A magasság ( latinul : altitudo ) történelmileg olyan földrajzi fogalom, amely függőlegesen jelöli a geometriai magasságot egy pont és egy függőleges referencia között , általában a tengerszint felett .
A geodéziában kifejezi egy pont távolságát a geoidtól is . A magasság kiszámításának számos módja van: ortometrikus , dinamikus magasság (in) , geopotenciális magasság (in) és normál magasság (in) .
A repülésben a magasság egy pont és a talaj közötti távolság. Ez mérik láb , kivéve azokban az országokban, a volt Szovjetunió és Kína , ahol kifejezett méter .
A magasságot gyakran összekeverik a magassággal (be) és magassággal. A magasság a tengerszint és a talajszint (in) közötti távolság . A magasság egy pont és az ellipszoidon való vetülete közötti geometriai távolság .
A különböző helyeket egy magassághoz társítják egy sík felület felhasználásával , amelyet különféle közvetett módon ( geodézia , háromszögelés ) számolnak ki . A tengerszint feletti magasság exogén adat, amely számos területen számszerű számításhoz használható: meteorológia , fizika , biológia .
A magasság kifejezés poliszémus, és történelmének köszönhetően hatalmas fogalmakhoz kapcsolódik. A szó eredetileg az euklideszi térben két felületi elem (pont, egyenes, sík) közötti távolságot jelöli magasság és magasság, nagyság és annak különböző jelentése szerint, valamint tengeri mélység szerint .
A matematika evolúciója tükröződik a magasság kiszámításának megközelítésében, amely néha átkerül egy euklideszi térből (2D) egy derékszögű térbe (3D), és kihasználja az euklideszi tér új tulajdonságait.
Bizonyos fizikai mezők a magasságtól függően változnak: a légköri nyomás csökkenése , a hőmérséklet és a termohigrometrikus nyomaték , különösen a napsugárzás változása . Különös reakciók szervezetek ezen új feltételek témához, különösen a növények , hanem az állatok vagy a gombák és zuzmók .
A magasság hatása helyett helyénvaló a magassághoz kapcsolódó variációkról beszélni, mert a magasság olyan nyers adat, amelynek önmagában nincs következménye. Kétféle hatást kell megkülönböztetnünk:
Az első hatások látványosak és a hegymászók számára jól ismertek ; utóbbiak diszkrétebbek és mind az embereket, mind az ökoszisztémát érintik . Különösen a magas magasságú talajok gyakran szegényebbek, savasabbak és kevésbé vastagok (csökken a hasznos talajtartalék és a telítettségi ráta , ami súlyosbíthatja az erdők hanyatlását ).
A hőmérséklet magasság szerinti változása attól függ, hogy hol tartózkodik a légkörben : troposzféra , sztratoszféra , mezoszféra vagy akár a termoszféra .
Légköri nyomásA barometrikus szintezési képlet szerint exponenciálisan csökken a magassággal . Tengerszinten 1 atm ( azaz 760 Hgmm , 1013,25 mb vagy 101 325 Pa ) értékű, míg 1000 m -nél csak 89 859 Pa ( 674 Hgmm ), 4800 m 55 462 Pa ( 416 Hgmm ) és 8848 m 31 464 Pa ( 236 Hgmm ).
Gravitációs intenzitásEz attól függ, hogy milyen bolygón tartózkodik, és a magasságtól. Fordítottan arányos a középponttól mért távolság négyzetével. A Földön az értéke 9,814 m s -2 tengerszinten, 9,811 m s -2 1000 m és 9,802 m s -2 4000 m .
Ez a gravitáció igazi vonzereje. A földi referenciában álló (tehát nem a Coriolis-gyorsulásnak kitett) álló test esetében a látszólagos gravitáció megegyezik az előzővel mínusz az ω 2 r centrifugális gyorsulás, ahol ω a Föld forgási sebessége ( 360 fok naponta) és r a pólusok tengelyének távolsága. Ez a centrifugális gyorsulás nulla a pólusokon, és megközelítőleg egyenlő 0,034 m s −2 az Egyenlítőn; a látszólagos gravitáció tehát csak kb. 9,780.
