Разница между абсолютной и относительной высотой
Допустим, вы идете по дороге и видите перед собой возвышенность. К вам подходит добрый волшебник и говорит: «Вот тебе линейка в 6437 метров, я превращу тебя в великана, и если ты измеришь гору, то сможешь унести с собой 5 килограммов золота». Вы соглашаетесь (кто же не хочет 5 кг золота?!), начинаете расти и приставляете к горе линейку.
Итак, гора получилась 3450 метров в высоту. Но волшебнику нужно еще одно число. Значение, которое вы получили, будет называться относительной высотой. Потому что она была измерена относительно другой поверхности. Теперь вам нужно найти абсолютную высоту. Чтобы это сделать, необходимо измерить размер горы, начиная от уровня моря. Теперь в горе целых 4500 метров. Вы справились с заданием и получили свое золото.
На картах и планах указывается размер какой-либо возвышенности (горы или холма) относительно уровня моря. Относительная высота появилась гораздо раньше абсолютной. Появление второй, вероятнее всего, стало следствием развития физической географии. Именно благодаря абсолютной высоте мы знаем самую высокую и самую низкую точку нашей планеты.
Куруш. Дагестан, Россия
Высота: 2600 метров над уровнем моря
самый высокогорный город России
В селе есть интернет и сотовая связь, цивилизация докатилась и до этих мест. В остальном, Куруш – это тихий оазис размеренной жизни. Раньше, потомки древнего арабского племени, курушцы в большом количестве разводили скот. Когда руководство Азербайджанской АССР запретило им использовать свои пастбища для скота, село пришло в упадок, многие переехали в долины, но часть коренного населения осталась, сохранив старинное село до сегодняшних дней. Памятник этим людям и сегодня стоит во дворе местной школы. Не стоит путать Куруш с Новым Курушем. Тот находится в Хасаврютском районе и расположен на несколько ниже, население состоит из коренных переселенцев из села Куруш.
Дома, выстроенные из кизяка (кирпичи из навоза), тесно ютятся на горном уступе. Вокруг – горы, поросшие лесами, быстрые реки и заснеженные вершины на горизонте. Одна из вершин – Шалбуздаг, особенно почитаема в мусульманском мире. В переводе, её название означает: «Гора Бога», а её окрестности считаются священными. Говорят, поднявшись на её вершину, можно загадать заветное желание и оно обязательно сбудется. На пути к вершине есть много интересных мест: горное озеро Зам-Зам, полное форели, а также узкий горный проход, называемый в народе «Грехомер». Считается, что человек с чистыми помыслами без труда пройдёт между тесно стоящими скалами, а вот человек с тёмной душой, обязательно застрянет, независимо от своих размеров. Отправляясь в старый Куруш, стоит помнить, что местное население говорит на лезгинском наречии, а также то, что на высоте 2600 метров наступает зона кислородного голодания.
Как добраться: На самолёте или поезде до Махачкалы. Оттуда – на автомобиле по дороге Дербент-Ахты, свернуть у села Усухчай.
ВЫСОТЫ В РАЙОНЕ АЭРОДРОМА
MSA (MinimumSafeAltitude) — минимальная
безопасная высота полета в секторе подхода в радиусе 25 морских миль от радионавигационного
устройства. Рассчитывается с учетом наибольшего превышения в данном секторе,
округленного к ближайшим 100 футам (30 метрам) в большую сторону с прибавлением
безопасной высоты 1000 футов (300 метров). Если в районе аэродрома на одном из
направления относительное превышение рельефа более 100 футов, зона делится на
сектора, для каждого из которых рассчитывается свое значение MSA.
MHA (MinimumHoldingAltitude) — минимальная высота
полета в зоне ожидания, рассчитываемая с учетом наибольшего превышения в
пространстве, занимаемом зоной ожидания и Buffer Zone. Обеспечивает безопасную
высоту не менее 1000 футов (300 метров) в равнинной местности и не менее 2000
футов (600 метров) в горной местности. Выражается в высотах по QNH или в
номерах эшелонов.
AMA (AreaMinimumAltitude) — минимальная высота
полета в районе аэродрома. Указывается в сотнях и десятках футов, как и ячеечная
MORA (например 77).
ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ И АБСОЛЮТНЫЕ ВЫСОТЫ ГОРИЗОНТАЛИ
Относительные и абсолютные высоты
Высоты и строение земной поверхности весьма различны. В природе встречаются низменности, горы, холмы, впадины. Чтобы знать рельеф земной поверхности и высотные различия, необходимо проведение работ по их определению. Высоты природных объектов определяются по расчету относительной и абсолютной высот.
Относительная высота определяется сравнением уровня двух точек над земной поверхностью.
Сравнительная высота используется при строительстве домов, зданий, строительстве дорог. Рассмотрим это на следующем примере.
Предусматривается строительство на террасе реки. При подъеме уровня реки на 2 метра возникает угроза затопления здания (рис. 20), чтобы определить разницу высот, мы выполним следующие действия:
- Установим рейки, начиная от русла до террасы, где находится здание.
- С помощью нивелира определим высоту каждой рейки.
Определяем разницу высоты от уреза воды до террасы, где располагается здание. Она составила 3 метра, следовательно, угрозы затопления нет.
Нивелир — прибор, используемый для определения разницы расположения точек на земной поверхности.
Как определить разницу высот западной и восточной сторон холма? На этот вопрос можно ответить следующим образом:
- Установим рейки по склонам холма.
- Используя нивелир, определим высоты сторон.
- Сравним полученные данные.
Относительная высота холма определяется разницей ее восточной и западной части от абсолютной высоты. В нашем примере она представлена в следующем виде:
высота западной части — 32,3 м (159,3 — 127 = 32,3)
высота восточной части — 19,3 м ( 159,3 — 140 = 19,3 м)
Рисунок 21. Определение относительных высот западной и восточной сторон холма
Абсолютная высота — высота любой точки земной поверхности над уровнем океана. В переводе с латинского обозначает бесконечную высоту (рис.22).
В Кыргызстане принято определять нулевой уровень от Балтийского футштока, расположенного в Финском заливе.
Горизонтали. На земной поверхности встречаются ровные местности с одинаковой высотой. На топографических картах они обозначаются горизонтальными линиями. Горизонтали на топографических картах проводятся через 1, 5, 10, 25, 50 метров.
Горизонталь — линия одинаковой высоты земной поверхности над уровнем моря
Как проводятся горизонтальные линии? (рис. 23)
- Для проведения горизонтальных линий необходимо определить точки с одинаковой высотой.
- Определить точки с одинаковой высотой на западном и восточном склонах.
- На этих точках через каждый метр устанавливаем рейки.
- С помощью нивелира определяем высоты.
- Полученные результаты наносим на планшет (рис. 23).
По интенсивности горизонталей можно определить крутизну склонов
Обратим внимание на рисунок 23. Если интервал между горизонталями составляет 10 метров, то можно сказать, что западный склон круче, потому, что эти горизонтали расположены близко друг к другу
Горизонтали восточного склона распологаются на удалении, следовательно, можно сказать, что восточный склон пологий.
На топографических картах наряду с горизонтальными линиями указываются бергштрихи (рис. 24).
Вергштрихи — короткие прерывистые линии на горизонталях топографических карт, указывающие направление вниз или вверх по склону.
Бергштрихи обозначают в рельефе две формы рельефа: возвышенности и низменности (рис. 24). Если бергштрихи направлены наружу то это возвышенность, если они направлены вовнутрь, то это низменность (рис. 24 а, б).
Используя рисунок 23, ответьте на следующие вопросы:
а) Какова абсолютная высота?
б) Через сколько метров проведены горизонтали?
в) Какой склон круче?
