珠峰高度是怎么测出来的?攀登珠峰是测量最关键一步

界面新闻
05-27 12:06
记者 | 肖恩
世界之巅珠穆朗玛峰究竟有多高?怎么测出来的?
为了测量珠峰最新的准确高度,35名中国测量登山队员本月再次向峰顶进发,预计在27日登顶。这是继1975年、2005年两次公布珠峰高度之后,中国测量登山队再次开启的测量行动。2005年,原国家测绘局测得珠峰峰顶岩石面海拔高程*为8844.43米。(*高程是指某点沿铅垂线方向到绝对基面的距离)
实际上地壳运动、气候变暖导致冰雪层融化,以及日趋精确的测量技术,都会让珠穆朗玛峰的高度出现微妙变化。
2015年4月,尼泊尔距离珠峰200公里的地区发生8.1级大地震,是短期内最有可能改变珠峰高度的事件。有科学家预测,这次地震可能使珠峰“缩水”3厘米。1934年,尼泊尔的一场地震就使珠峰“矮”了约63厘米,当时震中离珠峰只有9.5公里。
在西方国家,珠峰被称为“埃佛勒斯峰”,这是1865年英国人用曾任英属印度测量局局长的乔治·埃佛勒斯(George Everest)的姓命名,以此来昭示英国对珠峰的“首次发现”。但这一名称并不为我国接受。
美国有线电视新闻网《纽约时报》和《印度时报》等媒体都报道称,埃佛勒斯的继任者华欧(Andrew Waugh)雇佣的一支印度团队是世界上首次测量出珠峰高度的队伍,由印度数学家希克达尔(Radhanath Sikdar)领衔。
他们采用的是三角大地测量法,即运用三角几何学中“勾股定理”的基本原理,通过山脚下几个定点与珠峰之间的水平距离,以及与峰顶的之间角度,推算出珠峰高度。这一测量原理一直沿用至今。
图片来源:维基百科
那是在1852年,珠峰还被称作第十五峰(Peak XV)。四年后,英属印度测量局正式宣布珠峰高度为8840米。
但他们最初的测量中并未解决大气折射带来的不确定因素。由于光线受大气密度影响发生偏折,产生类似海市蜃楼的效果,使物体高度与实际产生偏差,影响测量结果的精确性。最终公布的数据是经过调整的结果。
实际上,在那之前的1715年,清政府就派人专程进入西藏测绘地图。当时他们采用经纬测图法(经纬仪三角测量)和梯形投影法对珠峰的位置和高度进行了初步测量,成果体现于我国首次用现代技术对国土进行测量并绘制的地图——《皇舆全览图》中。在这幅地图上,珠峰以山形符号被标出,并定名为“朱母郎马阿林”。
随后一百多年里,又有多次为珠峰测高的尝试。意大利、法国、瑞士先后派出测算队伍,但受测量技术等因素影响,测量结果很难得到国际社会一致认可。1999年,美国国家地理学会的团队使用全球定位系统(GPS)测算出的8850米,就不为中国和尼泊尔等国家承认。
目前全世界广泛承认的8848米来自1955年印度测量局的测量结果,当时该团队把三角测量法推进到尼泊尔境内。
新中国成立之初,中央政府便提出了“精确测量珠峰高度,绘制珠峰地区地形图”的要求,先后对珠峰进行过6次大规模的测绘和科考工作。1975年中国首次将测量觇标矗立于珠峰之巅,并精确测得珠峰海拔高程为8848.13米。
虽然珠峰南坡在尼泊尔境内,但直到2019年该国才首次派出自己的测量队伍,目前尚未公布测量数据。
在传统的三角测量法的基础上,现代GPS技术、气象探测技术、登山装备技术及地学理论方法的完善,为更加精确的测量珠峰高程创造了必要的条件。
但时至今日,测量珠峰高依旧难点重重。首先是短暂的登顶天气周期:无云遮挡、无风阻挠。从北坡登顶的窗口期只有一周左右,出现在每年的5月前后。
即便采用GPS技术测量高度,前提也是有人将GPS接收器放置在峰顶。因此攀登珠峰是测量过程中最关键的一步。
其次,地理学家们对测量结果是否应加上峰顶冰雪层也有争议。冰雪层厚度会因气候变化而变化,2005年中国利用雷达测深技术首次测得冰雪层厚度为3.5米,但当时公布的珠峰高度是其“净身高”,也就是峰顶岩石面的海拔高度。
而印度洋和亚欧板块的运动也导致珠峰高度一直处于动态中。长期来看,珠峰每年都以约4毫米的速度缓慢升高。
此外,地球的形状也会影响测量结果的准确性。地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体,从地心到各个海面的距离不尽相同,也就是说,海平面并不是平面。因此精确珠峰高程,首先要先确定珠峰脚下的海拔零点。以往中国采用的是山东青岛黄海验潮站所确定的平均海面作为水准基面。
这也意味着,人们站在山脚下目之所及的珠峰高度实际上低于真实高度,因为视线起点并不是珠峰脚下的海拔零点。此次珠峰复测,所要测量的就是珠峰和地球之间引力方向上的高度。
如果以地心而不是海平面为测量基准的话,接近赤道的南美厄瓜多尔“圣山”钦博拉索(Chimborazo)的高度就超过了珠峰,但其海拔高度仅为6310米。
此次中国团队采用自主研发的北斗导航卫星系统,国产测绘仪器装备全面承担测量任务,并辅以GNSS卫星测量、雪深雷达测量、重力测量、卫星遥感、似大地水准面精化等多种传统和现代测量技术的应用,让珠峰的“身高”更加精准。
珠穆朗玛峰位于中国与尼泊尔边界的东段。此次珠峰高程测量正值中尼建交65周年之际,也是人类首次从北坡成功登顶珠峰60周年,因此具有重要的历史意义。
珠峰高程测量的成果可用于地球动力学板块运动等领域研究。精确的峰顶雪深、气象和风速等数据,将为冰川监测、生态环境保护等方面的研究提供第一手资料。