Asiantuntijat selittävät: Kuinka mitata vuori

Uudessa mittauksessa Kiina ja Nepal ovat ilmoittaneet, että Mount Everest on 86 cm korkeampi kuin tähän mennessä maailmanlaajuisesti hyväksytty 8 848 metriä. Miten Survey of India laski alkuperäisen korkeuden? Mitä revisio tarkoittaa? Kaksi Survey of Indian korkeinta virkamiestä selittää The Indian Expressin haastattelussa.

Lintu lentää Mount Everestin taustalla Namche Bajarista Solukhumbun alueelta Nepalista. (AP/PTI-valokuva)

Ensinnäkin, miten minkä tahansa vuoren korkeus mitataan?

Aiemmin käytetty perusperiaate on hyvin yksinkertainen ja käyttää vain trigonometriaa, jonka useimmat meistä tuntevat tai ainakin muistavat. Jokaisessa kolmiossa on kolme sivua ja kolme kulmaa. Jos tiedämme mitkä tahansa kolme näistä suureista, edellyttäen että yksi niistä on puoli, kaikki muut voidaan laskea. Suorakulmaisessa kolmiossa yksi kulmista on jo tiedossa, joten jos tiedämme jonkin muun kulman ja yhden sivuista, muut voidaan selvittää. Tätä periaatetta voidaan soveltaa minkä tahansa kohteen korkeuden mittaamiseen, joka ei tarjoa mukavuutta pudottaa mittanauha ylhäältä alas tai jos et voi kiivetä huipulle käyttääksesi kehittyneitä laitteita.

Mittaus kulmilla: Kun suora korkeuden mittaus ei ole mahdollista, katsastaja turvautuu trigonometriaan

Oletetaan, että meidän on mitattava pylvään tai rakennuksen korkeus. Voimme merkitä minkä tahansa mielivaltaisen pisteen maassa jonkin matkan päässä rakennuksesta. Tämä voi olla havaintopisteemme. Tarvitsemme nyt kaksi asiaa - rakennuksen etäisyyden havaintopisteestä ja korkeuskulman, jonka rakennuksen yläosa tekee havaintopisteen kanssa maassa. Etäisyys ei ole vaikea saavuttaa. Korkeuskulma on kulma, jonka kuvitteellinen viiva muodostaisi, jos se yhdistäisi maassa olevan havaintopisteen rakennuksen yläosaan. On olemassa yksinkertaisia ​​laitteita, joiden avulla tämä kulma voidaan mitata.

Eli jos etäisyys havaintopisteestä rakennukseen on d ja korkeuskulma E, niin rakennuksen korkeus olisi d × tan(E).

Kenraaliluutnantti Girish Kumar on Intian maanmittauspäällikkö ja Nitin Joshi on apulaiskenraali, Survey of India. Survey of Indian tehtävänä on laatia arvovaltaisia ​​karttoja, ja sen työhön kuuluu laajojen maanmittausten tekemistä ja topografisten piirteiden kartoittamista. Vuodesta 1952 lähtien Survey of India suoritti harjoituksen Mount Everestin (tunnetaan silloin nimellä Peak XV) korkeus. Tämä harjoitus mittaa korkeuden 8 848 m (29 028 jalkaa), joka on pysynyt maailmanlaajuisesti hyväksyttynä standardina tähän asti.

Voiko vuoren mittaaminen olla näin yksinkertaista?

Periaate on sama, ja viime kädessä käytämme samaa menetelmää, mutta siinä on muutamia komplikaatioita. Suurin ongelma on, että vaikka tiedät huipun, vuoren pohjaa ei tunneta. Kysymys kuuluu, miltä pinnalta mittaat korkeuden. Yleensä korkeudet mitataan käytännön syistä keskimääräisen merenpinnan (MSL) yläpuolella. Lisäksi meidän on löydettävä etäisyys vuoreen. Se näyttää nykyään helpolta, mutta 1950-luvulla ei ollut GPS- tai satelliittikuvia. Joten kuinka löytää etäisyys vuoresta, jonne et voi fyysisesti mennä? Siihen asti kukaan ei ollut edes kiivennyt Mount Everestille.

Voimme kiertää tämän ongelman mittaamalla korkeuskulmat kahdesta eri havaintopisteestä samassa näköviivassa. Näiden eri havaintopisteiden väliset etäisyydet voidaan mitata. Käsittelemme nyt kahta erilaista kolmiota, mutta yhteisellä varrella ja kahdella eri korkeuskulmalla. Jälleen, noudattamalla yksinkertaisia ​​lukion trigonometrian sääntöjä, vuoren korkeus voidaan laskea melko tarkasti. Itse asiassa meillä oli tapana tehdä näin ennen GPS:n, satelliittien ja muiden nykyaikaisten tekniikoiden tuloa.

Kuinka tarkka tämä on?

Pienillä kukkuloilla ja vuorilla, joiden huippu voidaan havaita suhteellisen läheltä, tämä voi antaa melko tarkat mittaukset. Mutta Mount Everestillä ja muilla korkeilla vuorilla on joitain muita ongelmia.

Nämä taas johtuvat siitä, että emme tiedä missä vuoren pohja on. Toisin sanoen missä tarkalleen vuori kohtaa tasaisen maanpinnan. Tai onko havaintopiste ja vuoren pohja samalla vaakatasossa.