Глобальный океанический конвейер
Превышение уровня — признак видимый, в буквальном смысле лежащий на поверхности. Но есть и другие свойства, как бы избыточные в одном океане и недостаточные в другом. Например, содержание биогенных веществ (силикатов и фосфатов) в северной части Тихого океана в 2—3 раза превышает их концентрацию в водах Северной Атлантики. Противоположная картина наблюдается в распределении растворенных карбонатов и кислорода, концентрация которых наибольшая в Атлантическом океане и постепенно уменьшается к северной части Тихого. Эти и некоторые другие подобные факты приводят к выводу о существовании межокеанского обмена свойствами в виде глобальной циркуляции, пронизывающей пространство трех океанов — от Северной Атлантики через Индийский океан до северных широт Тихого океана. По современным представлениям, такая замкнутая циркуляция существует, она состоит из поверхностного и глубинного противоположно направленных потоков, ее назвали глобальным океаническим конвейером.
Факторы изменения уровня Мирового океана.
Повсеместное превышение уровня Тихого океана свидетельствует о наличии постоянного горизонтального градиента давления, который направлен на выравнивание уровней и приведение их в равновесное состояние. Под действием этого градиента из самой «высокой» области Тихого океана через проливы индонезийских морей на юго-запад движется поток теплых вод, которые через Индийский океан, огибая южную оконечность Африки, выходят в Атлантику. Далее вдоль побережий двух Америк эти воды пересекают Атлантический океан до его северо-западного района. Там поверхностные воды из-за интенсивного испарения осолоняются и уплотняются, что приводит к их конвективному погружению. Достигнув глубин 2000—3000 м, они смешиваются с холодными водами, поступающими из Арктического бассейна, и начинают формировать глубинную, противоположно направленную ветвь глобальной циркуляции. Пересекая Атлантический океан с севера на юг, глубинные воды вливаются в Циркумполярное (Западных ветров) течение, которым увлекаются на восток вдоль берегов Антарктиды. В южной части Тихого океана перед проливом Дрейка глубинные воды поворачивают на север и, следуя в этом направлении, достигают района Алеутских островов, где, будучи менее плотными относительно местных глубинных вод, медленно поднимаются к верхним приповерхностным слоям, замыкая «конвейерную ленту».
Конвейер «в профиль»
Это движение происходит чрезвычайно медленно и никакими приборами не регистрируется. Период полного обмена водами Атлантического и Тихого океанов в потоке глобального океанического конвейера оценивается временем порядка от многих сотен до полутора тысяч лет. На всем протяжении этого длительного пути происходит медленный непрерывный обмен теплом, солями, биогенными веществами, газами с окружающими водами. Изменения, происходящие в климатической системе Земли, выражающиеся в перераспределении тепла и влаги, обострении атмосферных процессов, нарушении режимов погоды в тех или иных районах, могут отражаться на движении «конвейера» в виде изменений характеристик переносимых свойств, а также интенсивности переноса. Так, на примере глобального океанического конвейера можно заключить, что совсем небольшие, но долговременно существующие разности в положении уровня океанов способны возбуждать устойчивую циркуляцию вод и процессы межокеанского обмена свойствами, поддерживающие глобальное динамическое равновесие в Мировом океане.
Глобальный океанический конвейер «анфас». Красным показаны теплые, синим — холодные потоки.
Все мы изучали в школе географию и с термином «высота над уровнем моря» знакомы не понаслышке. Это определение можно встретить в научно-популярных телевизионных передачах, на страницах журналов, газетах и других средствах информации. Давайте рассмотрим современные способы ее определения.
ПРАВИЛА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЫСОТОМЕРОВ ПРИ ПОЛЕТАХ ПО МВЛ
Правила использования высотомеров заключаются в
следующем.
1.Положение ВС в вертикальной плоскости, когда они
находятся на абсолютной высоте перехода (ТА) и ниже, выражается в высотах
абсолютной высоты, в то время как положение ВС, находящихся на эшелоне перехода
(TL) и выше, выражается через эшелон полета. Во время прохождения переходного
слоя положение в вертикальной плоскости при наборе высоты выражается через
эшелоны полета, а при снижении — в величинах абсолютной высоты.
2.Установка высотомеров по QNH сообщается на борт ВС в
разрешении на рулении перед взлетом. Положение ВС в вертикальной плоскости при
наборе высоты определяется в величинах абсолютных высот до высоты перехода, и в
эшелонах полета — выше высоты перехода.
