為什么世界各地的海面不一樣高? “水往低處流”等俗語都說明,只要是連通的靜態(tài)水體,其水面應(yīng)該一樣高。

海水在重力作用下也會(huì)水往低處流,構(gòu)成一個(gè)海洋平面。實(shí)際上,地球上不同區(qū)域的海洋水面并不一樣高,比如,大西洋不同海域的海面高度就不一樣,這是為什么呢?

地球不同地方的重力受到地球引力、離心力和固體潮三種因素的影響,相同的物體位于地球不同地方時(shí),所受重力并不相同。假如精確稱量一個(gè)物體,在低緯度稱得的重量相比在高緯度稱時(shí)略輕,這是因?yàn)殡x心力受緯度的影響。地殼密度不均勻也是影響重力的一個(gè)因素,因此不同構(gòu)造的海洋底部對(duì)海水的吸引力會(huì)有不同。

相鄰海面不一樣高,落差會(huì)導(dǎo)致海水的流動(dòng)。巴拿馬運(yùn)河連接著北側(cè)的大西洋與南側(cè)的太平洋,但是大西洋海面比太平洋海面高了24厘米,運(yùn)河上若沒有閘門,兩大洋的海面落差將導(dǎo)致運(yùn)河水快速流動(dòng),船只在運(yùn)河中航行就比較困難。

科學(xué)家經(jīng)常利用遙感衛(wèi)星攜帶的雷達(dá)(無線電)高度計(jì)精確測(cè)定海面高度,進(jìn)行海洋監(jiān)測(cè)、環(huán)境研究,保證航海安全。另外,利用精確的海面高程數(shù)據(jù),科學(xué)家還可以反過來推算海洋和地球的重力異常情況,進(jìn)而判斷和分析地球的內(nèi)部構(gòu)造、地球的板塊運(yùn)動(dòng)等情況。

海拔高度是以什么為水準(zhǔn)面的?由平均海水面起算測(cè)量得到的地面點(diǎn)高程,稱為海拔高度或絕對(duì)高程。平均海水面也稱為大地水準(zhǔn)面,它的一個(gè)特點(diǎn)是,該面上的任何位置,平均海水面都與重力的方向相垂直。然而,由于受到地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻和地球自轉(zhuǎn)等因素的影響,地球表面各點(diǎn)的重力方向并非都指向地球的球心,即各處的重力方向不同,這就使得平均海水面(大地水準(zhǔn)面)不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的球面,而是形成了一個(gè)不規(guī)則的曲面。

為滿足各自的測(cè)量、建設(shè)和研究的需要,世界各國(guó)依據(jù)各自沿海的海面高度數(shù)據(jù),確立了各自的平均海水面。中國(guó)將青島驗(yàn)潮站從1952年起連續(xù)觀測(cè)多年的黃海水面數(shù)據(jù),確定為中國(guó)使用的平均海水面(大地水準(zhǔn)面),以此作為中國(guó)高程的起算零點(diǎn)。中國(guó)測(cè)量工作中公布的各地海拔高度,均指由黃海平均海水面起算的高度。

在經(jīng)歷了傳統(tǒng)的模擬測(cè)繪和數(shù)字化測(cè)繪之后,我們進(jìn)入了信息測(cè)繪時(shí)代。信息測(cè)繪與傳統(tǒng)測(cè)繪的一個(gè)主要區(qū)別是:傳統(tǒng)測(cè)繪表示信息是以二維地圖平面為信息載體的,而信息化測(cè)繪和數(shù)字海洋建設(shè)需要全面實(shí)現(xiàn)三維可視化。因此,準(zhǔn)確地確定高程起算點(diǎn)和測(cè)量各地的高程是不可或缺的基礎(chǔ)工作。無論是確定陸地的高程,還是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)海洋,測(cè)量海面的高度都有重要的意義。

珠穆朗瑪峰“身高”怎么測(cè)量?珠穆朗瑪峰(簡(jiǎn)稱為珠峰)地處中國(guó)和尼泊爾的邊界東段,是地球上的第一高峰。2005年,原國(guó)家測(cè)繪局測(cè)得珠峰峰頂巖石面海拔高程為8844.43米,精度為±0.21米。

要精確測(cè)量珠峰的高程,面臨的首要問題是海拔要從哪里算起。中國(guó)是以山東青島驗(yàn)潮站的黃海平均海水面為海拔零點(diǎn)起算。測(cè)繪人員首先取得了西藏拉孜縣相對(duì)山東青島水準(zhǔn)原點(diǎn)的精確高程。然后,測(cè)量隊(duì)從拉孜縣開始測(cè)量珠峰高程。前半程采用水準(zhǔn)測(cè)量法,每隔幾十米豎立一個(gè)標(biāo)尺,通過水準(zhǔn)儀測(cè)出高差,一站一站地將高差累加起來就可得出準(zhǔn)確的高差數(shù)字。這樣一直傳遞到珠峰腳下的6個(gè)測(cè)量點(diǎn),就得到了精確的高程數(shù)據(jù)。

2005年測(cè)量珠峰時(shí),登山隊(duì)員帶上去一臺(tái)專門測(cè)量冰雪層厚度的探地雷達(dá),準(zhǔn)確測(cè)量出了積雪層、冰層、冰與碎石混合層的厚度。

實(shí)際觀測(cè)中,重力和大氣會(huì)對(duì)量取精確測(cè)量數(shù)值有干擾,因此測(cè)量珠峰的同時(shí)還要觀測(cè)重力和氣象情況,做多方面的改正計(jì)算,得到最優(yōu)結(jié)果。實(shí)際上,2005年中國(guó)給珠峰測(cè)“身高”時(shí)還采用了重力、全球衛(wèi)星定位等各類測(cè)量手段獲取數(shù)據(jù),經(jīng)過一系列的復(fù)雜計(jì)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,這為今后科學(xué)監(jiān)測(cè)珠峰高程的變化以及青藏高原地殼運(yùn)動(dòng)提供了準(zhǔn)確科學(xué)的數(shù)據(jù)。

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海拔高度的測(cè)量

圖文簡(jiǎn)介

“水往低處流”等俗語都說明,其水面應(yīng)該一樣高。