科學日曆丨曾經我們如何測量珠峰高度

2020-09-05 文史百科


67年前的今天，也就是1953年5月29日，紐西蘭34歲的登山員艾德蒙·希拉蕊與39歲的尼泊爾嚮導丹增·諾蓋一起沿南坡登上珠穆朗瑪峰，這是人類有記錄以來上第一個登頂成功的登山隊伍。


而就在前天，2020年5月27日，中國2020珠峰高程測量登山隊8名隊員登頂珠峰，採用了北鬥衛星導航系統等一些新技術對珠峰高度進行了測量。那麼，你知道當年中國人在沒有北鬥衛星的情況下是如何測量珠峰高度的嗎？一起來看看吧。




珠穆朗瑪峰是地球上的最高峰。2005年中國測得珠峰峰頂巖石面海拔高程為 8844.43 米，精度為 ±0.21 米，峰頂冰雪深度為 3.50 米。



要精確測量珠峰的高程，面臨的首要問題是海拔要從哪裡算起。中國是以山東青島驗潮站的黃海平均海水面為海拔零點起算。測繪人員首先取得了西藏拉孜縣相對山東青島水準原點的精確高程。然後，測量隊從拉孜縣開始測量珠峰高程。前半程採用傳統而精確的水準測量法，每隔幾十米豎立一個標尺，通過水準儀測出高差，一站一站地將高差累加起來就可得出準確的高差數字。這樣一直傳遞到珠峰腳下的 6個測量點，就得到了精確的高程數據。





當登山測量隊員登上珠峰峰頂，豎立起測量覘標—觀測點的準確標誌，這個覘標與珠峰腳下的那6個點，組成6條斜直線，與水平線和重力垂線構成了6個直角三角形。為什麼要測6個點這麼多呢？一是測繪上需要冗餘觀測，需要有一定數量的多點觀測組成網絡，二是為了防止有幾個點的精度不夠或有意外發生。





各測量點連到珠峰峰頂的直線段，是直角三角形的斜邊，這個斜邊的距離和仰角都可以用儀器測量出來，利用勾股定理計算得到與重力垂線重合的那一條直角邊長，即其所代表的高程差。此時，高程差加上觀測點的起算高程得到的高度，其實是珠峰峰頂的覘標的高程。由於覘標是插在峰頂的積雪地面上，雪面以下還有幾米厚的壓實的積雪，積雪下面可能還有冰和碎石，因此，要知道珠峰的實際高程，還要把積雪地面以上部分的高度、積雪和冰層的厚度統統扣除才行。2005年測量珠峰時，登山隊員帶上去一臺專門測量冰雪層厚度的探地雷達，準確測量出了積雪層、冰層、冰與碎石混合層的厚度。

實際觀測中，重力和大氣會對量取精確測量數值有幹擾，因此測量珠峰的同時還要觀測重力和氣象情況 , 做多方面的改正計算，得到最優結果。實際上，2005年中國給珠峰測「身高」時還採用了重力、全球衛星定位等各類測量手段獲取數據，經過一系列的複雜計算取得珠峰精確高程，包括峰頂巖石面的海拔高程，峰頂各冰雪層的厚度。



選自《十萬個為什麼》第六版地球卷

撰文：張保鋼、張子平、李國建

編輯：劉偉

圖片：維基百科

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