3.Данные для установки высотомера по QNH передаются на
борт ВС при выдаче разрешения на заход на посадку или разрешения на вход в
аэродромный круг полетов. Положение ВС в вертикальной плоскости при заходе на
посадку контролируется по эшелонам полета до достижения эшелона перехода, а
после его пересечения — абсолютной высотой. Для обеспечения запаса высоты над
рельефом местности экипаж ВС может использовать установку высотомера по QFE.
Значение QFE может быть запрошено допонительно после выхода ВС на посадочную
прямую или рассчитано по значению QNH.
Экипажи Аэрофлота и других российских авиакомпаний
используют высотомеры следующим образом.
1.На исполнительном старте шкалу давлений всех
высотомеров установить на давление QNH и сличить показания.
2.При наборе высоты на высоте перехода на шкалах
барометрических высотомеров установить давление 760 мм. рт. ст., на футомере —
10132 миллибара.
3.После занятия эшелона полета сверяются паказания
высотомеров и при необходимости вводится поправка в соответствии с единой
методикой ввода поправок.
4.На эшелоне полета до начала снижения после получения
значения QNH рассчитывается значение QFE по медодике, указанной далее.
5.На снижении на эшелоне перехода:
-на шкалах
высотомеров и футомера устанавливается значение QNH;
-на
радиовысотомерах устанавливается сигнализация на величину высоты входа в
глиссаду;
6.После выхода на посадочную прямую при входе в
глиссаду на барометрических высотомерах устанавливается значение порога ВПП —
QFE, а на радиовысотомерах сигнализация устанавливается на величину минимума
командира экипажа.
7.При уходе на второй круг на высотомерах и футомере
устанавливается значение QNH.
Пересечение переходного слоя разрешается только в
наборе высоты или снижении с контролем высоты по футомеру.
Кто первым поднялся на Эверест
Первыми людьми, покорившими вершину горы Эверест, были Эдмунд Хиллари и Тенцинг Норгей. Они сделали это 29 мая 1953 года. К тому времени гора уже была названа именно Эверест по фамилии исследователя, который отрыл ее. При этом сам он был против того, чтобы горе дали его фамилию, но сложилось, как сложилось.
С момента покорения заветной вершины сотни и тысячи туристов смогли подняться на нее. В десятки раз больше людей попробовали, но так и не смогли. Все это не могло не сказаться на экологии региона. Гору просто превратили в кучу… ну, вы поняли. Тут и там валяется мусор, везде отходы жизнедеятельности и много чего еще, что оставляет после себя человек, включая вытоптанные тропинки и срубленные деревья/кустарники.
В таких местах просто не может быть чисто.
Все из-за того, что гора носит звание самой высокой в мире и только на это название, как на лужу сиропа, слетаются любители кому-то что-то доказать. Только в реальности они не покоряют самую высокую гору в мире, если мерить другими, в чем-то даже более правильными, величинами.
ВЫСОТЫ В РАЙОНЕ АЭРОДРОМА
MSA (MinimumSafeAltitude) — минимальная безопасная высота полета в секторе
подхода в радиусе 25 морских миль от радионавигационного устройства.
Рассчитывается с учетом наибольшего превышения в данном секторе, округленного к
ближайшим 100 футам (30 метрам) в большую сторону с прибавлением безопасной
высоты 1000 футов (300 метров). Если в районе аэродрома на одном из направления
относительное превышение рельефа более 100 футов, зона делится на сектора, для
каждого из которых рассчитывается свое значение MSA.
MHA (MinimumHoldingAltitude) — минимальная высота полета в зоне ожидания,
рассчитываемая с учетом наибольшего превышения в пространстве, занимаемом зоной
ожидания и Buffer Zone. Обеспечивает безопасную высоту не менее 1000 футов (300
метров) в равнинной местности и не менее 2000 футов (600 метров) в горной
местности. Выражается в высотах по QNH или в номерах эшелонов.
AMA (AreaMinimumAltitude) — минимальная высота полета в районе аэродрома.