Maan pinta ei ole tasaisesti tasainen joka paikassa. Tästä syystä mittaamme korkeuksia merenpinnan keskitasosta. Tämä tehdään huolellisella prosessilla, jota kutsutaan korkean tarkkuuden tasoitukseksi. Rannikkoviivasta alkaen laskemme askel askeleelta korkeuseron erikoisinstrumenteilla. Näin tiedämme minkä tahansa kaupungin korkeuden keskimääräisestä merenpinnasta.

Mutta on vielä yksi ongelma, jonka kanssa on taisteltava - painovoima. Painovoima on erilainen eri paikoissa. Tämä tarkoittaa, että edes merenpintaa ei voida pitää tasaisena kaikkialla. Esimerkiksi Mount Everestin tapauksessa niin valtavan massan keskittyminen merkitsisi sitä, että merenpinta nousisi painovoiman vaikutuksesta. Joten paikallinen painovoima mitataan myös paikallisen merenpinnan laskemiseksi. Nykyään on saatavilla kehittyneitä kannettavia gravitometrejä, jotka voidaan kuljettaa jopa vuorenhuippuille.

Mutta tasoitusta ei voida ulottaa korkeisiin huippuihin. Joten meidän on palattava samaan kolmiomittaustekniikkaan korkeuksien mittaamiseksi. Mutta on toinenkin ongelma. Ilman tiheys pienenee, kun nousemme korkeammalle. Tämä ilman tiheyden vaihtelu aiheuttaa valonsäteiden taipumista, ilmiötä kutsutaan taittumaksi. Havaintopisteen ja vuorenhuippujen korkeuseroista johtuen taittuminen aiheuttaa virheen pystykulman mittauksessa. Tämä on korjattava. Taittumiskorjauksen arvioiminen on haaste sinänsä. Seuraa Express Explainedia Telegramissa

Tässä 27. toukokuuta 2020 kuvatussa kuvassa kiinalaisen mittausryhmän jäsenet suuntaavat Mount Everestin huipulle, joka tunnetaan myös paikallisesti Qomolangmana. (AP/PTI-valokuva)

Eikö tekniikka tarjoa helpompia ratkaisuja?

Nykyään GPS:ää käytetään laajalti koordinaattien ja korkeuksien määrittämiseen, jopa vuorten. Mutta GPS antaa tarkat koordinaatit vuoren huipulle suhteessa ellipsoidiin, joka on kuvitteellinen pinta, joka on matemaattisesti mallinnettu edustamaan Maata. Tämä pinta eroaa keskimääräisestä merenpinnasta. Vastaavasti koordinaattien saamiseen voidaan käyttää myös lasersäteillä (LiDAR) varustettuja yläpuolella lentäviä lentokoneita.

Mutta nämä menetelmät, mukaan lukien GPS, eivät ota painovoimaa huomioon. Joten GPS- tai lasersäteiden avulla saadut tiedot syötetään sitten toiseen malliin, joka ottaa huomioon painovoiman, jotta laskelma saadaan valmiiksi.

Ottaen huomioon, että vuosina 1952-1954, jolloin ei ollut saatavilla GPS- ja satelliittitekniikkaa eikä kehittyneitä gravimetreitä, Mount Everestin korkeuden määrittäminen ei ollut helppoa.

Nepal ja Kiina ovat mitanneet Mount Everestin olevan 86 cm korkeampi kuin sen tiedettiin olevan 8 848 metriä. Mitä se tarkoittaisi?

Intian tutkimus teki vuonna 1954 8 848 metrin (tai 29 028 jalkaa) mittauksen, ja se on siitä lähtien hyväksytty maailmanlaajuisesti. Mittaus tehtiin päivinä, jolloin ei ollut GPS:ää tai muita nykyaikaisia ​​hienostuneita laitteita. Tämä osoittaa, kuinka tarkkoja he olivat jopa tuona aikana.

Viime vuosina Everestiä on yritetty mitata uudelleen, ja osa niistä on tuottanut tuloksia, jotka vaihtelevat hyväksytystä korkeudesta muutaman metrin verran. Mutta nämä on selitetty geologisilla prosesseilla, jotka saattavat muuttaa Everestin korkeutta. Vuoden 1954 tuloksen tarkkuutta ei ole koskaan kyseenalaistettu.

Useimmat tutkijat uskovat nyt, että Mount Everestin korkeus kasvaa hyvin hitaasti. Tämä johtuu Intian tektonisen levyn pohjoiseen liikkeestä, joka työntää pintaa ylöspäin. Juuri tämä liike loi suuret Himalajan vuoret alun perin. Tämä sama prosessi tekee tämän alueen alttiiksi maanjäristyksille. Suuri maanjäristys, kuten Nepalissa vuonna 2015, voi muuttaa vuorten korkeuksia. Tällaisia ​​tapahtumia on tapahtunut aiemminkin. Itse asiassa juuri tämä maanjäristys oli saanut päätöksen mitata Everest uudelleen nähdäkseen, oliko sillä ollut vaikutusta.

86 cm nousu ei olisi yllättävää. On hyvin mahdollista, että korkeus on noussut kaikkien näiden vuosien aikana. Mutta samaan aikaan 86 cm 8 848 metrin korkeudessa on hyvin pieni pituus. Nepalilaisten ja kiinalaisten Everestin mittaamistoimien yksityiskohtaiset tulokset julkaistaan ​​vielä lehdessä. Tämän mittauksen todellinen merkitys paljastuu vasta sen jälkeen.

Jaa Ystäviesi Kanssa: