Kỹ thuật đo độ cao đỉnh Everest

Hoạt động đo độ cao của núi dựa trên các công thức hình học và các kỹ thuật trắc đạc không thay đổi từ nhiều thế kỷ qua.

Đỉnh Everest, thứ hai bên trái. Ảnh: Pavel Novak

Theo Live Science, về cơ bản thì đo độ cao của một ngọn núi chỉ cần dựa vào toán học phổ thông. Muốn tính độ cao một ngọn núi, chỉ cần đo khoảng cách giữa hai điểm trên mặt đất và sau đó đo góc giữa đỉnh núi tới mỗi điểm.

"Nếu bạn biết hai góc thì sẽ suy ra được góc thứ ba, vì tổng ba góc trong tam giác bằng 180 độ", Peter Molnar, một nhà địa lý học thuộc Đại học Colorado, Mỹ cho biết.

Để thực hiện các phép đo này, nhà trắc địa phải xác định một mặt phẳng nằm ngang bằng cách sử dụng thước level (một loại thước có một bóng khí bên trong nước, nếu mặt phẳng nằm ngang bóng khí sẽ nằm chính giữa thước, hơi dốc về bên nào thì bóng khí sẽ chạy về bên đó).

Sau đó, họ sẽ xác định góc bằng một thước đo góc có độ chính xác cao gọi là máy kinh vĩ. Biết hai góc và một cạnh của một tam giác, sử dụng lượng giác sẽ tính ra được các cạnh còn lại và chiều cao của tam giác, hay chính là độ cao của ngọn núi.

Đây là phương pháp mà nhà trắc địa và địa lý người xứ Wales, Sir George Everest sử dụng để đo chiều cao của ngọn núi cao nhất trên dãy Himalaya vào những năm 1840.

Để hạn chế nhầm lẫn, nhóm các nhà địa lý đã đo đạc kích thước ngọn núi nhiều lần từ nhiều nơi khác nhau dưới chân núi và lấy kết quả trung bình. Theo đó, chiều cao chính xác nhất của đỉnh Everest là 8.839 mét, Molnar cho biết.

Dù vậy ,"họ không nghĩ rằng có người sẽ tin vào kết quả này nên đã cộng thêm vào 0,6 mét nữa để trông đáng tin hơn", Mohnar nói.

Chiều cao chính thức 8.848 mét của đỉnh Everest được đưa ra sau cuộc khảo sát năm 1955.

Những hiệu chỉnh nhỏ

Ngày nay, lượng giác cơ bản đã được các vệ tinh hỗ trợ thêm rất nhiều. Khi một vệ tinh gửi một tín hiệu tới một tháp thu đặt trên mặt đất, nó có thể tính ra vị trí của điểm đó trong một hệ tọa độ cho trước với độ chính xác đáng kinh ngạc.

Tính toán này dựa vào tốc độ của tín hiệu vô tuyến (cũng là tốc độ ánh sáng) và vị trí của vệ tinh được định vị tại một địa điểm tương đối với tâm Trái Đất, ở một thời điểm đã biết. Với  tháp thu đặt gần đỉnh Everest, họ có thể đo được độ cao chính xác hơn.

Ngoài ra, do Trái Đất hình cầu nên vị trí hai 2 điểm trên Trái Đất đùng để đo đạc càng xa nhau thì càng kém chính xác. Sai số sẽ tỷ lệ thuận với thương số giữa khoảng cách giữa hai điểm và bán kính Trái Đất.

Trái Đất cũng hơi phình ra ở xích đạo. Các địa cực gần tâm hơn một điểm trên xích đạo khoảng 26 km nên các nhà trắc địa phải thêm vào một hiệu chỉnh khác, phải tính cả sai số do mực nước biển.

Sai số do mực nước biển

Một nguyên nhân khác gây ra sai số là mực nước biển, nơi được lấy mốc để tính độ cao. Khoảng cách từ tâm Trái Đất tới các bờ biển khác nhau là không đồng nhất trên khắp thế giới, không chỉ do gió và thời tiết, mà còn kết quả của sự phình ra ở quỹ đạo.

Những điều này làm cho nước và mọi thứ khác trải rộng ra trên quỹ đạo, theo Mohnar. Ngoài ra, Trái Đất không bằng phẳng, những địa hình lớn như đồi núi cũng làm thay đổi lực hấp dẫn ở những khu vực xung quanh.

"Nếu lấy mốc là mực nước biển ở Kolkata, Nepal hoặc Mumbai, bạn sẽ có các kết quả khác nhau", Molnar cho biết.

Ngày nay, các nhà địa lý sử dụng một biểu thức toán học để ước tính mực nước biển. Họ tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra nếu không có gió hoặc thủy triều, và tất cả nước từ đại dương vào trong lục địa qua các kênh đào nhỏ hẹp.

Điều này sẽ tạo ra một dạng hình cầu lý tưởng hóa bất thường đại diện cho mực nước biển trung bình để từ đó đo đạc chiều cao, theo Cơ quan khí quyển và đại dương Quốc gia của Mỹ (NOAA). Tuy nhiên, theo Mohnar thì "tất cả mọi chiều cao đều có sai số".

Nguyễn Thành Minh