Etape 19: Hvor højt er højt?

Dagens spørgsmål er, hvor højt er højt? Dagens 19. etape har en særlig betydning, fordi den går over årets højeste punkt. Den hedder Cime de la Bonette. Den rytter, der kommer først over toppen, får Souvenir Henri Desgrange. Endnu mere specielt er det, at Cime de la Bonette er den højeste vej, en Grand Tour nogensinde har kørt. I år er det femte gang siden 1960’erne. Tour de France angiver højden til 2802 meter, og det samme gør plaketten på toppen. Alligevel har Strava-segmenter, der slutter på toppen, maksimale højder på mellem 2750 og 2802 meter. Google Earth har en højde på ca. 2806 meter.

Hvordan kan det være? Hvorfor er Bonette så høj? Og hvor højt er højt? Hvordan kender vi højden på bjergpas, og hvad mener vi egentlig, når vi siger højde? Dette indlæg vil dykke – eller klatre – ned i emnerne højdemåling og geodæsi for at undersøge disse spørgsmål.

Hvorfor er Alperne så høje?

Store bjergkæder som Alperne dannes, når tektoniske plader støder sammen, så jordskorpen bliver tykkere. Jordens skorpe og lithosfære flyder på den underliggende kappe, ligesom et isbjerg flyder på havet. Dette koncept kaldes isostasi. Vi sagde det også i går, men gentagelser er altid gode.

Kontinentalskorpen, som i Alperne, er mindre tæt end kappen under den, så den flyder ovenpå. Der findes store bjergkæder, hvor kontinentalskorpen er tykkere, hvilket får toppen af den flydende skorpe til at ligge højere. Tænk på isbjerget i går. Vi kalder den dybe, tykke kontinentale skorpe under store bjergkæder for en skorperod. Ved at måle tyngdekraften har geoforskere afbilledet den dybe skorperod med lav densitet, som bærer Alperne. Måske skulle sprinterne give Alpernes jordskorpe og ikke kun ASO skylden for deres lidelser på bjergpassene.

Hvor højt er højt?

To af de mest almindelige metoder til højdemåling er GNSS og barometrisk højdemåling. GNSS henviser til GPS, der drives af USA, samt de systemer, der drives af EEU (Galileo), russerne (GLONASS) og nogle andre lande. Smartphones og cykelcomputere bruger GNSS til at bestemme højder og placeringer. GNSS-systemer har sæt af satellitter, der sender signaler.

Standard GNSS-enheder bruger signaler fra fire eller flere satellitter til at trilateralisere deres position, normalt med en nøjagtighed på 1 til 10 meter. Højder i forhold til jordens centrum kan nemt beregnes, fordi satellitterne kredser om jordens massemidtpunkt. Mere sofistikerede systemer bruger differentieret GNSS til at opnå en nøjagtighed på ned til nogle få millimeter. Disse meget præcise instrumenter nærmer sig nu størrelsen på et frimærke, så måske har vi dem snart i vores cykelcomputere, så vi alle kan foretage superpræcise målinger af Cime de la Bonette.

Tryk

Mange cykelcomputere og sportsure har også en barometrisk højdemåler til at måle højden. De fungerer ved at måle lufttrykket og omregne det til en højde. Det er muligt, fordi lufttrykket falder dramatisk med højden. Disse enheder kan registrere en højdeændring på bare en meter eller to. For at beregne højden ud fra trykket bruger de et generisk sæt af værdier for lufttryk fra havniveau til stor højde kaldet en standardatmosfære.

Lufttrykket ved havets overflade er i gennemsnit 1013 mb. På Bonette vil lufttrykket kun være omkring 720 mb. Tilskuerne på Bonette kommer til at gispe efter vejret, når de løber sammen med rytterne. Husk, at du ikke må røre ved rytterne. De lider også nok i den tynde luft til at få watt ud.

Problemet med barometrisk højdemåling er, at atmosfæren ofte afviger en smule fra standardatmosfæren. Det kan føre til, at højderne afviger med over 100 m, så højdemålere er meget præcise, men unøjagtige. Nogle enheder kombinerer GNSS- og højdemålinger for at reducere dette problem. De unøjagtige segmenthøjder i Strava, der er nævnt øverst i dette indlæg, lider sandsynligvis under dette problem. Jeg beklager, hvis du har tilbagelagt færre højdemeter, end din computer viste. Det er presset, der har påvirket den.

Hvad er højde?

