O wysokości Mount Everestu.

Pozostawiony w 1999 roku przez amerykańską eskpedycję odbiornik GPS. Źródło: Trimble, National Geographic.

Zapewne wielu z Was zastanawia się, co wpływa na oszacowanie wysokości danej góry, szczególnie położonej w trudno dostępnym terenie. Jakie błędy można popełnić przy szacowaniu i co jest ich źródłem?

Pierwsza rzecz – geodezja. Wielu z Was, szczególnie starszych, pamięta drewniane (a obecnie metalowe) „triangule” na szeregu beskidzkich szczytów. To były punkty zaczepienia do pomiarów (a potem obliczeń) geodetów którzy chcieli mieć jak najwięcej „dowiązań” do sieci oplatającej cały kraj a obecnie – Ziemię.

Wieża triangulacyjna z platformą widokową na szczycie Baraniej Góry (źródło: Dariusz Żuk, strona polskiekrajobrazy.pl).

Żeby dokonać precyzyjnej oceny wysokości, należy – już po pomiarach w terenie – dokładnie (używając żargonu matematycznego) „rozwiązać” szereg trójkątów (czy, szerzej, wielokątów) sferycznych. Przyczyną jest kulistość (czy, dokładniej, elipsoidalny kształt) Ziemi. Obecnie geodeci miejscy dysponują rozbudowanymi programami obliczającymi te trójkąty (wyznaczającymi długości wszystkich boków i kątów oraz ich tzw. nadmiar sferyczny) i mogą zweryfikować swoje ustalenia w kilkadziesiąt minut.

Tyle, że Everest nie jest działką na wsi czy pod miastem. Tych trójkątów i dowiązań trzeba zrobić tysiące i każdy z nich zależy od błędu pomiaru poprzedniego. Wydatną pomoc świadczy tutaj GPS, czyli system geodezji satelitarnej (Global Positioning System) jakich funkcjonuje na świecie kilka. Powstały jako technologia wojskowa ale prędko przeszły „do cywila” gdy okazało się, jakie usługi może oddać także nieumundurowanym mieszkańcom planety. Starczy wspomnieć aparaciki Garmina tak niektórym przydatne w swobodnym poruszaniu się po górach…

35-letni szef ekspedycji Nepalczyków, oficer Khimal Gautam (stoi po lewej) w bazie pod Everestem kilkanaście dni przed wejściem na szczyt w celu pomiaru jego wysokości. Miało ono miejsce 22 maja 2019 roku. Zespół użył sondy radarowej od pomiaru grubości pokrywy śniegu (pomarańczowa skrzynka z przodu) i komercyjnego odbornika GPS (na trójnogu). Źródło: Freddie Wilkinson, strona National Geographic Magazine.

I jeszcze jedno: jeśli już nawet mamy wszystko pomierzone i obliczone to trzeba zastanowić się nad znaczeniem słów n.p.m. Otóż do większości zastosowań wystarczy przybliżenie Ziemi jako elipsoidy obrotowej – wybrzuszonej na równiku (wskutek obrotu) i nieco mniej wypukłej na biegunach. Obrót Ziemi sprawia też, że wysokość tropopauzy (czyli warstwy na której spodzie latają samoloty rejsowe) zmienia się z szerokością geograficzną: na biegunie to 7-10 km, na równiku może być i 14 km.

A co oprócz krętu Ziemi wpływa na nasz pomiar? Ano, pamiętać trzeba że rozkład masy w skorupie ziemskiej nie jest idealnie sferyczny. Są koncentracje skał o większej gęstości, są góry, jest cała geologia która otwiera kolejny świat wiedzy – dość powiedzieć, że bardziej niż elipsoida obrotowa kształt Ziemi (a dokładniej, poziom morza) oddaje powierzchnia 3-wymiarowa zwana geoidą. To kształt powierzchni hipotetycznego wszechoceanu – gdyby Ziemię pokrywały jedynie morza. Aby ten kształt wyznaczyć, trzeba zrobić szereg obliczeń, w szczególności wyznaczyć poziom morza pod Mount Everestem. Nie dziwi więc, że na wyniki badań ekspedycji trzeba było czekać wiele miesięcy.

Rysunek ilustrujący różnicę między wyliczaniem wysokości góry przy założeniu różnego kształtu „idealnej Ziemi”: elipsoidy obrotowej (na różowo) i geoidy (na żółto). Odczyt wysokości od poziomu elipsoidy (różowa strzałka) i od poziomu geoidy (żółta strzałka) określamy mianem wysokości ortometrycznej (biała klamra spinająca obie strzałki) – może ona być sumą lub różnicą (jeśli geoida w danym miejscu jest wyżej niż elipsoida) wysokości składowych (żółtej i czerwonej). Źródło: strona National Geographic Magazine.

Oprócz tej różnicy między elipsoidą a geoidą, mamy też różnice w grubości nawisu śnieżnego na szczycie, różnice w podejściach (owych „dowiązaniach” trójkątów sferycznych) ze strony nepalskiej i chińskiej, wreszcie stopniowe wypiętrzanie gór i trzęsienia ziemi będące skutkiem ruchów wielkich płyt tektonicznych. Dość powiedzieć, że różnice w oszacowaniach wysokości Mount Everestu sięgały w historii nowoczesnych pomiarów elewacji nawet kilkudziesięciu metrów.

Tak czy inaczej, stanęło na 8848,86 metrach n.p.m. aż ktoś znowu coś wymyśli.

Spokojnych Świąt Bożego Narodzenia!

Doktorek

PS. Przygotowano w oparciu o materiały ze strony National Geographic.