Các chuyên gia giải thích: Làm thế nào để đo một ngọn núi

Trong một phép đo mới, Trung Quốc và Nepal đã công bố đỉnh Everest cao hơn 86 cm so với 8.848 m được chấp nhận trên toàn cầu cho đến nay. Chiều cao ban đầu được tính toán như thế nào bởi Survey of India? Bản sửa đổi nghĩa là gì? Hai trong số các quan chức cấp cao của Survey of India giải thích trong một cuộc phỏng vấn với tờ The Indian Express.

Một con chim bay với đỉnh Everest được nhìn thấy trong nền từ Namche Bajar, quận Solukhumbu, Nepal. (Ảnh AP / PTI)

Đầu tiên, chiều cao của bất kỳ ngọn núi nào được đo như thế nào?

Nguyên tắc cơ bản đã được sử dụng trước đó rất đơn giản, và chỉ sử dụng lượng giác mà hầu hết chúng ta đều quen thuộc, hoặc ít nhất có thể nhớ lại. Có ba cạnh và ba góc trong một tam giác bất kỳ. Nếu chúng ta biết bất kỳ ba đại lượng nào trong số những đại lượng này, với điều kiện một trong số chúng là phụ, thì tất cả những đại lượng còn lại đều có thể tính được. Trong một tam giác vuông, một trong các góc đã được biết trước, vì vậy nếu chúng ta biết bất kỳ góc nào khác và một trong các cạnh, các góc còn lại có thể được tìm ra. Nguyên tắc này có thể được áp dụng để đo chiều cao của bất kỳ vật thể nào không mang lại sự tiện lợi khi thả thước đo từ trên xuống dưới hoặc nếu bạn không thể leo lên đỉnh để sử dụng các dụng cụ phức tạp.

Phép đo bằng các góc: Khi không thể đo trực tiếp chiều cao, người khảo sát phải dùng đến phép đo lượng giác

Giả sử, chúng ta phải đo chiều cao của một cái cột hoặc một tòa nhà. Chúng tôi có thể đánh dấu bất kỳ điểm tùy ý nào trên mặt đất cách tòa nhà một khoảng cách. Đây có thể là quan điểm của chúng tôi. Bây giờ chúng ta cần hai thứ - khoảng cách của tòa nhà từ điểm quan sát và góc nâng của đỉnh tòa nhà với điểm quan sát trên mặt đất. Khoảng cách không khó để có được. Góc nâng là góc mà một đường tưởng tượng sẽ tạo ra nếu nó nối điểm quan sát trên mặt đất với đỉnh của tòa nhà. Có những dụng cụ đơn giản với sự trợ giúp của nó để đo góc này.

Vì vậy, nếu khoảng cách từ điểm quan sát đến tòa nhà là d và góc nâng là E, thì chiều cao của tòa nhà sẽ là d × tan (E).

Trung tướng Girish Kumar là Tổng Giám đốc của Ấn Độ, và Nitin Joshi là Phó Tổng Giám sát, Cơ quan Khảo sát của Ấn Độ. Trách nhiệm của Cơ quan Khảo sát Ấn Độ là chuẩn bị các bản đồ có thẩm quyền và công việc của Cơ quan này liên quan đến việc thực hiện các cuộc điều tra đất rộng rãi và lập bản đồ các đặc điểm địa hình. Bắt đầu từ năm 1952, Cơ quan Khảo sát Ấn Độ đã tiến hành một bài tập đo chiều cao của Đỉnh Everest (khi đó được gọi là Đỉnh XV). Bài tập đó đo độ cao 8.848 m (29.028 feet), vẫn là tiêu chuẩn được chấp nhận trên toàn cầu, cho đến nay.

Nó có thể đơn giản như vậy để đo một ngọn núi?

