بماذا يقاس الارتفاع

مفهوم الارتفاع

القمة هي الجزء الذي يرتفع أو يمتد إلى أعلى نقطة، كما يمكن تعريفها بأنها المسافة من قاعدة شيء ما إلى أعلى نقطة، ويبلغ ارتفاع الأرض في هذا المكان 600 قدم فوق مستوى سطح البحر.

كيفية قياس ارتفاع الأماكن المختلفة على الأرض من مستوى سطح البحر

يتم تحديد المواقع المختلفة على الأرض باستخدام “مقياس الارتفاع” في المكان المطلوب التعرف عليه، ولكن الاستخدام الرئيسي لهذا الجهاز هو لقياس ضغط مستوى سطح البحر، ويبلغ ارتفاع السائل البارومتري (الزئبق) 76 سم، ولكن عند قياس الارتفاعات الأعلى، يستمر الارتفاع البارومتري في التناقص وفي المستويات العليا يصل إلى الصفر للضغط الجوي، وهناك معايير هوائية لتحديد الارتفاع عن سطح البحر تعرف بـ “المعايير الهوائية”، وعند إجراء هذه القياسات، يتم مراقبة الارتفاع المناسب باستخدام “مقياس الارتفاع” ويستخدمه المتسلقون والطيارون وغيرهم.

كيفية قياس الارتفاع عن مستوى سطح البحر

تقوم وكالة الفضاء الأمريكية، `ناسا`، بمراقبة مستوى الارتفاع عن سطح البحر في جميع أنحاء العالم باستخدام الأقمار الصناعية، حيث تستخدم موجات الراديو وأدوات أخرى لقياس ارتفاع سطح المحيط المعروف أيضا بمستوى سطح البحر. يتم ذلك على مدار كل 10 أيام، وتدرس كيفية تغير مستوى سطح البحر مع مرور الوقت.

ما الذي يسبب ارتفاع مستوى سطح البحر

ارتفاع مستوى سطح البحر هو إحدى علامات الاحتباس الحراري وأحد أكبر المشاكل المتسببة به. يعزى الارتفاع إلى سطح البحر إلى سببين رئيسيين ناتجين عن الحرارة. تتكون الأنهار الجليدية والصفائح الجليدية من كتل ضخمة من الجليد تتساقط على الأرض بارتفاع درجة حرارة كوكبنا، مما يؤدي إلى ذوبان هذا الجليد وتدفقه إلى المحيطات، مما يؤدي إلى زيادة منسوب المياه في المحيطات وارتفاع مستوى سطح البحر.

تحتل المياه الدافئة مساحة أكبر في محيطاتنا، مما يؤدي إلى زيادة منسوب سطح البحر، وقد ارتفع منسوب سطح البحر بحوالي 7 إلى 8 بوصات (حوالي 16 إلى 21 سم) منذ عام 1900، مما يشكل مشكلة كبيرة للملايين من الأشخاص الذين يعيشون في مجتمعات قريبة من السواحل.

كيف نعرف أن مستوى سطح البحر يرتفع

للأسف، لا يمكن قياس ارتفاع سطح البحر باستخدام مسطرة طويلة في المحيط، حيث يختلف مستوى سطح البحر من مكان إلى آخر بسبب الاختلافات في الجغرافيا والجاذبية ودرجة الحرارة وتيارات المحيط والمد والجزر.

تغطي البحار حوالي 70% من سطح الأرض، لذا إذا أردنا معرفة مقدار ارتفاع سطح البحر في العالم، يجب أن يتواجد لدينا ملايين أدوات القياس في ملايين المواقع المختلفة، مما يشير إلى أن أفضل طريقة لقياس تغيرات سطح البحر هي من الفضاء، حيث يحمل القمر الصناعي التابع لناسا آلة تسمى مقياس الارتفاع الراداري، ويستخدم موجات الراديو بدلا من المسطرة لقياس المسافة.

كيف يعمل القمر الصناعي جيسون 3

يستخدم العلماء هذا القياس لحساب المسافة بين القمر الصناعي وسطح البحر من خلال موقع محدد ثم يتم استقبال موجات الراديو التي تعكسها سطح البحر ويتم تضاعف الوقت اللازم للاتصال عند عودتها، ومن خلال طرح المسافة الأولى (بين القمر الصناعي وسطح البحر) من الثانية (بين القمر الصناعي ومركز الأرض)، يمكننا حساب المسافة من سطح البحر إلى مركز الأرض، ويتحرك القمر الصناعي بهدف التنقل باستمرار فوق أجزاء جديدة من الأرض في حوالي 10 أيام لقياس ارتفاع سطح البحر على الأرض بأكملها، وإيجاد متوسط جميع هذه النتائج يعطي متوسط مستوى سطح البحر للكوكب بأكمله، وخلال الأيام العشرة التالية يقوم “جيسون3” بتكرار هذه العملية سنة بعد سنة، ونظرا لزيادة متوسط المسافة من أعلى مستوى سطح البحر إلى مركز الأرض مع مرور الوقت، يمكننا قياس سرعة ارتفاع مستوى سطح البحر .

قياس ارتفاع سطح البحر باستخدام مقياس الارتفاع “إنسار”

يعد نظام مقياس الارتفاع الذي يستخدم هذها الجهاز بدلاً من مقياس الارتفاع الرادار”نادير” بمثابة تحسين يُمكِننا من الحصول على دقة عالية للمسار وطوله، ومع ذلك فإن مقياس التداخل “سار” التقليدي لا يمكنه إلا تحقيق دقة ارتفاع مستوى المتر فقط، فطريقة تتبع صدى الرادار لنظام هذا المقياس بهدف تصحيح قياسات المدى المائل ورغبتًا في تحسين دقة قياس الارتفاع إلى مستوى عدة سنتيمترات، و يؤثر المدى المائل للرادار (من البيكسلات المرصودة إلى هوائي الرادار) على جودة قياس الارتفاع بشكل سيئ ، ومع ذلك لا يُؤخذ به في قياس التداخل “سار” التقليدي ، ولقد تم التأكد من جودة تلك الطريقة المقترحة بناءً على نموذج الصدى التقليدي المتبع في نظام مقياس الارتفاع للرادار النظير ، مع التركيز على إشارات الصدى من وحدات البكسلات التي تم عرضها من زوايا مختلفة.

طريقة قياس الارتفاع بالرادار

تعد طريقة قياس الارتفاع عن سطح البحر بالردار نادرة الحدوث. في الوقت الحالي، يتم دمج تأثيرات التضاريس الجغرافية والديناميكية في قياس الارتفاع باستخدام تقنية الرادار. تحدث التضاريس الديناميكية بفعل عوامل متغيرة وثابتة، مثل دوران الأرض والرياح الدائمة وعوامل أخرى. يعتمد مبدأ قياس الارتفاع بالرادار على الفرق بين ارتفاع مدار القمر الصناعي ومدى القمر الصناعي إلى سطح البحر. يتم قياس الارتفاع بواسطة إرسال إشارات بترددات عالية جدا من القمر الصناعي إلى سطح البحر واستقبال الصدى المرتد. يتم تحديد وقت الرحلة ذهابا وإيابا، وتلاحظ وتسجل خلال رحلة الإرسال. يتم استخدام مقياس الارتفاع بالرادار لتتبع الصدى وتعديل شكل الموجة المرتدة لتتناسب مع نموذج وظيفة الصدى، وذلك لتحقيق قدر عال جدا من الدقة في تقدير الارتفاع.

تأثير درجة الحرارة على قراءات مقياس الارتفاع

قد تكون التحويلات في قياس الارتفاع 27 قدما / هكتو باسكال في الغلاف الجوي السفلي (بالقرب من سطح الأرض) أو 27 قدما بين الأسطح ذات الضغط المتساوي. قد يختلف مقياس الارتفاع بشكل كبير عن الارتفاع الفعلي بسبب الكثافة الأعلى لتيار الهواء البارد مقارنة بتيار الهواء الدافئ، مما يجعل الأسطح ذات الضغط المتساوي تكون عمودية ومقيدة أكثر تجاه الأرض بالمقارنة مع مقياس الارتفاع 27 قدما / هكتو باسكال. سيتم استخدام ارتفاع فعلي أقل بنسبة أقل، ولكن يبالغ مقياس الارتفاع في تقدير ارتفاع الهواء العالي.

نظرا لزيادة الفرق بين الأسطح ذات الضغط المتساوي التي تزيد عن 27 قدما / هكتوباسكال، فإن مقياس الارتفاع يقلل من قيمة الارتفاع الفعلي. كما يمكن لدرجة الحرارة أن تدفع طاقم الطائرة إلى الاعتقاد بأنها أعلى مما هي عليه بالفعل، بسبب خفض الارتفاع الفعلي، مما يمكن أن يؤدي إلى وقوع حوادث خطيرة. ويمكن أن تجعل هذه الظروف قراءات الارتفاع بين الطائرات متشابهة، باستثناء الطيران في التضاريس الجبلية أو على ارتفاعات منخفضة بالقرب من سطح الأرض، حيث يمكن للطائرات التحليق على ارتفاعات ثابتة بغض النظر عن الارتفاع الحقيقي.