2015年秋季,英国对本尼维斯山(Ben Nevis)的高度进行了重新测量,得出的结果为海拔1344.527米。这一数据比此前普遍使用的1344米高出了0.527米。这项测量的精度得益于先进的GPS技术,标志着地球表面高度测量领域的一次重大突破。
全球大多数山脉的高度测量结果并不十分准确。例如,南美洲的帕罗多斯山在不同的地图上高度标注范围从4900米到5000米不等。喜马拉雅山脉中的拉布吉康峰3号东坡的高度也并未被精确记录,地图上仅显示其海拔超过7200米。而即便是珠穆朗玛峰的高度也存在争议。在2005年进行了最新的测量,得出了8844.43米的结果,而邻近的尼泊尔则坚持使用8848米作为珠峰的标准海拔。
对人类而言,平面上的距离容易感知,但对于高度的判断则要复杂得多。即便是相差不大的50米高度差,凭也难以准确分辨。这也是为何几千米高的山峰,长久以来难以用简单工具精准测量。
高度测量的基础:参照点
任何测量的起点,首先都需要一个明确的参照点。对于山峰的高度测量来说,最关键的就是要弄清楚所测量的是“相对高度”还是“绝对高度”。“绝对高度”即是海拔高度,是指相对于海平面的高度;而“相对高度”则通常是指从山脚或地面某一参考点开始的高度。
如果两者搞混了,就容易产生误导。例如,在青藏高原上,某些土堆的高度甚至比泰山、黄山还要高(从绝对高度的角度来看),但如果以山脚或地面为参照点来讨论这些数据时,显然就失去了比较的意义。
地球上的地形复杂,尤其是在陆地上,每个的测量标准和方法也不尽相同。而海洋覆盖着全球所有的和岛屿,海平面的高度变化非常微小,并且具有高度的稳定性。世界大多数都以海平面作为测量的标准参考点,这一参考点也被称为“零点”。在,海平面的“零点”定义为青岛黄海的平均海平面。
各种测量方法
在山峰测量过程中,有多种方法可以用来估算或直接测量高度,其中一些方法适用于没有先进设备的情况下。
气压法
气压法是最简单的测量方法之一。通过使用气压计,可以轻松测量出山顶的气压,然后根据气压与海拔的关系,计算出大致的海拔高度。通常来说,海平面的气压约为101.3千帕,且随着海拔的升高,气压逐渐下降。在3000米以下,每升高100米,气压大约下降1千帕。
除此之外,也可以利用水银柱来换算。海平面的气压相当于760毫米的汞柱压强,每升高12米,气压会减少约1毫米汞柱。通过测量山顶的气压值,再利用这一变化量,可以推算出山峰的海拔。
水沸点法
水的沸点随着大气压的变化而变化,这一原理使得通过沸点的变化来推算海拔成为可能。海拔每升高300米,水的沸点大约下降1°C。例如,在海拔3000米时,水的沸点大约是91°C;而在8848米的珠穆朗玛峰,水的沸点则为72°C。
通过测量水的沸点并与标准气压下的沸点进行对比,可以推算出相应的海拔高度。
温度法
温度法通过测量山脚与山顶的温度差异来计算高度。空气温度随海拔的升高而降低,每升高100米,气温大约下降0.5°C。如果在某座山的山脚测得气温为7°C,而山顶的温度为-1°C,则可以通过计算得出山峰的相对高度。
三角测量法
三角测量法广泛应用于地形测量。利用已知的地面距离与山顶的角度,通过三角函数可以计算出山峰的高度。只需要简单的测量工具,如两根直棍和一卷皮尺,就能够完成测量。
通过设置两个测量点,并确保这两个点与山顶形成一定的角度关系,可以利用相似三角形的原理计算出山峰的高度。如果再加上已知的山脚海拔,就能得出山峰的绝对海拔。
水准测量法
水准测量法通过使用精密的水准仪器来测量不同点之间的高度差。一般而言,这种方法需要以某个已知基准点为起点,再逐步向外延伸。水准测量法的精度非常高,每公里的误差可以控制在0.5毫米以内,是目前最为精确的高度测量方法之一。
GPS测量法
GPS技术的出现为山峰测量带来了性的变化。通过在山峰顶端安装GPS设备,利用卫星信号进行空间定位,测量过程非常精确。GPS设备接收到卫星信号后,能够计算出设备的三维位置,进而推算出山峰的海拔高度。这一方法的精度已经达到了厘米级,成为现代测量中最常用的工具之一。
通过这些不同的测量方法,我们得以对山峰的高度有了更为准确的认知,而现代技术的进步,尤其是GPS的应用,使得山峰高度测量进入了一个新的精度时代。