ผู้เชี่ยวชาญอธิบาย: วิธีวัดภูเขา

ในการวัดใหม่ จีนและเนปาลได้ประกาศว่ายอดเขาเอเวอเรสต์สูงกว่าระดับ 8,848 ม. ที่ยอมรับทั่วโลก 86 ซม. ความสูงเดิมคำนวณโดย Survey of India อย่างไร การแก้ไขหมายความว่าอย่างไร เจ้าหน้าที่ระดับสูงสองคนของ Survey of India อธิบายในการให้สัมภาษณ์กับ The Indian Express

นกบินกับ Mount Everest เป็นฉากหลังจาก Namche Bajar เขต Solukhumbu ประเทศเนปาล (ภาพถ่าย AP/PTI)

ประการแรก ความสูงของภูเขาใดที่วัดได้?

หลักการพื้นฐานที่ใช้ก่อนหน้านี้นั้นง่ายมาก และใช้เฉพาะตรีโกณมิติที่พวกเราส่วนใหญ่คุ้นเคยหรืออย่างน้อยก็จำได้ มีสามด้านและมุมสามมุมในสามเหลี่ยมใดๆ หากเราทราบปริมาณสามค่าใด ๆ เหล่านี้ โดยให้หนึ่งในนั้นเป็นด้าน ค่าอื่น ๆ ทั้งหมดสามารถคำนวณได้ ในรูปสามเหลี่ยมมุมฉาก มุมหนึ่งเป็นที่รู้จักแล้ว ดังนั้นถ้าเรารู้มุมอื่นและด้านใดด้านหนึ่ง ก็จะหามุมอื่นได้ หลักการนี้สามารถนำไปใช้ในการวัดความสูงของวัตถุใดๆ ที่ไม่สะดวกในการวางสายวัดจากบนลงล่าง หรือหากคุณไม่สามารถปีนขึ้นไปบนยอดเพื่อใช้เครื่องมือที่ซับซ้อนได้

การวัดด้วยมุม: เมื่อไม่สามารถวัดความสูงได้โดยตรง นักสำรวจจะใช้ตรีโกณมิติ

สมมุติว่าเราต้องวัดความสูงของเสาหรืออาคาร เราสามารถทำเครื่องหมายจุดใดก็ได้บนพื้นห่างจากอาคาร นี่อาจเป็นจุดสังเกตของเรา ตอนนี้เราต้องการสองสิ่ง — ระยะห่างของอาคารจากจุดสังเกต และมุมสูงที่ด้านบนของอาคารทำด้วยจุดสังเกตบนพื้นดิน ระยะทางได้ไม่ยาก มุมของระดับความสูงคือมุมที่เส้นจินตภาพสร้างขึ้นหากเชื่อมจุดสังเกตบนพื้นกับยอดอาคาร มีเครื่องมือง่ายๆ ที่สามารถวัดมุมนี้ได้

ดังนั้น หากระยะทางจากจุดสังเกตไปยังอาคารคือ d และมุมเงยเป็น E ความสูงของอาคารจะเท่ากับ d × tan(E)

พลโท Girish Kumar เป็นนายพลสำรวจของอินเดีย และ Nitin Joshi เป็นรองผู้ตรวจการทั่วไป ฝ่ายสำรวจของอินเดีย ความรับผิดชอบของ Survey of India คือการเตรียมแผนที่ที่เชื่อถือได้ และงานของการสำรวจนี้เกี่ยวข้องกับการสำรวจที่ดินอย่างละเอียดและการทำแผนที่ลักษณะภูมิประเทศ เริ่มต้นในปี พ.ศ. 2495 การสำรวจอินเดียได้ดำเนินการฝึกวัดความสูงของยอดเขาเอเวอเรสต์ การออกกำลังกายนั้นวัดความสูงที่ 8,848 ม. (29,028 ฟุต) ซึ่งยังคงเป็นมาตรฐานที่ทั่วโลกยอมรับจนถึงปัจจุบัน

การวัดภูเขาทำได้ง่ายดายขนาดนั้นเลยหรือ?

หลักการเหมือนกัน และท้ายที่สุด เราใช้วิธีการเดียวกัน แต่มีภาวะแทรกซ้อนเล็กน้อย ปัญหาหลักคือถึงรู้ยอด แต่ฐานของภูเขาไม่เป็นที่รู้จัก คำถามคือคุณกำลังวัดความสูงจากพื้นผิวใด โดยทั่วไป สำหรับวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติ ความสูงจะถูกวัดจากระดับน้ำทะเลปานกลาง (MSL) ยิ่งกว่านั้นเราต้องหาระยะทางไปภูเขาด้วย วันนี้ดูเหมือนง่าย แต่ไม่มี GPS หรือภาพถ่ายดาวเทียมในปี 1950 ดังนั้นจะหาระยะทางของภูเขาที่คุณไม่สามารถไปได้ได้อย่างไร? จนถึงเวลานั้นยังไม่มีใครเคยแม้แต่ปีนยอดเขาเอเวอเรสต์

เราสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้โดยการวัดมุมเงยจากจุดสังเกตสองจุดที่แตกต่างกันในมุมมองเดียวกัน สามารถวัดระยะทางระหว่างจุดสังเกตต่างๆ เหล่านี้ได้ ตอนนี้เราจะจัดการกับสามเหลี่ยมสองรูปที่แตกต่างกัน แต่มีแขนร่วมและมุมยกสองมุมที่แตกต่างกัน อีกครั้ง โดยทำตามกฎง่ายๆ ของตรีโกณมิติในโรงเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย ความสูงของภูเขาสามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำพอสมควร อันที่จริง นี่คือวิธีที่เราเคยทำมาก่อนการถือกำเนิดของ GPS ดาวเทียม และเทคนิคสมัยใหม่อื่นๆ

สิ่งนี้แม่นยำแค่ไหน?

สำหรับเนินเขาและภูเขาขนาดเล็ก ซึ่งสามารถสังเกตยอดได้จากระยะทางที่ค่อนข้างใกล้ สามารถให้การวัดที่แม่นยำมาก แต่สำหรับภูเขาเอเวอเรสต์และภูเขาสูงอื่นๆ มีความสลับซับซ้อนบางอย่าง

สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นอีกครั้งจากการที่เราไม่รู้ว่าฐานของภูเขาอยู่ที่ไหน กล่าวอีกนัยหนึ่งว่าภูเขาตรงกับพื้นผิวเรียบตรงใด หรือไม่ว่าจะเป็นจุดสังเกตและฐานของภูเขาที่ระดับแนวราบเท่ากัน

พื้นผิวโลกไม่เท่ากันแม้ในทุกที่ ด้วยเหตุนี้ เราจึงวัดความสูงจากระดับน้ำทะเลปานกลาง สิ่งนี้ทำผ่านกระบวนการที่อุตสาหะที่เรียกว่าการปรับระดับที่มีความแม่นยำสูง เริ่มจากแนวชายฝั่ง เราคำนวณส่วนต่างของความสูงทีละขั้นโดยใช้เครื่องมือพิเศษ นี่คือวิธีที่เราทราบความสูงของเมืองจากระดับน้ำทะเลปานกลาง

แต่ยังมีอีกปัญหาหนึ่งที่ต้องโต้แย้ง นั่นคือ แรงโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงแตกต่างกันไปตามสถานที่ต่างๆ หมายความว่าแม้แต่ระดับน้ำทะเลก็ไม่อาจถือว่าสม่ำเสมอในทุกที่ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของภูเขาเอเวอเรสต์ ความเข้มข้นของมวลมหาศาลดังกล่าวจะทำให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้นเนื่องจากแรงโน้มถ่วง ดังนั้นแรงโน้มถ่วงในท้องถิ่นจึงถูกวัดเพื่อคำนวณระดับน้ำทะเลในพื้นที่ ทุกวันนี้มีเครื่องวัดแรงโน้มถ่วงแบบพกพาที่ทันสมัยซึ่งสามารถบรรทุกได้แม้กระทั่งบนยอดเขา

แต่การปรับระดับไม่สามารถขยายไปถึงจุดสูงสุดได้ เราจึงต้องถอยกลับไปใช้เทคนิคการสามเหลี่ยมแบบเดิมเพื่อวัดความสูง แต่มีปัญหาอื่น ความหนาแน่นของอากาศลดลงเมื่อเราสูงขึ้น การแปรผันของความหนาแน่นของอากาศทำให้เกิดการโค้งงอของรังสีแสง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการหักเหของแสง เนื่องจากความแตกต่างของความสูงของจุดสังเกตและยอดเขา การหักเหทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดมุมแนวตั้ง สิ่งนี้จะต้องได้รับการแก้ไข การประมาณค่าการแก้ไขการหักเหของแสงเป็นสิ่งที่ท้าทายในตัวเอง ติดตาม Express อธิบายบน Telegram

ในภาพถ่ายวันที่ 27 พฤษภาคม 2020 นี้ สมาชิกของทีมสำรวจของจีนมุ่งหน้าสู่ยอดเขาเอเวอเรสต์ หรือที่รู้จักในท้องถิ่นว่า Mt. Qomolangma (ภาพถ่าย AP/PTI)

เทคโนโลยีไม่ได้เสนอวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายกว่าหรือ

ทุกวันนี้ GPS ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการกำหนดพิกัดและความสูง แม้กระทั่งบนภูเขา แต่ GPS ให้พิกัดที่แม่นยำของยอดภูเขาที่สัมพันธ์กับทรงรี ซึ่งเป็นพื้นผิวจินตภาพที่สร้างขึ้นโดยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อเป็นตัวแทนของโลก พื้นผิวนี้แตกต่างจากระดับน้ำทะเลปานกลาง ในทำนองเดียวกัน เครื่องบินที่บินอยู่เหนือศีรษะที่ติดตั้งลำแสงเลเซอร์ (LiDAR) ก็สามารถใช้เพื่อรับพิกัดได้เช่นกัน

แต่วิธีการเหล่านี้ รวมถึง GPS ไม่ได้คำนึงถึงแรงโน้มถ่วงด้วย ดังนั้น ข้อมูลที่ได้รับจาก GPS หรือลำแสงเลเซอร์จึงถูกป้อนเข้าสู่แบบจำลองอื่นที่คำนึงถึงแรงโน้มถ่วงเพื่อให้การคำนวณเสร็จสมบูรณ์

เมื่อพิจารณาว่าระหว่างปี 1952-1954 เมื่อไม่มี GPS และเทคนิคดาวเทียมหรือ Gravimeters ที่ซับซ้อน งานในการกำหนดความสูงของ Mount Everest ไม่ใช่เรื่องง่าย

เนปาลและจีนกล่าวว่าพวกเขาได้วัด Mount Everest ให้สูงกว่า 8,848 ม. ที่ทราบ 86 ซม. นั่นจะหมายถึงอะไร?

การวัดขนาด 8,848 เมตร (หรือ 29,028 ฟุต) ดำเนินการโดย Survey of India ในปี 1954 และได้รับการยอมรับจากทั่วโลกตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา การวัดได้ดำเนินการในวันที่ไม่มี GPS หรือเครื่องมือที่ทันสมัยอื่นๆ นี่แสดงให้เห็นว่าพวกมันแม่นยำเพียงใดในช่วงเวลานั้น

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการพยายามวัดเอเวอเรสต์หลายครั้งหลายครั้ง และบางส่วนก็ได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างจากความสูงที่ยอมรับได้ไม่กี่ฟุต แต่สิ่งเหล่านี้ได้อธิบายไว้ในแง่ของกระบวนการทางธรณีวิทยาที่อาจทำให้ความสูงของเอเวอเรสต์เปลี่ยนแปลงไป ความแม่นยำของผลลัพธ์ปี 1954 ไม่เคยถูกตั้งคำถาม

นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันเชื่อว่าความสูงของยอดเขาเอเวอเรสต์กำลังเพิ่มขึ้นในอัตราที่ช้ามาก นี่เป็นเพราะการเคลื่อนตัวไปทางเหนือของแผ่นเปลือกโลกอินเดียที่ดันพื้นผิวขึ้น การเคลื่อนไหวนี้เองที่สร้างเทือกเขาหิมาลัยอันยิ่งใหญ่ตั้งแต่แรก เป็นกระบวนการเดียวกับที่ทำให้ภูมิภาคนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดแผ่นดินไหว แผ่นดินไหวครั้งใหญ่เช่นเดียวกับที่เกิดในประเทศเนปาลในปี 2558 สามารถเปลี่ยนความสูงของภูเขาได้ เหตุการณ์ดังกล่าวได้เกิดขึ้นในอดีต อันที่จริง แผ่นดินไหวครั้งนี้เป็นเหตุให้ต้องตัดสินใจวัดเอเวอเรสต์อีกครั้งเพื่อดูว่ามีผลกระทบใดๆ หรือไม่

ความสูง 86 ซม. จะไม่น่าแปลกใจ เป็นไปได้มากที่ความสูงจะเพิ่มขึ้นทุกปี แต่ในขณะเดียวกัน ความสูง 86 ซม. ที่ความสูง 8,848 เมตร ก็มีความยาวเพียงเล็กน้อย ผลลัพธ์โดยละเอียดของความพยายามของเนปาลและจีนในการวัดเอเวอเรสต์ยังคงได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร ความสำคัญที่แท้จริงของการวัดนี้จะปรากฏชัดหลังจากนั้นเท่านั้น

แบ่งปันกับเพื่อนของคุณ: