给珠峰量“身高”本
2020-12-15本刊综合
◆本刊综合
2020 年5 月27 日11 时,2020 珠峰高程测量登山队成功登顶世界最高峰——珠穆朗玛峰(简称珠峰),这是继1975 年、2005 年两次公布珠峰高程之后,我国开启的新一轮珠峰高程测量行动。
通俗地讲,珠峰高程就是珠峰高度。珠峰有多高?很多同学都清楚地记得课本上写的数据——“8844.43 米”,其实这是2005 年的测量数据。为什么要再次测量珠峰高度呢?难道珠峰还能像我们一样长高吗?现在科技这么发达,为什么还需要依靠人力来测量?珠峰那么高,要怎样测得它的准确“身高”?今天,就让我们跟着珠峰高程测量登山队一起来给珠峰量“身高”。
珠穆朗玛峰档案
中文名:珠穆朗玛峰
英文名:Qomolangma
所属山系:喜马拉雅山脉
地理位置:中国和尼泊尔交界
走向:东西走向
排名:世界第一高峰
著名景点:珠峰大本营、绒布寺、
绒布冰川、昆布冰川
为何要再测珠峰高度
在板块构造学说中,地球可分为亚欧板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印度洋板块和南极洲板块等六大板块,而珠峰所处的喜马拉雅山脉位于印度洋板块和亚欧板块的交界处,板块运动让珠峰的高度和相对位置一直在变化,而且,全球变暖也会对珠峰的雪面高度产生影响。2015年,尼泊尔发生大地震,其是否对珠峰高度产生影响还未知。因此,我们需要重新测量珠峰高度。
除此之外,测量技术实现飞跃,新技术可以明显提升珠峰测量精度。对珠峰的研究可以帮助科学家探究地质构造运动,还能为保护生态环境和监测冰川运动等提供有价值的科研资料。而对珠峰高度的一次次测量,也是人类一步步认识地球的重要标志之一。由此可见,测量珠峰的“高矮”是一件非同寻常的大事。
怎样给珠峰量“身高”
如果要问珠峰有多高,你可能会得到很多不同的答案,造成这种现象的原因是测量方法的不同和珠峰测量技术水平的差异。
那么到底要怎样给珠峰量“身高”呢?虽然测量珠峰高度的过程很复杂,设备很先进,原理却十分简单,让我们一起来看看吧!
从“零点”开始接力赛
一座山的“身高”并不是指山顶相对山脚的高度,而是指它的海拔高度,即高出海平面的垂直距离。我国以青岛验潮站根据资料统计所确定的黄海平均海水面为海拔零点,也被称为中国水准零点。
“零点”在青岛,而珠峰在西藏,两者相距遥远,总不能从青岛开始测量吧?其实,测绘人员就是从青岛开始,一步一步把“水准零点”搬到了珠峰地区。
平时,我们可能会看到一群人拿着摄像机一样的仪器和长尺子在“摄影”的场景,这其实是测绘员在进行水准测量,“摄像机”是水准测量仪,尺子是带有刻度的标杆,它们都是测绘仪器。固定好水准测量仪后,测绘员会在其前后两个地点固定标杆并读数,算出水平视线内两根标杆之间的高差,从而得到两个地点的高度差。
我们肯定遇到过这样的数学应用题:李雷比韩梅梅高10 厘米,韩梅梅比小明高10 厘米,小明高120 厘米,请问李雷多高?如果你能算出这道题,就能算出一个地点的海拔高度。与这道数学应用题类似,理论上,我们只要已知一个地点的海拔高度,然后把从这一地点到珠峰峰顶所测得的全部高差累加起来,就能得到珠峰高度,这种方法叫作水准测量,是目前最精密的方法。
利用水准测量,配合地面重力测量、航空重力测量等技术,我国已经建立完整的水准点网络,获取了西藏拉孜县相对中国水准零点的精确高度。这样,测绘员就能从距离珠峰较近的拉孜县开始测量。
水准测量参考图
峰顶“会战”
从珠峰大本营出发,虽然这里离珠峰的直线距离只有19 千米左右,但是测量人员需要面临近3600 米落差的山路。在这种情况下,水准测量法根本施展不开,该怎么办呢?此时就要轮到三角高程测量法、高精度全球导航卫星系统(GNSS)定位法、雷达雪深测量法等“上阵”了。
三角高程测量看似很复杂,其实原理特别简单:搭建一个直角三角形,测量出观测点到目标点的直线距离,以及两者与水平方向的夹角,再运用勾股定理和三角函数来计算。而测量登山队在珠峰上竖立觇标(设置在三角点或精密导线点上供观测使用的标架)就是为了给各处的观测点确定一个精准的观测目标。固定好觇标后,在珠峰大本营、中绒布冰川、西戎布冰川等6 个珠峰高程测量交汇点的测量人员将瞄准觇标,进行同步观测。
不过我们给珠峰量“身高”时,得摘掉它的“帽子”——去掉用雪深雷达测量出来的冰雪层厚度,这样就能得到珠峰的“裸高”。
为了使测量结果更加精确,据官方公布的信息,除了传统测绘技术,今年的珠峰测高还运用了很多高科技,为测量提供双重保障。
测量登山队在峰顶架设GNSS 设备,通过北斗卫星获取珠峰位置和峰顶雪面基于地球椭球面的大地高。这是北斗卫星首次参与珠峰高度测量。
除此之外,这次行动大量使用国产装备,比如峰顶雪深雷达、用于三角交会测量的超长距离测距仪、天顶仪等,其可靠性和精度等相比2005 年都有质的提高。而航空重力测量的启动是对人在地面上测量的补充,填补了珠峰部分地区的重力数据空白。高海拔5G 基站的开通甚至让珠峰峰顶被5G 信号覆盖,为测量登山队提供了有力保障。更值得一提的是,这次行动还应用了实景三维技术,想欣赏珠峰美景的同学可以大饱眼福了。
测量登山队员在珠峰上竖立觇标(图/新华社)
算出来的“身高”
大家是不是迫不及待地想知道珠峰的新“身高”了?上面我们所说的只是测量工作,要想得到珠峰的高度还需要精密计算。获得测量数据后,科学家需要整理、分析和处理这些数据,通过复杂计算、反复验证和严格审核,才能得出并公布珠峰的新“身高”。
·为什么选在5 月份测量珠峰高度?
因为5 月份珠峰上的风雪较小,是登顶的好时机。
·现代科技如此发达,为什么还要用人力来测量珠峰高度?
珠峰峰顶多大风、气流不稳定、气温较低,测量型无人机无法在如此恶劣的环境中飞行。而且目前技术有限,不能确保机器人或测量型无人机在峰顶正常作业。而如果利用直升机直接运送测量人员和设备,极有可能引发冰雪崩塌。
在现实测量中,大气折射、地球重力、天气等因素都会影响测量结果,因此需要实地测量相关数据,以便开展后续的数据校正工作。
向珠峰出发
前往珠峰峰顶的路上会有哪些危险和惊喜呢?牦牛会成为人类的得力助手,运送物资少不了它们的帮助;脚下的路结了晶莹剔透的冰,像是一条美丽的玻璃路;一路上有林立的怪石、巨大的裂缝,也有美丽的冰塔、冰川和冰河……让我们从海拔5200 米的珠峰大本营出发,跟着测量登山队一起探秘珠峰。
珠峰大本营:登顶珠峰的出发点,与珠峰峰顶的直线距离约为19 千米。生活设施比较齐全,能够为登山者提供基本的医疗保障。
珠峰大本营是珠峰自然保护区的核心区域,很多动植物生活在这里,雪鸡和岩羊是这里的“常住居民”。
珠峰大本营(图/ 新华社)
过渡营地:登山者离开珠峰大本营后,会在这里度过一夜。
前进营地:地处北坳下方的狭长谷地,南面是珠峰北坳,东面和西面为海拔7000 米以上的高峰,仅北面有一个出入口。由于地理位置特殊,空气流通不畅,常常会引发登山者出现严重的高原反应,因此有“魔鬼营地”之称。
另外,登上前进营地后,牦牛便不能继续前行,登山者只能依靠自己。
一号营地:离开前进营地后,登山者的挑战才算真正开始。他们会遇到珠峰北坡路线的第一个难关——北坳大冰壁,上百米的高度、几乎垂直的壁面、无数的裂缝、时常发生的崩塌,必须具备专业技术和工具才能通过。而消耗大量体能的登山者可以在一号营地进行短暂休息。
二号营地:位于冰岩混合地带斜坡。在这里,登山者会受到大风的“袭击”。由于氧气稀薄,大部分人爬到这里后都需要吸氧。由于海拔较高,这里的气温低于零下20 摄氏度,登山者需要采取防冻措施。
三号营地:登顶珠峰的最后一个营地,也是令人害怕的“死亡区”。登山者可能会因为高原反应难以入睡。因为下午峰顶的风特别大,并要为下撤预留充足时间,所以凌晨和早晨是登顶的最佳出发时间。另外,凌晨的雪不会粘脚也是原因之一。
珠峰峰顶:和同学们想象的尖顶不一样,珠峰峰顶是一个面积约20 平方米的平台。来到这里,测量人员没有太多时间欣赏风景,因为多停留一秒就会多一分危险,必须马上工作。
登顶珠峰可不是一次能说走就走的旅行。作为业余爱好者,想要攀登珠峰,必须要有足够的资金,包括食宿、向导、保险等费用,而且需要经过专业训练,因为在登顶珠峰的路上,会遇到各种各样的危险!
我们在珠峰留下的足迹
1953 年5 月29 日,尼泊尔夏尔巴人丹增·诺尔盖与新西兰人埃德蒙·希拉里成功登顶珠峰,这是人类第一次登上珠峰峰顶。1856 年,英属印度测量局公布珠峰测量结果:8840 米,这是国际上公认的第一次测得的珠峰高度,珠峰因此获得“世界第一高峰”的美誉。而珠峰的名字“珠穆朗玛”早在清朝康熙年间就有记载。
人类对珠峰的探索从未停止,它是无数人心之向往的神圣坐标。而我们认识珠峰也正是从测量它的高度开始……
“我们自己的山,登上去,让全世界看到,中国人!”这是电影《攀登者》里的一句话,也是我们一次又一次走向珠峰的理由。勇敢的攀登者用自己的脚步丈量珠峰高度,让鲜艳的五星红旗飘扬在世界之巅。