Faza 19: Kako visoka je visoka?

Današnje vprašanje je, kako visoka je visoka? Današnja 19. etapa ima poseben pomen, saj prečka najvišjo točko leta. Imenuje se Cime de la Bonette. Kolesar, ki prvi prevozi vrh, prejme spominek Henri Desgrange. Cime de la Bonette je še bolj posebna, saj je to najvišja cesta, ki jo je kdajkoli prevozil Grand Tour. Letos se je to zgodilo že petič od šestdesetih let prejšnjega stoletja. Tour de France navaja 2802 m nadmorske višine, prav tako tudi plošča na vrhu. Kljub temu imajo odseki Strava, ki se končajo na vrhu, največje nadmorske višine od 2750 do 2802 metrov. V Google Earth je višina približno 2806 metrov.

Kako je to mogoče? Zakaj je boneta tako visoka? In kako visoka je visoka? Kako poznamo nadmorsko višino gorskih prelazov in kaj pravzaprav mislimo, ko rečemo nadmorska višina? V tem prispevku se bomo potopili – ali splezali – v teme merjenja višin in geodezije, da bi raziskali ta vprašanja.

Zakaj so Alpe tako visoke?

Velika gorstva, kot so Alpe, nastajajo ob trkih tektonskih plošč, zaradi katerih se skorja odebeli. Zemljina skorja in litosfera plavata na spodnjem plašču, podobno kot ledena gora plava na morju. Ta koncept se imenuje izostazija. To smo vam povedali tudi včeraj, vendar je ponavljanje vedno dobro.

Celinska skorja, kot je v Alpah, je manj gosta od plašča pod njo, zato plava na vrhu. Večja gorstva so tam, kjer je celinska skorja debelejša, zato je vrh plavajoče skorje višji. Pomislite na včerajšnjo ledeno goro. Globoko, debelo celinsko skorjo pod večjimi gorskimi verigami imenujemo korenina skorje. Z merjenjem gravitacijske sile so geoznanstveniki prikazali globoke korenine skorje z nizko gostoto, ki podpirajo Alpe. Morda bi morali šprinterji za svoje trpljenje na gorskih prelazih kriviti korenine alpske skorje, ne le ASO.

Kako visoka je visoka?

Dve najpogostejši metodi za merjenje nadmorske višine sta GNSS in barometrična višinomerija. GNSS se nanaša na sistem GPS, ki ga upravljajo ZDA, ter na sisteme, ki jih upravljajo EEU (Galileo), Rusi (GLONASS) in nekatere druge države. Pametni telefoni in kolesarski računalniki uporabljajo GNSS za določanje nadmorske višine in lokacij. Sistemi GNSS imajo sklope satelitov, ki oddajajo signale.

Standardne naprave GNSS uporabljajo signale štirih ali več satelitov za trilateralizacijo svojega položaja običajno z natančnostjo od 1 do 10 metrov. Višine glede na središče Zemlje je mogoče enostavno izračunati, saj sateliti krožijo okoli masnega središča Zemlje. Bolj izpopolnjeni sistemi uporabljajo diferencialni GNSS za doseganje natančnosti do nekaj milimetrov. Ti zelo natančni instrumenti se zdaj približujejo velikosti poštne znamke, zato jih bomo morda kmalu imeli v kolesarskih računalnikih in bomo lahko vsi opravili zelo natančne meritve Cime de la Bonette.

Tlak

Številni kolesarski računalniki in športne ure imajo tudi barometrični višinomer za merjenje nadmorske višine. Delujejo tako, da merijo zračni tlak in ga pretvorijo v nadmorsko višino. To je mogoče, ker se zračni tlak z nadmorsko višino močno zmanjšuje. Te naprave lahko zaznajo spremembo višine le za meter ali dva. Za izračunavanje nadmorske višine na podlagi tlaka uporabljajo splošni niz vrednosti zračnega tlaka od morske gladine do velike nadmorske višine, imenovan standardna atmosfera.

Zračni tlak na morski gladini je v povprečju 1013 mb. Na letalu Bonette bo zračni tlak le približno 720 mb. Gledalci na Bonettu bodo ob teku s kolesarji zastrigli z ušesi. Ne pozabite, da se kolesarjev ne dotikajte. Prav tako dovolj trpijo v redkem zraku, da dobijo vate.

Težava pri barometričnem merjenju višine je, da se ozračje pogosto nekoliko razlikuje od standardnega ozračja. Zaradi tega se lahko višine razlikujejo za več kot 100 m, zato so višinomeri zelo natančni, vendar nenatančni. Nekatere naprave kombinirajo meritve GNSS in višinomer, da bi zmanjšale to težavo. Ta težava je verjetno posledica netočnih nadmorskih višin odsekov v programu Strava, omenjenih na vrhu tega prispevka. Žal mi je, če ste opravili manj višinskih metrov, kot je pokazal vaš računalnik. To se je zgodilo zaradi pritiska.

Kaj je nadmorska višina?

Da bi ugotovili, kako visoka je visoka, moramo odgovoriti na osnovno vprašanje. Kaj je nadmorska višina? Navadno se nadmorska višina nanaša na navpično razdaljo nad morsko gladino. To ima jasen pomen v bližini obale, na primer na prelazu Gois. Kaj pa to pomeni v Alpah? Znanstveniki in naprave GPS za izhodišče uporabljajo elipsoid, ki približno določa višino morja pod površjem kopnega. Elipsoid je enakomeren, s povprečno višino morske gladine po vsem svetu.

Predstavljajte si, da bi celine prečkali globoki kanali, ki bi jih zapolnili oceani; površina vode bi ležala vzdolž elipsoida. Oblika je elipsoid in ne krogla, ker se Zemlja enkrat na dan zavrti okoli svoje osi. Zaradi centrifugalne sile je njegov premer na ekvatorju 42,769 kilometra večji kot na polih. Merjenje elipsoida in drugih vidikov velikosti, oblike in težnosti Zemlje se imenuje geodezija. Danes se pogosto uporablja en sam elipsoid GRS-80 (elipsoid WGS84 je praktično enak), ki je natančen na centimetre ali več. Večina pametnih telefonov in kolesarskih računalnikov poroča o nadmorski višini kot razdalji nad (ali pod) tem elipsoidom.

Je gosto

Elipsoid predpostavlja, da se gostota Zemlje od kraja do kraja ne spreminja, vendar se, kot smo videli na začetku tega prispevka, spreminja. Kjer so pod zemljo v zemeljskem plašču in skorji gostejše kamnine, ustvarjajo močnejšo gravitacijo. Močnejša gravitacija vleče vodo proti območju (oziroma bi jo vlekla, če ne bi bilo kopnega na poti). Zaradi tega se voda dvigne in dvigne morska gladina.

Po drugi strani je morska gladina nižja na manj gosto poseljenih območjih. Da bi to upoštevali, so geodeti ocenili geoid. Geoid od elipsoida odstopa navzgor in navzdol za približno 100 metrov, da se upoštevajo razlike v gostoti na Zemlji. Bolj ko je Zemlja gosta, višji je geoid. Na ta način zagotavlja natančnejšo oceno gladine morja na svetovni ravni.

V kraju Cime de la Bonette je geoid 54,3 metra nad elipsoidom. Njegova nadmorska višina 2802 metra je glede na geoid. Višine glede na geoid so natančnejše, vendar številne majhne naprave uporabljajo samo elipsoid. Naprava, ki vključuje geoid, bo pogosto poročala o višinah, ki se razlikujejo za 10 do 50 metrov od naprave, ki višine določa na podlagi elipsoida. Še en razlog, zakaj so lahko nadmorske višine za vzpon tako različne.

Hvala, geoid

Kaj če ne bi uporabili elipsoida ali geoida? Če bi nadmorsko višino merili kot razdaljo od središča Zemlje, bi bile nadmorske višine nekaterih najvišjih cest v Evropi med seboj precej različne. Spodaj je seznam nadmorskih višin glede na Cime de la Bonette. Višina morske gladine je metoda, ki jo običajno uporabljamo in smo jo pojasnili v tem blogu.

Višine’ nekaterih znanih prelazov kot razdalje od središča Zemlje. V desnem stolpcu negativne številke pomenijo, da je prelaz nižje ali bližje Zemljinemu središču kot Bonette. Prehodi bolj proti jugu so zaradi elipsoidne izbočenosti Zemlje na ekvatorju višji.

Kako daleč je daleč?

Nazadnje geodezija vpliva celo na to, kako merimo dolžine odrov. Francoski znanstveniki so bili v renesansi v ospredju geodezije. V devetdesetih letih 19. stoletja so se odločili, da natančno izmerijo razdaljo od Dunkerqua do Montjuica pri Barceloni. Na podlagi tega so ocenili obliko elipsoida in razdaljo od severnega tečaja do ekvatorja prek Pariza. Dolžina metra je bila takrat uradno opredeljena kot ena desetmilijontina te razdalje. Uradni meter hrani Mednarodni urad za uteži in mere v Sèvresu v Franciji.

19. etapa bo prečkala najvišjo točko letošnje dirke Tour de France in eno najvišjih cest v Evropi. Brez geodezije ne bi vedeli, kako visoka je Bonette. Geodezija je določila tudi dolžino metra. Od tega niso odvisne le višine prelazov na Touru, temveč tudi način merjenja dolžine etap. Brez znanosti preprosto ni Tour de France. To je v bistvu celotna zamisel GeoTDF na kratko.

Opomba: Blogi v drugih jezikih, razen v angleščini, so samodejno prevedeni. Naši pisci niso odgovorni za jezikovne in pravopisne napake.