Как рассчитать уровень моря на планете без морей?

Мы используем уровень моря в качестве базовой линии. По большей части, в долгосрочной перспективе не будет много земли ниже 0. Таким образом, уровень моря является хорошим ориентиром.

Но внутри страны (не у побережья) уровень моря никого не волнует в повседневной жизни. Хотя интересно знать, что мы находимся на высоте 300 футов над уровнем моря, расчеты в реальной жизни больше похожи на «этот дом находится на высоте 1000 футов надо мной».

В конце концов ученым понадобится абсолютное измерение высоты для сравнения географически смещенных областей. Я не уверен, как они могли бы точно измерить это в 1700-х годах, но если бы они нашли метод, вот несколько вариантов, которые они могли бы рассмотреть.

1. Произвольный «Уровень моря». Если они знают о других мирах (возможно, пытаясь произвести впечатление на высшую силу одного из этих миров), они могут попытаться сохранить концепцию уровня моря. Для этого потребуется угадать объем воды и вычислить, где она поднимется, подобно геоидам HDE 226868.

2. Базовый уровень. Если планета хорошо изучена или относительно плоская, они могут решить, что самая нижняя точка — это 0, и оттуда все измерять.

3. Средняя линия. Аналогично базовой линии, но вычисление средней высоты и измерение вещей от этой точки как +/-.

4. Совершенно произвольно. Я думаю, что это наиболее вероятно - для доказательства посмотрите наши измерения долготы. Ученый, придумывающий понятие и популяризирующий его, выберет либо высоту собственного дома, либо высоту какого-нибудь важного ориентира (храма, дворца, проезжей части) за 0, и все будет основываться на этом без всякой видимой причины.

Можно использовать давление воздуха. Давление изменяется с высотой обычным образом, поэтому вы можете создавать альтиметры на основе давления . Давление также меняется в зависимости от погодных условий, поэтому оно не идеально, но, взяв среднее давление за длительные периоды времени, оно должно довольно хорошо выравниваться.

Затем вы просто выбираете базовый уровень. Может быть, столица, может быть, высота, на которой живет большинство людей, может быть, вы преследуете стадо оленей, пока одного из них не съест волк. Тогда все остальное относительно этой точки. Если вы пытаетесь сделать «стандартный» уровень моря, вы можете просто выбрать точку, где атмосферное давление составляет ~ 1 бар / 14,7 фунтов на квадратный дюйм / 100 кПа / любую другую единицу измерения, которая вам нравится.

Барометр был изобретен в 1643 году , так что это соответствует вашему техническому уровню 18-го века.

Используйте геоид .

Геоид есть, если цитировать Википедию

форма, которую поверхность океанов могла бы принять только под влиянием гравитации и вращения Земли, в отсутствие других влияний, таких как ветры и приливы.

Частично его можно выразить с помощью сферических гармоник. Это может показаться слишком сложным, но Лаплас разработал основы сферических гармоник в конце 18 века .

Сбор данных для расчета точной формы может быть трудным, как и любой другой метод сбора достаточного количества данных для использования в качестве ориентира.

Еще более простой метрикой является опорный эллипсоид , но геоид ближе к реальному уровню моря.

Красочная картинка для представления геоида (а почему бы и нет?):

^{Изображение в свободном доступе.}

Уровень моря не имеет значения, если нет морей. Но я думаю, что мы пытаемся достичь какой-то глобальной точки отсчета. Поэтому я думаю, что вопрос должен звучать так: что мы можем или должны выбрать в качестве глобальной точки отсчета?

В отсутствие морей мы могли бы выбрать среднюю высоту земли, предполагая, что можем измерить ее с достаточной точностью.

В качестве альтернативы мы могли бы просто выбрать центр планеты и измерить все относительно него. Для практичности мы могли бы ввести смещение, скажем, 6000 км, что является радиусом Земли.

В прошлом уровень моря выбирался просто, поскольку он служил простой точкой отсчета, на которую можно было ссылаться в глобальном масштабе — легко определить, легко воспроизвести. В настоящее время мы действительно знаем, что уровень моря не является таким хорошим ориентиром, как хотелось бы, поскольку он варьируется на многие метры по всему земному шару. Поэтому мы начали использовать «виртуальный» уровень моря, который это компенсирует.

На практике высоты измеряются относительно некоторой локальной точки отсчета, которая является совершенно произвольной. А в более крупном масштабе эти опорные точки измеряются друг относительно друга.

Когда мы хотим выбрать глобальную контрольную точку, типичным выбором может быть средняя высота земли. В качестве первого приближения это может быть среднее значение всех определенных контрольных точек.

Базовая высота

«Стандартная высота» (Datum) будет средней высотой над уровнем моря.

Хотя уровень моря на самом деле относится только к географии Земли, ученые часто смотрят на другие тела и нуждаются / хотят иметь аналогичную эталонную высоту. То, что часто используется, называется данным . Это

Датум :

Произвольный уровень, от которого измеряется вертикальное смещение. Исходной точкой для измерения высоты является местность непосредственно под самолетом или некоторая заданная исходная точка; барометрическая высота - уровень, на котором атмосферное давление составляет 29,92 дюйма ртутного столба (1013,2 м. бар. ст.); а для истинной высоты - средний уровень моря.

Часто то, что ученые используют в качестве эталонной высоты для тел без воды, является средней высотой.

Вот как выглядели бы Луна и Марс, если бы вы предоставили достаточно воды, чтобы покрыть их до исходной точки:

Изображения Луны и Марса, если они снабжены достаточным количеством воды, чтобы средний датум был заполнен водой:

Я включил изображение в качестве визуальной ссылки.

Естественным способом измерения было бы сравнение с самим собой. Поскольку вы способны отнести себя к более крупным группам, вы распространите свое представление о себе на более крупные организации. Так средневеково, вы могли относиться к местному лорду. К 1700-м годам вы можете относиться к королевскому замку или к месту религиозного значения (Ватикан, Иерусалим, Мекка и т. д.).

В конце концов мир мог бы стандартизироваться в одном месте, подобно тому, как все часовые пояса относятся к Гринвичу.

Я не удивлюсь, если это стандартное расположение будет относительно высоким. Многие из таких сравнений легче проводить на основе прямой видимости, и высокие места находятся в пределах прямой видимости большей части их окружения, чем низкие. Таким образом, вместо того, чтобы измерять высоту от уровня моря, вы можете измерять высоту от уровня горы Эверест.

Высота различных мест на земле измеряется с помощью «альтиметра». Прибор, используемый для измерения высоты на месте, в основном представляет собой барометр. На уровне моря высота барометрической жидкости (ртути) равна 76 см. Когда мы поднимаемся на большую высоту, барометрическая высота продолжает уменьшаться, а прямо на вершине, где атмосферное давление равно нулю, ртутный столбик также падает до нуля. Это снижение неравномерно. На разных диапазонах скорость снижения тоже разная. В современных барометрах ртуть не используется. Такие барометры циферблатного типа называются барометрами-анероидами. При изготовлении таких барометров вместо градуировки давления градуируется соответствующая высота. Этот прибор называется «Высотомер» и используется в самолетах парашютистами, альпинистами и т. д.