手机测量海平面

尴尬的意外

毗邻莱茵河的劳芬堡，是瑞士的一个小镇，生活着大约2000名居民，而在河的另一边也有一个劳芬堡小镇，却是德国的国土，两国居民隔河而望。同样的小镇命名并不纯属意外，因为这两个小镇曾经隶属于同一个城市，直到19世纪早期，拿破仑将这个城市一分为二，分属德国和瑞士，以莱茵河为界。

2004年，两个小镇决定建立一条新桥横跨莱茵河，连接彼此。敲定了总体的设计模型，打好了桥墩后，两国人开始着手从各自河边施工。建了几个月，等大家各自建的桥快 “合体”时，却意外地发现两边桥梁高度并不一致，相差近54厘米。要完成桥梁“合体”，德国这边的桥梁必须重新搭建，降低高度。

这一错误的成本是昂贵的，而且闹出了一个轰动一时的大笑话。那么，工程师们怎么会犯这么愚蠢的错误呢？

这就要说到两国不同的高度测量体系。一般，人们会用某个地点高出海平面的垂直距离，作为该地点的海拔高度。然而，德国人采用的测量海平面的基准点为荷兰阿姆斯特丹附近海面，而瑞士的基准点在法国的某个地方。粗心大意的瑞士工程师本该在设计瑞士这边的桥梁高度时，减去27厘米，但却错误地增加了27厘米，最终导致两国各自建的桥梁高度相差54厘米。

不同的海平面测量法

事实上，这样的尴尬情况已经屡见不鲜了。19世纪末，各国聚在一起，决定在时间、经度和度量单位方面采用统一的国际标准，但他们从未在垂直标准上达成一致。今天，在世界各地，测量海平面时，有超过100个不同的海平面基准点。

比如，我国现在使用的海平面的标准是黄海的平均水平面，美国和加拿大采用的是在加拿大魁北克里木斯基附近海域测量到的平均值，而在英国，除了北爱尔兰，基准点选的是英国康沃尔的新林海。由于海平面是各国用来测量物体高度的标准，这也使得一个珠穆朗玛峰，会有不同的高度。中国以黄海平均海面为基准，测量的珠穆朗玛峰标高是8844米，尼泊尔测量的却是8848米，美国国家地理学既不认可中国测量的结果，也不支持尼泊尔的，1999年，其自己的团队测量的珠峰高度是8850米。

然而，海平面，顾名思义，是指海的平均高度，测量基点不同，怎么会影响海平面值呢？

海平面不是静止的

大家平常都说“水平”，认为水是平的，大海也一样，地球是圆的，海面也像球面一样是平的。其实不然，海面是凹凸不平的。

一个原因是受风和太阳照射的影响，海水是流动的，并且受月球引力的影响有潮汐涨落，所以海面是随时变化的。现在大多数国家只能在靠近自己的海面找基准点来进行长期测量，以获得一个海平面值，受海面波动的影响，在不同地点、不同时间测量，用不同的方法测量，都会让数值出现差异。

即便是在相同的基准点测量，海平面也并不总是一成不变的,因为海洋和陆地都在随着气候变化、板块构造运动，都会导致海平面的上升或者下降。

海洋在改变，各国现在使用的海平面值却几乎是不变的。比如，各国使用的海平面数据还是来自于20世纪50年代测量的，英国在第一次世界大战期间测量的海平面高度，一直沿用到今天。现在由于气候变暖，其测量的海平面已经上升了约20厘米。按理说，现在英国的斯诺登山实际海拔高度应该比过去“矮了”20厘米。

海平面测量系统的混乱，导致了许多非常昂贵的错误。那么，全球的高度测量标准能否统一起来呢？

新的测量系统

现在科学家们想出了一个新办法，即不用基于海平面来测量陆地高度，而是基于地球中心！他们采用的是“真正”的大地水准面。

什么是大地水准面呢？我们知道，地球是一个赤道微微凸起的椭圆形的球体。为此，我们为了方便，不管高山大海，以静止的海水面延伸到陆地，把地球假设成一个标准的椭圆形，在这个椭圆面上，重力是一样大的。但由于地球各处密度不同，所以在不同地点，地球重力是不同的。对于海水来说，由于重力不同，形成的海平面就不会是标准的椭球面，而是复杂的曲面。为了解决这个问题，科学家们把假想的重力一样大的面都连起来，并延伸到陆地，形成包裹全球的近似椭圆面，这就是大地水准面。

由于大地水准面上任何地方的重力是一样大的，即水在这个面上是不会流动的，所以如果知道了大地水准面，任何一个山峰与地心连线，与大地水准面有一个交点，计算出交点到峰顶的距离，就能得到山峰的海拔高度。

由于大地水准面形状非常复杂，在陆地上，现在使用的大地水准面和重力线实际上都是虚拟的标准。而今天，NASA和德国航天中心合作，发射了引力恢复与气候试验卫星(GRACE)，欧洲太空总署发射了GOCE卫星，现在有足够多的数据，让科学家们可以制作一个误差只有几厘米的大地水准面模型。

假如全球不再使用海平面，而是使用大地水准面作为测量一个地点海拔高度的参照值，那么，许多地点的海拔将会被重新改写。

现在珠穆朗玛峰以海拔高度8848米夺得天下第一峰的宝座，但如果是依据大地水准面模型，从地球中心来测量时，世界最高的山峰将是南美洲厄瓜多尔的钦博拉索山。

在海拔高度上，钦博拉索是名副其实的小矮子，其最高峰海拔为6248米，比珠穆朗玛峰矮2600米。但我们知道，地球是个扁球体，在赤道附近隆起，在两极附近扁平。钦博拉索位于赤道附近，距离地心更远，如果按地心到峰顶的距离计算的话，钦博拉索山的高度将是6384千米，珠穆朗玛峰将是6382千米，钦博拉索山会比珠穆朗玛峰高2000多米，成功夺冠，而珠穆朗玛甚至会被甩出全球最高山峰前20名。

美国、加拿大和墨西哥纷纷宣布自己将在2022年，使用这一更精确的高度测量方法，随着现在的海平面测量技术被大地水准面取代，未来我们教科书上许多地点的海拔也会被重新纠正，而全球也将结束现在混乱的垂直高度测量标准，在测量地点高度上达成一致。