For at finde ud af, hvor højt er højt, skal vi besvare et grundlæggende spørgsmål. Hvad er højde? Normalt refererer højde til en lodret afstand over havets overflade. Det har en klar betydning nær kysten som ved Passage du Gois. Men hvad betyder det i Alperne? Som udgangspunkt anslår forskere og GPS-enheder havniveauet under landoverfladen ved hjælp af en ellipsoide. Ellipsoiden følger en jævn, gennemsnitlig havniveauhøjde rundt om kloden.

Forestil dig, at kontinenterne var gennemkrydset af dybe kanaler, som blev fyldt ud af havene; vandoverfladen ville ligge langs ellipsoiden. Formen er en ellipsoide og ikke en kugle, fordi Jorden drejer om sin egen akse en gang i døgnet. Centrifugalkraften gør dens diameter 42,769 kilometer større ved ækvator end ved polerne. Måling af ellipsoiden og andre aspekter af jordens størrelse, form og tyngdekraft kaldes geodæsi. I dag bruges en enkelt ellipsoide, GRS-80 (WGS84-ellipsoiden er stort set identisk), i vid udstrækning og er nøjagtig til centimeter eller bedre. De fleste smartphones og cykelcomputere angiver højden som afstanden over (eller under) ellipsoiden.

Den er tæt

Ellipsoiden forudsætter, at jordens massefylde ikke varierer fra sted til sted, men som vi så i begyndelsen af dette indlæg, gør den det. Hvor der findes tættere bjergarter under jorden i kappen og jordskorpen, skaber de en stærkere tyngdekraft. Den stærkere tyngdekraft trækker vandet mod området (eller ville gøre det, hvis der ikke var land i vejen). Det skaber en bule i vandet og hæver havniveauet.

På den anden side er havniveauet lavere over mindre tætte områder. For at tage højde for det har geodæter estimeret geoiden. Geoiden afviger op og ned med op til ca. 100 meter fra ellipsoiden for at tage højde for tæthedsvariationer i jorden. Jo tættere Jorden er, jo højere er geoiden. På den måde giver det et mere præcist estimat af havniveauet på globalt plan.

Ved Cime de la Bonette ligger geoiden 54,3 meter over ellipsoiden. Dens højde på 2802 meter er i forhold til geoiden. Højder i forhold til geoiden er mere nøjagtige, men mange små enheder bruger kun ellipsoiden. En enhed, der indeholder en geoide, vil ofte rapportere højder, der er 10 til 50 meter forskellige fra en enhed, der baserer højder på ellipsoiden. Endnu en grund til, at højderne på en klatretur kan være så varierede.

Tak, geoide

Hvad nu, hvis vi ikke brugte en ellipsoide eller geoide? Hvis højden blev målt som afstanden fra jordens centrum, ville højderne på nogle af de højeste veje i Europa se helt anderledes ud i forhold til hinanden. Nedenfor er en liste over, hvad højderne ville være i forhold til Cime de la Bonette. Havniveauet er den metode, vi normalt bruger, og det er den, vi har forklaret i denne blog.

Højder” af nogle berømte pas som afstande fra jordens centrum. I højre kolonne angiver negative tal, at passet er lavere eller tættere på Jordens centrum end Bonette. Passager længere mod syd rangerer højere på grund af jordens ellipseformede udbuling ved ækvator.

Hvor langt er langt?

Endelig påvirker geodæsien også, hvordan vi måler scenelængder. Franske forskere var førende inden for geodæsi i renæssancen. I 1790’erne satte de sig for omhyggeligt at måle afstanden fra Dunkerque til Montjuic nær Barcelona. Ud fra dette beregnede de ellipsoidens form og afstanden fra nordpolen til ækvator gennem Paris. Længden af en meter blev derefter officielt defineret til at være en ti-milliontedel af denne afstand. Den officielle måler opbevares hos Det Internationale Bureau for Mål og Vægt i Sèvres i Frankrig.

19. etape krydser det højeste punkt i årets Tour de France og en af de højeste veje i Europa. Uden geodæsi ville vi ikke rigtig vide, hvor høj Bonette er. Geodæsien gav os også længden på en meter. Det er ikke kun højderne på passene i Touren, der afhænger af det, men også den måde, vi måler etapelængderne på. Der er simpelthen ikke noget Tour de France uden videnskab. Det er stort set hele ideen bag GeoTDF i en nøddeskal.

NB: Blogs på andre sprog end engelsk er alle automatisk oversat. Vores skribenter er ikke ansvarlige for eventuelle sprog- og stavefejl.