Nguyên tắc là như nhau, và cuối cùng, chúng tôi sử dụng cùng một phương pháp, nhưng có một số phức tạp. Vấn đề chính là mặc dù bạn biết đỉnh, nhưng không biết chân núi. Câu hỏi là bạn đang đo chiều cao từ bề mặt nào. Nói chung, đối với các mục đích thực tế, độ cao được đo trên mực nước biển trung bình (MSL). Hơn nữa, chúng ta cần tìm khoảng cách đến ngọn núi. Ngày nay có vẻ dễ dàng, nhưng không có GPS hoặc hình ảnh vệ tinh vào những năm 1950. Vì vậy, làm thế nào để tìm khoảng cách của một ngọn núi mà bạn không thể đi về mặt vật lý? Cho đến thời điểm đó không ai thậm chí còn leo lên đỉnh Everest.

Chúng ta có thể giải quyết vấn đề này bằng cách đo góc nâng từ hai điểm quan sát khác nhau trong cùng một đường quan sát. Khoảng cách giữa các điểm quan sát khác nhau này có thể được đo lường. Bây giờ chúng ta sẽ xử lý hai hình tam giác khác nhau, nhưng có chung một nhánh và hai góc nâng khác nhau. Một lần nữa, bằng cách tuân theo các quy tắc đơn giản của lượng giác ở trường trung học, chiều cao của ngọn núi có thể được tính khá chính xác. Trên thực tế, đây là cách chúng ta từng làm trước khi có sự ra đời của GPS, vệ tinh và các kỹ thuật hiện đại khác.

Làm thế nào chính xác là điều này?

Đối với những ngọn đồi và núi nhỏ, có thể quan sát được đỉnh từ khoảng cách tương đối gần, điều này có thể cho phép đo khá chính xác. Nhưng đối với đỉnh Everest và các ngọn núi cao khác, có một số phức tạp khác.

Những điều này lại nảy sinh từ việc chúng ta không biết chân núi nằm ở đâu. Nói cách khác, chính xác thì núi gặp mặt đất bằng phẳng ở đâu. Hoặc, cho dù điểm quan sát và chân núi ở cùng một mức độ nằm ngang.

Bề mặt Trái đất không đồng nhất ngay cả ở mọi nơi. Do đó, chúng tôi đo độ cao từ mực nước biển trung bình. Điều này được thực hiện thông qua một quá trình chăm chỉ được gọi là san lấp mặt bằng chính xác cao. Bắt đầu từ đường bờ biển, chúng tôi tính toán từng bước sự khác biệt về độ cao, sử dụng các công cụ đặc biệt. Đây là cách chúng ta biết độ cao của bất kỳ thành phố nào từ mực nước biển trung bình.

Nhưng có một vấn đề bổ sung cần được giải quyết - lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn là khác nhau ở những nơi khác nhau. Điều đó có nghĩa là mực nước biển thậm chí không thể được coi là đồng nhất ở tất cả các nơi. Ví dụ trong trường hợp của đỉnh Everest, sự tập trung của một khối lượng khổng lồ như vậy có nghĩa là mực nước biển sẽ bị kéo lên do trọng lực. Vì vậy, trọng lực cục bộ cũng được đo để tính toán mực nước biển địa phương. Ngày nay đã có những máy đo trọng trường cầm tay tinh vi có thể được mang lên cả những đỉnh núi.

Nhưng không thể mở rộng việc san lấp mặt bằng lên các đỉnh núi cao. Vì vậy, chúng ta phải quay lại cùng một kỹ thuật tam giác để đo chiều cao. Nhưng có một vấn đề khác. Mật độ không khí giảm khi chúng ta lên cao hơn. Sự thay đổi mật độ không khí này gây ra sự bẻ cong của các tia sáng, một hiện tượng được gọi là khúc xạ. Do sự khác biệt về độ cao của điểm quan sát và đỉnh núi, hiện tượng khúc xạ dẫn đến sai số khi đo góc thẳng đứng. Điều này cần được sửa chữa. Bản thân việc ước tính hiệu chỉnh khúc xạ là một thách thức. Theo Express Explained trên Telegram

Trong bức ảnh ngày 27 tháng 5 năm 2020 này, các thành viên của một nhóm khảo sát Trung Quốc đang đi đến đỉnh Everest, còn được người dân địa phương gọi là Núi Qomolangma. (Ảnh AP / PTI)

Công nghệ không cung cấp các giải pháp dễ dàng hơn?

Ngày nay, GPS được sử dụng rộng rãi để xác định tọa độ và độ cao, thậm chí cả núi. Tuy nhiên, GPS cung cấp tọa độ chính xác của đỉnh núi so với hình elipsoid là một bề mặt tưởng tượng được lập mô hình toán học để đại diện cho Trái đất. Bề mặt này khác với mực nước biển trung bình. Tương tự, máy bay bay trên không được trang bị chùm tia laze (LiDAR) cũng có thể được sử dụng để lấy tọa độ.

Nhưng các phương pháp này, bao gồm cả GPS, không tính đến trọng lực. Vì vậy, thông tin thu được thông qua GPS hoặc chùm tia laze sau đó được đưa vào một mô hình khác có tính đến lực hấp dẫn để thực hiện tính toán hoàn chỉnh.

Xét rằng trong giai đoạn 1952-1954, khi không có kỹ thuật GPS và vệ tinh cũng như các máy đo trọng lượng tinh vi, nhiệm vụ xác định độ cao của đỉnh Everest không hề dễ dàng.

Nepal và Trung Quốc cho biết họ đã đo được đỉnh Everest cao hơn 86 cm so với 8.848 m mà nó từng được biết đến. Điều đó có nghĩa là gì?

Phép đo 8.848 mét (hoặc 29.028 foot) do Cơ quan Khảo sát Ấn Độ thực hiện vào năm 1954 và nó đã được chấp nhận trên toàn cầu kể từ đó. Phép đo được thực hiện trong những ngày mà không có GPS hoặc các thiết bị hiện đại phức tạp khác. Điều này cho thấy mức độ chính xác của chúng ngay cả trong thời gian đó.

Trong những năm gần đây, một số nỗ lực đã được thực hiện để đo lại Everest, và một số trong số đó đã cho kết quả khác với độ cao được chấp nhận vài feet. Nhưng những điều này đã được giải thích về các quá trình địa chất có thể làm thay đổi chiều cao của Everest. Tính chính xác của kết quả năm 1954 chưa bao giờ bị nghi ngờ.

Hầu hết các nhà khoa học hiện nay đều tin rằng chiều cao của đỉnh Everest đang tăng với tốc độ rất chậm. Điều này là do sự chuyển động lên phía bắc của mảng kiến ​​tạo Ấn Độ đang đẩy bề mặt lên. Chính sự chuyển động này đã tạo nên dãy núi Himalaya vĩ đại ngay từ đầu. Cũng chính quá trình này khiến khu vực này dễ xảy ra động đất. Một trận động đất lớn, giống như trận xảy ra ở Nepal năm 2015, có thể làm thay đổi độ cao của các ngọn núi. Những sự kiện như vậy đã từng xảy ra trong quá khứ. Trên thực tế, chính trận động đất này đã thúc đẩy quyết định đo lại Everest để xem liệu có bất kỳ tác động nào hay không.

Tăng 86 cm sẽ không có gì đáng ngạc nhiên. Rất có thể chiều cao đã tăng trong ngần ấy năm. Nhưng đồng thời, 86 cm với chiều cao 8.848 mét là một chiều dài rất nhỏ. Kết quả chi tiết về những nỗ lực của Nepal và Trung Quốc trong việc đo Everest vẫn sẽ được công bố trên một tạp chí. Ý nghĩa thực sự của phép đo này sẽ chỉ trở nên rõ ràng sau đó.

Chia Sẻ VớI BạN Bè CủA BạN: