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如果地球上没有海,珠峰可能不是最高峰

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如果地球上没有海,珠峰可能不是最高峰

环球科学 环球科学 8天前 09:56


大地水准面起伏图,起伏程度进行了10 000倍放大。图片来源:Ince, E. S. et al. (2019) Earth System Science Data, 11, pp. 647-674


珠穆朗玛峰是地球上“海拔”最高的山峰,其高度是相对于海平面来计算的。然而,许多类地行星上并没有海洋,它们的山峰高度要按什么标准来计算呢?有两个新的标准:山脚到山顶的高度,以及山峰离行星核心的距离。而按这两个标准来看,地球上最高的山峰并非珠峰,而是……

众所周知,地球上最高的山峰是珠穆朗玛峰。就像知道太阳系有八大行星,或者蓝鲸是最大的动物一样,这是我们从小就熟知的事实之一。


然而这个事实并没有那么简单,珠穆朗玛峰作为世界最高峰是有限定条件的——它是“海拔”最高的山峰,珠峰的高度是相对于海平面来计算的。这个标准在地球上或许还算实用,但在其他的行星上呢?要知道,金星、水星、火星等等类地行星都是没有海的,也就不存在相对于海平面的高度一说。没有了海拔的概念,这些行星上的山峰要怎么测算高度呢?而在这些新的标准下,地球上最高山峰还是珠峰吗?


海拔如何测量


地球表面凹凸不平,还有众多水体覆盖区域,要想知道一座山峰的确切高度,必须先选定一个各地一致的基准面。为此,测绘学上定义了一个概念叫做“大地水准面”(Geoid),这个面是重力等位面,也就是说水准面上任一一点处的铅垂线都与该平面垂直,沿该平面移动物体时,重力不会做功——因此水在这个面上是不会流动的。


理论上,地球表面的重力等位面可以有无穷多个,但测绘学上一般选定与平均海平面(mean sea level)相重合的那个面作为大地水准面。而我们所熟知的山峰的海拔高度,就是指山峰相对于大地水准面的高度。


图中数字表示:1.海平面;2.地球椭球体面;3.本地铅垂线;4.大陆面;5.大地水准面(图片来源:Wikipedia)


为了测量山峰的海拔高度,通常需要一架飞机绕着山峰沿一串平行线来回飞行,以测量山顶的重力分布。通过这些测量数据,加上GPS的读数,现在科学家可以得到非常精确的海拔高度。根据2020年12月公布的最新测量数据,珠穆朗玛峰海拔为8848.86米,比之前公认的高度还要高出约一米,这确实是地球上的海拔最高点。


另类测量标准


然而珠穆朗玛峰的海拔高度纪录实在是占了便宜,它坐落的青藏高原本身就是地球上平均海拔最高的地区。在这个地方,地表凡是有点小凸起,海拔高度都是个巨大的数字。珠峰的海拔最高,并不意味着这座山峰的本体最高。如果我们测量山峰本身的高度,也就是山顶相对于山脚的高度,地球上的最高峰是哪座呢?


答案是位于夏威夷的冒纳凯阿火山(Mauna Kea)。这是一座休眠火山,由于其环境干燥,气流稳定,适合进行天文观测。自1964年修通公路以来,先后有11个国家资助的13个望远镜已在山上建成。虽然冒纳凯阿火山高出海平面的部分仅有4205米,还不到珠峰的一半,但这座火山的大部分体量都隐藏在海平面以下。根据美国地质调查局(United States Geological Survey)的数据,如果从海底的山脚算起,冒纳凯阿火山的总高度可以达到10 211米,大大超越了珠峰的高度。


着色部分为冒纳凯阿火山突出部,灰色部分为火山在海平面以下的部分。图片来源:Wikipedia)


除了测量山峰本体的高度,在没有海洋的行星上,还有一种测量山峰高度的标准:山峰距离行星核心的距离。就地球来说,受自转的影响,地球并不是一个完美的球体,而是沿着赤道轻微隆起。根据美国航空航天局戈达德航天飞行中心的数据,地球的极地半径约为6356千米,而赤道半径约为6378千米,二者相差约22千米。这个差距已经超过了地球上任何一座山峰的海拔高度,这意味着靠近赤道上的山峰天然地会离地心更远一些。


而距离地心最远的山峰正是位于约南纬1°的钦博拉索山(Mount Chimborazo)。这座山峰坐落在厄瓜多尔的安第斯山脉中,虽然按海拔计算它甚至不是安第斯山脉中最高的山峰,但是靠近赤道的地理位置使得它成为地球上最凸起的地方:钦博拉索山距离地心约6384千米,比珠穆朗玛峰到地心的距离还要远约2千米。


钦博拉索山(图片来源:Eduardo Navas)


一山更有一山高


无论你认为地球上最高的山峰是珠穆朗玛峰、冒纳凯阿火山,还是钦博拉索山,它们的高度都比不上太阳系中已知的最高的火山——火星上的的奥林匹斯山(Olympus Mons)。根据美国航空航天局的数据,这座山的高度约为25千米,几乎是珠穆朗玛峰的三倍,底部直径约为600千米,相当于旧金山到洛杉矶的距离。


而在火星和木星轨道之间的小行星带中,有一颗小行星灶神星(Vesta)上还有一个名为雷亚西尔维亚(Rheasilvia)的陨石坑。根据美国航空航天局喷气推进实验室的说法,在这个陨石坑的中心有一座山峰,科学家们认为它的高度可能在20到25千米之间,这意味着它也可能是太阳系中最高的山之一。


珠穆朗玛峰已成为登山爱好者的圣地,已有数千人登顶过这座地球上的海拔最高峰。不知在遥远的未来,人类进入太空时代后,会不会有登山爱好者把目光投向火星和灶神星上的这些高峰呢?

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