Одинаковый уровень моря для всех


Карты обычно указывают высоту в метрах над уровнем моря. Но уровень моря не везде одинаковый. Группа экспертов, возглавляемая Техническим университетом Мюнхена (TUM), разработала Международную систему отсчета высоты (IHRS), которая объединит геодезические измерения во всем мире.

Насколько высока гора Эверест? 8848 метров? 8844 метра? Или 8850 метров? В течение многих лет Китай и Непал не могли прийти к согласию. В 2019 году Непал отправил команду геодезистов для измерения самой высокой горы в мире. Через год на вершину поднялась команда из Китая. В декабре прошлого года правительства двух стран совместно объявили результат нового измерения: 8848,86 метра.

Тот факт, что и Китай, и Непал признают этот результат, следует рассматривать как дипломатический успех. Это стало возможным благодаря новой Международной системе отсчета высоты (IHRS), впервые использованной геодезическими специалистами, проводящими новое измерение. Ученые из ТУМ сыграли ведущую роль в разработке новой системы. Он устанавливает общепринятый нулевой уровень в качестве основы для всех будущих измерений. Таким образом, он заменяет средний уровень моря, который традиционно служил нулевым уровнем для геодезистов и, следовательно, для всех топографических карт. Бумага в Журнал геодезии, совместно подготовленный учеными ТУМ и международными исследовательскими группами, излагает научные основы и теоретическую концепцию IHRS, а также стратегию ее реализации.

Когда ноль не всегда равен нулю


Используемый до сих пор стандарт – средний уровень моря – изначально был несовершенным: не существовало фиксированного определения. Каждая страна может использовать произвольные мареографы для определения своего собственного нулевого уровня. В результате официальный уровень моря в Германии на 31 сантиметр выше итальянского, на 50 см выше, чем в Испании, и на 2,33 м выше, чем в Бельгии, где нулевая высота основана на маловодье в Остенде.

Когда топографические карты используются только для пеших прогулок, такие различия никого не смущают. Но для специалистов по геодезии, пытающихся достичь универсально согласованной высоты – например, для горы Эверест, наполовину в Непале и наполовину в Китае, – непоследовательные нулевые уровни представляют собой большую проблему. И это может быть очень дорогостоящим, когда проектировщики трансграничных структур, таких как мосты и туннели, забывают проверить различные координаты, используемые командами, и преобразовать их по мере необходимости. На Hochrheinbrücke, мосте, соединяющем Германию и Швейцарию, подобное несоответствие было замечено как раз вовремя.

с орбиты

«Внедрение международно действующей системы отсчета высоты было давно пора», – говорит исследователь TUM д-р Лаура Санчес из Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut (DGFI-TUM), которая возглавляла рабочие группы, изучающие теоретические аспекты и внедряющие новую глобальную систему отсчета высоты в Международная ассоциация геодезии уже несколько лет.

Очевидно, что нужно: общепринятый нулевой уровень. Новая Международная система отсчета высоты (IHRS) определяет способ ее расчета: она учитывает форму Земли, которая близка к сферической, но сглажена на полюсах и слегка выпячена на экваторе из-за ее вращения – и неравномерное распределение масс внутри и на поверхности. Возникающие в результате неоднородности гравитационного поля являются основой для расчета системы высот, поскольку сила и направление силы определяют распределение воды в океанах. Если мы предположим, что поверхность Земли полностью покрыта водой, можно точно рассчитать высоту гипотетического уровня моря и, следовательно, нулевой уровень для всего земного шара.