Указывается в сотнях и десятках футов, как и ячеечная MORA (например 77).
Что такое высота над уровнем моря
Уровень моря, относительно которого измеряется расстояние до объекта, представляет собой водную поверхность в состоянии покоя, находящуюся перпендикулярно по отношению к равнодействующим силам, приложенным к массе воды. Водный уровень изменяется очень часто и виной этому фазы Луны, сила Солнца и ветра, испарение. Поэтому для вычисления среднего значения, вести необходимые расчеты нужно годами.
Высотой над уровнем моря является точка (координата) в трехмерной площади, которая указывает, на какой высоте находится определенный объект по отношению к уровню моря, принятого за ноль
Также она может быть ориентировочно определена как вертикаль от предмета до средней высоты над уровнем моря, не беря во внимание приливы и отливы. Высота точки, расположенной выше уровня, считается положительной, ниже — отрицательной
Две другие координаты географического месторасположения объекта — долгота и широта.
Если взять Россию за пример, то ее самой высокой точкой является Эльбрус — 5642 метра, а самой низкой — Каспийское море, высшая точка которого составляет примерно 28 м.
Современные модели Земли
Проясним немного ситуацию: Земля — это не идеальная сфера, но и не плоская. В первом случае хочется попросить прощения у Галилео, во втором — у общества плоской Земли. Как уже говорилось выше, Земля обладает формой приплюснутого сфероида, что, в свою очередь, является следствием особенности вращения. На полюсах она как бы приплюснута, а в экваториальной части — вытянута. Многие космические объекты Солнечной системы обладают такой же формой (взять хотя бы Юпитер или Сатурн). Даже быстро вращающиеся звезды, например, одна из ярчайших, Альтаир, обладают такой же формой.
Данные из глобальной модели Земли 2014 года, где более яркими цветами указываются наиболее удаленные от центра Земли точки
На основе некоторых последних измерений было установлено, что полярный радиус Земли (то есть расстояние от центра планеты к тому или иному полюсу) составляет 6356,8 километра, в то время как экваториальный радиус (от центра к экватору) составляет 6378,1 километра. Другими словами, объекты, расположенные вдоль экватора, находятся на 22 километра дальше от центра Земли (геоцентра), чем объекты, которые расположены на полюсах.
Естественно, стоит учитывать некоторые топографические изменения тех или иных областей, где одни объекты, расположенные рядом с экватором, находятся ближе к центру, а другие дальше от центра Земли, по сравнению с другими объектами того или иного региона. Наиболее заметными исключениями являются Марианская впадина (самое глубокое место на Земле, глубина 10 911 метров) и гора Эверест, чья высота над уровнем моря составляет 8848 метров. Однако две эти геологические особенности представляют собой очень незначительную разницу, если брать в расчет общую форму Земли. Разница в этом случае составляет всего 0,17 процента и 0,14 процента соответственно.
Способы измерения уровня океана. Спутниковая альтиметрия
Схема спутниковой альтиметрии
Непрерывную регистрацию колебаний уровня выполняют на гидрометеорологических станциях, оборудованных мареографами — самописцами уровня различных типов. Конструкции большинства подобных приборов можно разделить на два типа: поплавковые и гидростатические. Поплавковый мареограф регистрирует уровень поплавка, плавающего в специальном колодце, соединенном с морем горизонтальной трубой. Колебания поплавка, подвешенного с противовесом на гибком проводе или тросе, передаются измерительному колесу, а от него на пишущее устройство, которое вычерчивает на ленте кривую колебаний уровня.
Способы установки мареографов: в колодце на берегу (а), на свайном основании (б)
В конструкции гидростатического мареографа заложен принцип хорошо известного барометра-анероида. Чувствительные датчики таких приборов, размещаемых чаще всего на дне водоемов, реагируют на колебания гидростатического давления, которые происходят при изменениях уровня моря. Датчики стационарных моделей таких мареографов устанавливаются в колодцах или на подводных конструкциях гидротехнических сооружений, а регистрирующая часть прибора размещается в будке водомерного поста. Некоторые модели гидростатических мареографов рассчитаны на автономную работу. В них измеряющая и регистрирующая части прибора монтируются в одном водонепроницаемом корпусе, и конструкция устанавливается на дне. Наблюдения за поведением уровня Мирового океана на береговых станциях и постах не могут дать полной картины его колебаний, так как ведутся только в узкой прибрежной полосе. В открытом океане, вероятно, существуют многочисленные перекосы уровня, вызываемые неравномерным распределением плотности, крупными течениями и другими подобными причинами. Измерение абсолютных отметок уровня в открытом океане стало возможным только с началом использования радиовысотомеров, устанавливаемых на искусственных спутниках Земли. Методика измерения расстояний от космического объекта до земной поверхности начала разрабатываться в 70-х годах прошлого века и получила название спутниковой альтиметрии. Спутниковые методы позволяют осуществлять постоянный мониторинг уровенной поверхности Мирового океана. Существует несколько вариантов расчета спутниковых орбит для ведения геодезических и других высотных измерений земной поверхности. Рассмотрим программу так называемой изомаршрутной спутниковой съемки, которая хорошо иллюстрирует основные принципы спутниковой альтиметрии.
Санкт-Петербург. Кронштадт. Павильон (в нем установлен мареограф) и водомерная рейка, которую справедливо назвать рейкой № 1 в стране, — Кронштадтский футшток. От «нуля» Балтийского моря ведется отсчет высот в России.
Параметры изомаршрутной орбиты спутника с радиовысотомером подбираются так, чтобы каждый очередной виток (трек) смещался относительно предыдущего на некоторую постоянную величину. Через определенное число витков (цикл) спутник выходит на маршрут первого трека, после чего весь цикл повторяется снова. В 1992 г. по программе TOPEX/Poseidon для изучения циркуляции и топографии поверхности Мирового океана на околоземную орбиту с высотой 1336 кми наклонением к плоскости экватора 66° был выведен спутник с двумя радиовысотомерами (альтиметрами). В 2001 г. на ту же орбиту выведен второй спутник этой программы, «Jason-1». Расстояние между соседними треками на экваторе равно 300 км, продолжительность одного цикла — 10 суток. За это время поверхность Земли покрывается регулярной ромбической сеткой спутниковых трасс, измерения вдоль которых повторяются около 36 раз в году.
График показывает изменение уровня океана (в мм, по вертикальной шкале) по данным спутниковой альтиметрии TOPEX/Poseidon в 90-е — начале 2000-х годов.
В спутниковой альтиметрии высота морской поверхности рассчитывается относительно поверхности геоида по измеренной высоте спутника над морем и высоте орбиты самого спутника — с учетом поправок, связанных с инструментальной точностью альтиметров, состоянием морской поверхности, прохождением сигнала через плотные слои атмосферы и некоторых других. В итоге получается средняя высота морской поверхности, которая есть расчетная величина, полученная при осреднении альтиметрических измерений одного или нескольких спутников, наиболее приближенная к невозмущенной поверхности океана. Точность таких измерений составляет около 5 см.
Как рассчитать относительную высоту
Для начала надо выбрать точку, от которой будет вестись отсчет. Для гор такой точкой выбирают основание. Если определяют относительные высоты нескольких горных вершин, точкой отсчета является соединяющая их седловина.
Седловина, кстати, действительно разделяет горы так, что напоминает седло.
Если гора печальна и одинока, ее относительную высоту часто считают равной абсолютной.
И абсолютные, и относительные высоты имеют большое значение для описания рельефа. Относительная высота — важный критерий, по которому определяют, является гора самостоятельной вершиной или частью, т.е. пиком, другой.
Относительную высоту могут рассчитывать не только географы, но и все желающие. Например, ничто не мешает мне вычислить свою высоту относительно моей кошки.
И наконец раскрою интригу. Кто самый-самый по относительной высоте? Зависит, от чего отсчитывать. Если от основания, то высота гавайской Мауна-Кеа составит более 10 километров (это выше Эвереста, чтоб вы знали). Вот только большая часть основания у нее ниже уровня моря.
