iš mūsų yra susipažinę arba bent jau galime prisiminti. Bet kuriame trikampyje yra trys kraštinės ir trys kampai. Jei žinome bet kuriuos tris iš šių dydžių, jei vienas iš jų yra pusė, galima apskaičiuoti visus kitus. Stačiakampiame trikampyje vienas iš kampų jau žinomas, todėl jei žinome kitą kampą ir vieną iš kraštinių, galima sužinoti ir kitus. Šis principas gali būti taikomas matuojant bet kurio objekto aukštį, kuris nesuteikia patogumo numesti matavimo juostos iš viršaus į apačią arba jei negalite užlipti į viršų ir naudoti sudėtingus instrumentus.

Matavimas kampais: kai tiesioginis aukščio matavimas neįmanomas, matininkas imasi trigonometrijos

Tarkime, turime išmatuoti stulpo ar pastato aukštį. Galime pažymėti bet kurį savavališką tašką žemėje tam tikru atstumu nuo pastato. Tai gali būti mūsų stebėjimo taškas. Dabar mums reikia dviejų dalykų – pastato atstumo nuo stebėjimo taško ir aukščio kampo, kurį pastato viršus sudaro su stebėjimo tašku ant žemės. Atstumą pasiekti nesunku. Aukščio kampas yra kampas, kurį sudarytų įsivaizduojama linija, jei ji jungtų stebėjimo tašką ant žemės su pastato viršumi. Yra paprasti instrumentai, kurių pagalba galima išmatuoti šį kampą.

Taigi, jei atstumas nuo stebėjimo taško iki pastato yra d, o pakilimo kampas yra E, tada pastato aukštis būtų d × tan(E).

Gen. leitenantas Girishas Kumaras yra Indijos generalinis inspektorius, o Nitin Joshi – Indijos apžvalgos generalinio inspektoriaus pavaduotojas. Indijos apžvalga yra atsakinga už autoritetingų žemėlapių rengimą, o jos darbas apima išsamius žemės tyrimus ir topografinių ypatybių kartografavimą. Pradedant 1952 m., Indijos apžvalga atliko pratimą, skirtą išmatuoti Everesto kalno (tuo metu žinomo kaip XV viršūnė) aukštį. Šiuo pratimu matuojamas 8 848 m (29 028 pėdų) aukštis, kuris iki šiol išliko visuotinai priimtu standartu.

Ar gali būti taip paprasta išmatuoti kalną?

Principas yra tas pats, ir galiausiai mes naudojame tą patį metodą, tačiau yra keletas komplikacijų. Pagrindinė problema yra ta, kad nors žinai viršūnę, kalno pagrindas nėra žinomas. Klausimas, nuo kurio paviršiaus matuojate aukštį. Paprastai praktiniais tikslais aukščiai matuojami virš vidutinio jūros lygio (MSL). Be to, turime rasti atstumą iki kalno. Šiandien atrodo lengva, tačiau šeštajame dešimtmetyje nebuvo GPS ar palydovinių vaizdų. Taigi, kaip rasti atstumą iki kalno, kuriame fiziškai negalite nueiti? Iki tol niekas net nebuvo įkopęs į Everesto kalną.

Šią problemą galime išspręsti matuodami aukščio kampus iš dviejų skirtingų stebėjimo taškų toje pačioje matymo linijoje. Galima išmatuoti atstumus tarp šių skirtingų stebėjimo taškų. Dabar nagrinėsime du skirtingus trikampius, bet su bendra ranka ir dviem skirtingais aukščio kampais. Vėlgi, laikantis paprastų vidurinės mokyklos trigonometrijos taisyklių, kalno aukštį galima apskaičiuoti gana tiksliai. Tiesą sakant, taip mes tai darėme prieš GPS, palydovų ir kitų modernių technikų atsiradimą.

Kiek tai tiksliai?

Mažose kalvose ir kalnuose, kurių viršūnę galima stebėti iš gana arti atstumo, tai gali duoti gana tikslius matavimus. Tačiau dėl Everesto ir kitų aukštų kalnų kyla ir kitų komplikacijų.

Tai vėlgi kyla dėl to, kad mes nežinome, kur yra kalno papėdė. Kitaip tariant, kur tiksliai kalnas susilieja su plokščiu žemės paviršiumi. Arba stebėjimo taškas ir kalno pagrindas yra tame pačiame horizontaliame lygyje.

Žemės paviršius ne visur yra tolygiai lygus. Dėl šios priežasties mes matuojame aukštį nuo vidutinio jūros lygio. Tai atliekama atliekant kruopštų procesą, vadinamą didelio tikslumo niveliavimu. Pradėdami nuo pakrantės, naudodami specialius prietaisus, žingsnis po žingsnio apskaičiuojame aukščio skirtumą. Taip mes žinome bet kurio miesto aukštį nuo vidutinio jūros lygio.

Tačiau yra dar viena problema, su kuria reikia kovoti – gravitacija. Skirtingose ​​vietose gravitacija skiriasi. Tai reiškia, kad net jūros lygis negali būti laikomas vienodu visose vietose. Pavyzdžiui, Everesto kalno atveju tokios didžiulės masės koncentracija reikštų, kad jūros lygis dėl gravitacijos kiltų aukštyn. Taigi, norint apskaičiuoti vietinį jūros lygį, taip pat išmatuojama vietinė gravitacija. Šiais laikais galima įsigyti sudėtingų nešiojamų gravitometrų, kuriuos galima neštis net į kalnų viršūnes.

Tačiau išlyginimas negali būti pratęstas iki aukštų viršūnių. Taigi, norėdami išmatuoti aukščius, turime grįžti prie tos pačios trianguliacijos technikos. Tačiau yra ir kita problema. Kylant aukščiau, oro tankis mažėja. Šis oro tankio kitimas sukelia šviesos spindulių lenkimą, reiškinį, žinomą kaip refrakcija. Dėl stebėjimo taško ir kalno viršūnės aukščių skirtumo dėl lūžio atsiranda vertikalaus kampo matavimo klaida. Tai reikia ištaisyti. Refrakcijos korekcijos įvertinimas yra pats iššūkis. Stebėkite „Explained“ telegramoje

Šioje 2020 m. gegužės 27 d. nuotraukoje Kinijos tyrinėtojų komandos nariai keliauja į Everesto viršukalnę, dar vadinamą Qomolangma kalnu. (AP / PTI nuotrauka)

Ar technologijos nesiūlo lengvesnių sprendimų?

Šiais laikais GPS plačiai naudojamas net kalnų koordinatėms ir aukščiams nustatyti. Tačiau GPS pateikia tikslias kalno viršūnės koordinates, palyginti su elipsoidu, kuris yra įsivaizduojamas paviršius, matematiškai sumodeliuotas taip, kad atvaizduotų Žemę. Šis paviršius skiriasi nuo vidutinio jūros lygio. Panašiai koordinatėms gauti gali būti naudojami ir virš galvos skraidantys lėktuvai su lazerio spinduliais (LiDAR).

penis vilkas vertas

Tačiau šie metodai, įskaitant GPS, neatsižvelgia į gravitaciją. Taigi informacija, gauta naudojant GPS arba lazerio spindulius, įvedama į kitą modelį, kuriame atsižvelgiama į gravitaciją, kad skaičiavimas būtų baigtas.

Atsižvelgiant į tai, kad 1952–1954 m., kai nebuvo nei GPS, nei palydovinės technologijos, nei sudėtingų gravimetrų, nustatyti Everesto aukštį nebuvo lengva.

Nepalas ir Kinija pranešė, kad išmatavo Everesto kalną 86 cm aukštesniu nei 8848 m, koks buvo žinomas. Ką tai reikštų?

8 848 metrų (arba 29 028 pėdų) matavimą atliko Indijos tyrimas 1954 m. ir nuo tada jis buvo pripažintas visame pasaulyje. Matavimas buvo atliktas tais laikais, kai nebuvo GPS ar kitų modernių sudėtingų prietaisų. Tai rodo, kokie tikslūs jie buvo net per tą laiką.

Pastaraisiais metais buvo keli bandymai iš naujo išmatuoti Everestą, o kai kurie iš jų davė rezultatų, kurie nuo priimto aukščio skiriasi keliomis pėdomis. Tačiau tai buvo paaiškinta geologiniais procesais, kurie gali pakeisti Everesto aukštį. 1954 m. rezultato tikslumas niekada nebuvo suabejotas.

Dauguma mokslininkų dabar mano, kad Everesto aukštis didėja labai lėtai. Taip yra dėl Indijos tektoninės plokštės judėjimo į šiaurę, kuri stumia paviršių aukštyn. Būtent šis judėjimas sukūrė didžiuosius Himalajų kalnus. Būtent dėl ​​​​to paties proceso šis regionas yra linkęs į žemės drebėjimus. Didelis žemės drebėjimas, kaip 2015 m. įvykęs Nepale, gali pakeisti kalnų aukštį. Tokių įvykių būta ir anksčiau. Tiesą sakant, būtent šis žemės drebėjimas paskatino nuspręsti iš naujo išmatuoti Everestą, kad pamatytumėte, ar buvo koks nors poveikis.

86 cm pakilimas nenustebintų. Labai gali būti, kad per visus šiuos metus ūgis išaugo. Tačiau tuo pačiu metu 86 cm 8848 metrų aukštyje yra labai mažas ilgis. Išsamūs Nepalo ir Kinijos pastangų išmatuoti Everestą rezultatai dar turi būti paskelbti žurnale. Tikroji šio matavimo reikšmė išaiškės tik po to.

Dalykitės Su Savo Draugais: