葉山
19世紀(jì)中葉,英國(guó)人在印度進(jìn)行大范圍測(cè)繪。1847年的一天,一座代號(hào)為XV的山峰吸引了測(cè)繪工程的負(fù)責(zé)人安德魯·斯科特·沃夫的注意。這座山峰直插天際,在高聳的群峰中依舊醒目,于是沃夫讓人測(cè)量它的高度。他們所使用的測(cè)量技術(shù)是16世紀(jì)由西歐數(shù)學(xué)家弗里修斯完善的“三角測(cè)量法”。
根據(jù)幾何原理,如果我們知道了其中兩個(gè)角的角度值和一條邊的長(zhǎng)度,就能求出剩下一個(gè)角的角度以及兩條邊的長(zhǎng)度。沃夫的團(tuán)隊(duì)利用一組拼接在一起的三角形來測(cè)量山峰的高度,測(cè)出XV峰的海拔高度為8839.2米,這比當(dāng)時(shí)已確認(rèn)的世界最高峰道拉吉里峰和“疑似最高峰”干城章嘉峰都高。經(jīng)過幾年的反復(fù)確認(rèn),沃夫向英國(guó)皇家地理協(xié)會(huì)公布了這一測(cè)量結(jié)果,宣布發(fā)現(xiàn)了新的世界之巔,并提議將其命名為“埃弗勒斯峰”,來紀(jì)念喬治·埃弗勒斯為測(cè)繪工程做出的貢獻(xiàn)。
但其實(shí),這座高峰早就擁有了自己的名字——珠穆朗瑪,意思為“大地的母親”。1718年,中國(guó)清朝的康熙皇帝派遣跟西洋傳教士學(xué)過測(cè)繪的勝住和楚兒沁藏布等人去繪制西藏地圖,作為覆蓋當(dāng)時(shí)清朝全境的《皇輿全覽圖》的一部分。在這次測(cè)繪作業(yè)中,勝住等人已經(jīng)記錄下了珠峰的確切位置,并在地圖上標(biāo)明了它的藏語名“朱母郎馬”。雖然勝住沒有測(cè)量高度,但他對(duì)珠峰位置和名稱的記載比英國(guó)人早了一百多年。
約7000萬年前,在板塊活動(dòng)的推動(dòng)下,印度大陸開始向北移動(dòng),并在1000萬年前撞上了歐亞大陸。兩塊大陸之間的結(jié)合部在強(qiáng)烈的擠壓下變形,發(fā)生造山運(yùn)動(dòng),包括珠峰在內(nèi)的喜馬拉雅山脈拔地而起。如今,印度板塊仍以每年67毫米的速度向北擠壓歐亞板塊,因此,喜馬拉雅山每年約“長(zhǎng)高”半毫米。
如圖所示,A為山頂,B和C為兩個(gè)已知海拔的測(cè)繪觀察點(diǎn),通過儀器可量出80之間的距離a,以及∠ASC和∠ACB的角度值。根據(jù)這三個(gè)值,可以求出b和c的距離。然后,假想通過山頂A做垂線,交B所在的地平面于D,則∠ADB是直角。通過儀器可側(cè)出∠ABD的角度,再加上之前求得的C的距離,就可以求出山峰的高度h。這就是“三角測(cè)量法”。
雖然沃夫用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備為珠峰量出了第一份高度數(shù)據(jù),但這個(gè)數(shù)據(jù)沒有考慮地表弧度的變化(地球不是平的)、大地水準(zhǔn)面對(duì)測(cè)量的影響以及在遠(yuǎn)距離瞄準(zhǔn)山頂時(shí)因光線折射而導(dǎo)致的誤差等。作為世界第一高峰,珠峰的海拔精準(zhǔn)測(cè)量意義重大,截至2020年12月,我國(guó)就進(jìn)行了三次全面的測(cè)量——
第一次全面測(cè)量
時(shí)間:1975年
技術(shù):設(shè)置6個(gè)觀測(cè)點(diǎn),登山家將測(cè)繪覘(chān)標(biāo)帶到了峰頂,讓山下的觀測(cè)點(diǎn)擁有了統(tǒng)一的觀測(cè)目標(biāo),削弱了視線誤差的影響,提升了測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠度。
測(cè)繪結(jié)果:以青島黃海海面為基準(zhǔn),珠峰峰頂?shù)难┟娓叨葹?849.05米,女登山家潘多在山頂測(cè)出松散積雪的厚度為0.92米。從此,珠峰高度有了中國(guó)版本——8848.13米。
第二次全面測(cè)量
時(shí)間:2005年
技術(shù):運(yùn)用了激光和衛(wèi)星定位等更加先進(jìn)的設(shè)備和手段,不僅測(cè)定了雪面高度,還用雷達(dá)測(cè)出了永久冰雪層的厚度。測(cè)繪結(jié)果:珠穆朗瑪峰的巖層高度為8844.43米。
第三次全面測(cè)量
時(shí)間:2020年
技術(shù):具備專業(yè)技能的測(cè)繪人員跟隨登山隊(duì)一起登上峰頂,我國(guó)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)以及5G網(wǎng)絡(luò)等全程輔助,甚至還能從珠峰大本營(yíng)傳回實(shí)時(shí)直播畫面。在這樣有利的條件下,獲取的海拔數(shù)據(jù)也更加精確。
測(cè)繪結(jié)果:中國(guó)和尼泊爾共同宣布,珠穆朗瑪峰的最新海拔為8848.86米。
與以往測(cè)量結(jié)果相比,珠峰這次“長(zhǎng)高”的原因很可能是更精確的測(cè)量修正了之前的誤差,至于有沒有自然因素的“貢獻(xiàn)”,還有待進(jìn)一步研究。而科學(xué)家們通過先進(jìn)的測(cè)量辦法獲得珠峰最新的自然增長(zhǎng)速度、冰雪層厚度的變化、地震的影響等相關(guān)數(shù)據(jù),也有利于對(duì)青藏高原乃至全球板塊構(gòu)造及氣候變化的科研工作。
在板塊活動(dòng)的推動(dòng)下,印度和歐亞大陸發(fā)生碰撞,它們的結(jié)合部在強(qiáng)烈的擠壓下變形,產(chǎn)生了劇烈的造山運(yùn)動(dòng),并形成了喜馬拉雅山脈。地球的巖石圈分為大大小小的板塊,它們之間的邊界主要有三種類型,你知道是哪三種嗎?
沃夫的團(tuán)隊(duì)測(cè)量珠峰的高度采用的測(cè)量技術(shù)是三角測(cè)量法,涉及三角函數(shù)的知識(shí)。那么你還知道有哪些判斷三角形形狀的方法嗎?