2020珠峰高程測量,世界第一高峰是長高了?還是變矮了?
登頂!測高!5月27日11時整,8名測量登山隊員登頂珠峰,立起觇标。不過,珠峰精确新數據大概需要2到3個月時間才能公布。我們一起期待謎底揭曉吧!
将目光放到珠峰數千公裡之外的山東青島,在觀象山上,有一座小石屋成為人們關注的重點,它造型别緻卻十分神秘,沒有挂牌,大門緊鎖,外層雕花石柱合圍,内層綠色栅欄保護。除了偶爾有工作人員開門檢查外,不向公衆開放。
它裡面裝載着世界最高峰珠穆朗瑪峰海拔的起算點——水準原點。水準原點為什麼不是“零”?為何選在青島觀象山?能夠成為唯一的測量标志?
山高萬仞,源自何處?
青島觀象山,是中國大地山川身高測量的起點,也是珠峰的起測點。
觀象山上的石屋,面積不大,卻是中國永久性水準原點,而且是獨一無二的。石屋裡面的旱井下鑲嵌有一個價值不菲的拳頭大小、渾圓的瑪瑙,點位有18厘米長,這裡,就是“中華人民共和國水準原點”。
何為水準原點?就是水準測量傳遞海拔高程的基準點,通俗地講,就是山川的海拔高度從這裡開始算。
青島市勘察測繪研究院院長張志華給記者舉了一個通俗的例子:小朋友量身高需要一面牆,上面有刻畫的橫線,最初設定的那個橫線比如50厘米,就是以後身高的起算點,成為一個測量标志,也就是水準原點。
這個水準原點是怎麼來的?
早在1952年,國家測繪部門就專門對沿海一些驗潮站高程基準點進行調查,籌建一個國家水準原點,而建于1898年的青島驗潮站,因為多年來的潮汐觀測數據和經1950年改造後增設自動驗潮儀,在衆多海域中勝出。
石屋中标記的水準原點是海拔72.26米,也就說,從這裡起算的海拔總數需要減掉72.26米,才能得出實際海拔高度。
那麼,水準原點為何不從零開始算呢?
張志華院長解釋說,國家規定以黃海海平面作為高度起算标準,也就是說零是從黃海海平面取的。
“咱們住在海邊的都知道,海水有潮起潮落,青島有典型的半日潮,每天、每個月都不一樣,有時還有天文大潮和低潮,一直在變化,所以需要驗潮。專業人員到海邊,根據每天的潮汐情況做連續的記錄,算出一天的平均,一個月的平均,一年的平均,至少要達到一個潮汐周期,大約是19年,滿足了這些條件變化,才能找到一個很穩定的平均海水面,也就是零”。
如此不穩定的“零”是無法确定何時何地為起算點的,需要找到一個陸地穩定點,于是觀象山進入了科學家的視線。
觀象台有成熟的天文、地磁、地震檢測技術和數據,觀象山有穩定的花崗岩基岩,可謂天時加地利,所以,1954年10月,中華人民共和國水準原點定位于觀象山,由1個原點2個附點3個參考點構成水準原點網。
1957年,确定了黃海高程系,采用的是青島大港驗潮站1950年到1956年的檢測數據,高度為72.289米。
由于當時驗潮時間長度不夠一個潮汐周期,1987年重新使用了1952年到1979年的驗潮資料,确定了1985國家高程基準72.26米,從那時開始全國使用至今。
作為所有測量高程成果的初始起算點,珠峰遠在數千公裡之外,要想獲得精确數字,測繪人員必須徒步行走、分段測量,每隔幾十米設一個站,反複觀測,累計步行超過了1.2萬公裡,才能将高程傳遞到目的地,這其中的艱辛可想而知。
選在觀象山有這些理由
水準原點為何選在觀象山?在張志華看來,主要有四個原因:
1、首先是地質結構,有專家曾經說過,青島尤其是老城區坐落在一整塊花崗岩上,而且中間沒有斷裂帶,地質結構非常穩定,沒有地震和自然災害。
中國沿海從鴨綠江口一直到廣西雲南一帶整個海岸線,青島也是不太多的幾個非常穩定的地區之一,所以把水準原點放在青島更有價值。
2、青島地處中緯度地區,位于從南到北大緻居中的位置,把這個點放在青島,更便于海拔高程傳遞到全國去。
3、青島是最早開展現代科學研究的城市之一,中國最早的現代氣象觀測在青島,最早參加國際測量活動的萬國經度測量就在觀象山上。
國内原來有個說法,百分之七十的海洋科學家在青島,包含潮汐、氣象、天文等科學家以及大量的科學活動都在青島,加上觀象山很穩定、安靜,便于保存,離海邊又不遠。
4、青島海域具有典型的半日潮汐,驗潮站所在的膠州灣海面穩定,便于驗潮也是一個原因。
因此,國家的水準原點選在了觀象山。
青島下水道不堵,就因為水準原點
水準原點的應用很廣泛,比如大家知道的南水北調,很多工程從不同的省市同時施工,多年來背靠背地幹,這就需要事先有一個統一的海拔高度标準,沒有這個原點,各省各地的标準不一樣,水往低處流,若不準确計算,水就流不過來。
再比如像高鐵,也是分段施工,而且精度要求極高,一段一段的橋梁最後連接到一起通車,分毫不差,都和統一的高程有密切關系。
這樣的例子生活中比比皆是,老百姓蓋房子建築打樁,樓盤建設的高度和距離,都需要統一的高度标準。再大的像火箭衛星發射等,也都有嚴格的統一的高程起算點。
而且水準原點在科學研究領域價值也非常大,大家都知道氣候變暖,海平面上升,這是一個非常緩慢的過程,海平面到底升了多少,和水準原點比較,就可以判斷了。
甚至地震預報,全世界目前比較有效的辦法,就是在水準原點的基礎上,進行大的斷面帶之間嚴格的連續觀測,來判斷出它的加速情況,做出中長期預報,所以水準原點的作用是方方面面的。
高程和每個公衆的生活都密切相關,隻是我們有時候感受不到而已。
青島下水道為什麼不堵?除了下水道管道粗,能跑汽車,而且是鴨蛋形等原因之外,還有一個重要的原因,與當時的城市管理者使用了世界最先進的水準測量技術,比如坡度高度的計算有關。
青島老城區早期建設下水道時運用的坡度高程最準,不會出現海水倒灌現象,因為倒灌的原因是坡度算錯了,青島下水道設計建立在了科學的基礎上,與水準原點在青島當然關系密切。
除了觀象山觀象台石頭屋這個水準原點,還有其他輔助的測量點做保障嗎?張志華院長說,高度測量有一套科學的辦法,除了這個原點以外,觀象山周邊一帶還有兩個附點、三個參考點作為組成部分,起到多重保險的作用。
每過四年都有專業的隊伍進行測量核算,即使萬一某一個點被破壞,其他的點也可以作為測量标準。
“在這裡我要通過媒體呼籲一下,咱們國家對測量标志保護立了法,測量标志保護極其重要,一旦損壞往往是不可彌補的。”
青島市測量标志除了這六個點以外,在各個山頭上都有和水準原點相關的測量标志,市民可以注意一下山頂上的三腳架鋼标,那就是測量标志。
由于城市的快速發展,測量标志保護的壓力也越來越大。我們一定要加強測量标志保護,這是青島的一種榮譽,也是公民的一種責任。
水準原點測量标志是智慧城市的基礎,是雲計算、大數據、人工智能的基礎,也是城市的數字底座,非常重要。
十幾年前國務院統一安排的對全國名山大川的高度進行統一測繪,張志華參與了青島崂山海拔高度的測量,崂山是中國沿海第一高峰,最高點海拔1132.7米,都是從中華人民共和國水準原點起算的。
其實,德國侵占時期就測量過崂山,遺憾的是當時的測量點已被破壞,所以百年後我們無法判斷崂山是長了還是落了。
青島觀象台開創性的科學研究,促成觀象山成為水準原點
觀象山能夠成為水準原點,除了因為青島海面平靜、觀象山為整塊花崗岩外,還因為青島驗潮站有百年驗潮的數據,觀象台較早開啟天文、氣象、海洋等科學研究,且卧虎藏龍,聞名中外的科學家蔣丙然、高平子等都做出了開創性的貢獻。
月球上有一座高平子環形山
這還得從1898年說起。德國侵占青島時,由于一次暴風雨的侵襲,發生海難事故,這讓他們意識到氣象預報的重要性,于是在1898年3月,氣象天測所在館陶路1号成立,這時的觀象台身影尚不清晰,在曆史的進程中時隐時現。
1905年,氣象天測所移至水道山,老百姓之前口中的小石頭山,之後因為有了貯水池而改名。
1910年,在天文學博士梅爾曼主持下興建大樓,1911年1月1日,德國天文學會将其命名為“皇家青島觀象台”,水道山也改名為觀象山。
随着1912年1月9日新觀象台的落成,“一座城市的天文視野就此展開”。
1914年11月,日德戰争後,日本将觀象台更名為青島測候所,即便1922年青島主權回收,日方仍然拒絕撤出,其侵略者的嘴臉暴露無遺。
直到1924年2月,觀象台才真正回到中國人手中,而科學家們的加入,也使得青島觀象台成為當時天文學界一顆亮麗的星星,綻放耀眼光芒。
中國科學院紫金山天文台青島觀象台台長孫立南是二代觀象台台長,父親孫壽甡20歲時就在觀象台工作,從小耳濡目染,1986年她跟着父親觀測哈雷彗星,種下了一顆喜歡天文的種子。父親退休以後,調入觀象台工作至今。
提起觀象台的前輩,她的自豪之情溢于言表。
“1922年中國收回青島,派出當時中央研究院的蔣丙然和高平子兩位先生來接管青島觀象台,蔣丙然是氣象學的博士,高平子是天文學的專家,但日本人拒不交還。直到1924年2月15日,日本人才把青島觀象台交出來。然而,裡面的很多資料、設備、儀器都被日本人帶走了。接收以後,成立了兩個科室,一個是氣象地震科,一個是天文磁力科,氣象地震科科長由台長蔣丙然先生兼任,高平子任天文磁力科科長。”
膠澳商埠觀象台台長蔣丙然,與天文學家高平子一起,展開了一系列的開創性的工作:高平子先生首先進行了我國太陽黑子觀測,然後開創了時間服務系統。
他率隊參加了國際上的萬國經度測量,開了我國參與國際合作的一個先河;1924年10月,蔣丙然先生創建了中國氣象學會,并在1928年跟宋春舫發起成立了海洋研究,建成了亞洲第一座水族館。
“在這之前,我們國家的科學研究都是比較落後的,像我們樓上那台望遠鏡就是1932年由蔣丙然先生從法國引進的,可以說是我們中國人的第一台望遠鏡。”高平子先生因為曾經做出突出貢獻,在1982年的國際天文學聯合會上,在月球正面給他命名了一座環形山,叫高平子環形山。
青島與北京時間相差1分16秒
在觀象台的身後,有一座萬國經度測量紀念碑,它的存在與水準原點一樣,對青島乃至全國有着特殊的意義。
1926年10月2日到11月30日,天文磁力科科長高平子與宋國模、徐彙平一起組成測量組,完成了經度聯測,結果優異,榮獲比利時博覽會優秀科技獎。
“1986年,由青島市政府和中國天文學會合立了這座紀念碑,碑上有一組數據,是東經120度19分,北緯36度04分,這兩行字的中線到地面,就是青島市最中心的位置,是為了紀念1926年和1933年,青島觀象台作為中國唯一的代表參加了國際兩次經度測量。實際上東經120度19分換算成時間的話,就是8小時01分16.812秒,也就是說,北京時間8點鐘,青島實際上是8小時01分16秒。北緯36度04分就是當地的地理緯度角,換句話說就是在青島地區看北極星的高度。如果在青島迷路找不到北了,來這裡,看地面球頂所指的位置,就能找到北”,青島觀象台的張豔女士告訴記者。
時間繼續。1931年,觀象台大型圓頂赤道儀室建成,内置天圖式大型望遠鏡,一時領先華夏。這座國寶級望遠鏡,至今仍在觀象台使用,孫立南台長告訴記者,他們幾乎每天都用它來觀測太陽黑子和星辰,數十年如一日,完成了一次次記錄,也仿佛完成了與科學先輩們的隔空對話。
觀象山上,前後二十年誕生的圓頂赤道儀室與岩石城堡相互守望,安靜而深邃,“穹台窺象”也成為當時的青島十景之一。這是這座海濱城市天文與人文精神的交流與碰撞。
毋庸置疑,觀象台的輝煌吸引了人們的目光,因此當黃海作為高程起測點的時候,觀象山便很快成為水準原點确定地點。
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來源/齊魯網・閃電新聞 綜合半島都市報(ID:bandaobao 記者 張文豔) 央視新聞
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