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海平面高度的精确测量是很难实现的。但它却是一个重要的测量数据,主要原因有以下两个:
- 通过对海平面高度的精确测量,将使精确地测量陆地上所有物体的高度成为可能。比如,对珠穆朗玛峰高度的计算就因为海平面高度测量的不准确而复杂化了。
- 知道了海平面高度,我们就可以确定随着时间的推移海洋是在上升还是在降落。人们担心由于人类活动而导致的全球变暖和其他气候变化可能正引起海平面总体呈上升的趋势。如果那样,沿海城市就有麻烦了。
测量海平面高度遇到的问题是
干扰因素太多。如果您能将地球移至宇宙深处,使得
太阳、月球以及其他行星对地球没有影响并且世界各地没有温度差异,那么一切将静止下来,如同平静的湖面;雨和风将会停歇,河流也将静止;这时您便可以精确地测量海平面高度了。若真能那样,那么漫布在整个地球上的海水的高度将被称为
大地水准面。在陆地上,您可以认为大地水准面是从海岸向内陆任一点挖通一条运河后水面的高度。
但地球并不在宇宙深处——它处在混乱的太阳系中间。在任何时候都会有各种因素改变着海平面的高度,包括:
- 由月球引起的潮汐
- 由风和潮汐引起的或大或小的波浪
- 大气中的高压和低压区域,它们会改变海平面的高度
- 海洋中的温度变化,它们会改变海水的密度和体积
- 注入海洋的雨水和河水
如果您站在海岸上并试图用尺子测量海平面的高度,您会发现那几乎是不可能的——海平面高度在每一星期(由于行星和太阳轨道的变化)、每一小时(由于潮汐),甚至每一秒(由于波浪)都在改变着。科学家试着使用检潮仪来绕开这一问题。检潮仪是一根很大很长(直径30厘米或更长)的管子,在水线以下开有一个小洞。这根管子通常被称为静水井。即使检潮仪外的波浪在不停地改变着水面高度,检潮仪内部也只会受到很小的影响。在管子内部可以相对精确地读取海平面的高度。如果连续几年定期地读取数据并求其平均值,就可以得到海平面高度的测量值。
您可以看出,要实现精确的读取(比如,精细到毫米级)是非常困难的。现在,卫星也派上了用场,但它们遭遇了许多同样的问题。科学家竭尽所能,用了相当长的时间跨度,试图弄清楚海平面的高度到底是多少,以及它是否正在上升。大多数人的观点似乎是海水每年上涨大约两毫米(尽管如此,还是有一些争议,下面的最后一个链接中有关于这一观点的有趣讨论)。
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