Az első leírást a tengerszint feletti magasság hatásairól Platón adja meg , az Ossa-hegy megemelkedése alkalmával .
A magasság fiziológiai hatásainak tanulmányozása során három területet vesznek figyelembe:
Embereknél a magasság hatása elsősorban az oxigén parciális nyomásának a belélegzett levegőben bekövetkező csökkenésének és a hőmérséklet csökkenésének tudható be . 6000 m magasságban történt brutális expozíció 15 percen belül halált okoz .
Nyugalmi állapotban rövid távon hiperventiláció (fokozott szellőzés) figyelhető meg , reagálva a jugularis vénában található kémiai receptorok aktiválódására.
A diurézis (a térfogatú plazma egy részének eltávolítása ) növeli a vörösvértestek arányát a vérben . 4000 m tengerszint feletti magasság hirtelen kitettsége 15% -os csökkenést eredményez ebben a folyadékban, amely 4 hétig tart. A cerebrospinalis folyadékból származó légzőszervi acidózis blokkolja a hiperventiláció hatását. A teljes vízmennyiség a testben 10% -kal csökken, a folyadékfogyasztás csökkenése és a vizeletürítés mennyiségének fenntartása miatt. A nátrium- és magnéziumionok koncentrációja is változik.
A nagy magasságnak való kitettség tachycardiát (megnövekedett pulzusszámot ) okoz .
Hosszú távú válaszok (több hét)Hosszabb távon (kb. Három héttől) jelentősen megnő a vörösvérsejtek ( hematokrit ) száma, ami lehetővé teszi a vérben az oxigén transzportjának fokozódását . Ez annak a következménye, hogy az EPO csúcsértéket ér el a magassági hipoxia első expozíciójának napjaiban . A vérben a karbonátionok koncentrációja is növekszik . A maximális oxigénfelvétel (más néven VO 2 max) csökken a magasságtól. Így az ember a tengerszinten a lehetőségeinek 100% -át kiteszi , míg 4880 m-nél ( Mont Blanc csúcsa ) csak 70% -a, a 8848 m-en pedig csak 20% -a (Everest csúcsa) .
A " vörösvértestek mennyiségének növekedése " hatást különösen egyes sportolók keresik, ez a fő ok a tréningek szervezésére a magasságban, néha 3000 méternél is magasabb szinten . Ez a policitémia azonban bizonyos esetekben a vörösvértestek feleslegéhez vezethet, és a vérrögök képződése elzárhatja a vénákat, és mélyvénás trombózist (phlebitis) okozhat, amely halálhoz vezethet. Bizonyos nagy magasságban élő populációk (Andok) vérében a vörösvértestek ( hematokrit ) koncentrációja természetesen magasabb.
Milyen magasan élhetnek az emberek?A tengerszint feletti életet megnehezíti a hideg, a víz és az élelem hiánya, még az oxigén hiánya, az ultraibolya sugarak magasabb szintje, az emberi anyagcserére gyakorolt hatások és az olykor veszélyesebb környezet is.
Az Andok-bolíviai Potosí népe körülbelül 4040 m-re lakik . Testük alkalmazkodott ezekhez a körülményekhez: vérük gazdagabb vörösvértestekben, amelyek oxigént szállítanak a szervekbe. Másrészt a látogatók számára a magasság problémákat okoz. Mivel a levegő és az oxigén nyomása csökken, fizikai kapacitásuk a szív-légzés gyorsulása ellenére 30-40% -kal csökken. Körülbelül két hétig tart az alkalmazkodás. Időközben a látogató akut hegyi betegségben szenvedhet : fejfájás, hányinger, ödéma stb.
A magas tengerszint feletti magasságú (> 2500 m ) környezeteket régóta az őskori ember számára alkalmatlan lakóterületnek tekintik, az ezen környezetekre nehezedő éghajlati és ökológiai korlátok miatt. A régészeti feltárások azonban kimutatták, hogy van néhány kivétel: az etióp felvidéken végzett ásatások során egyes őseink epizodikus jelenlétére derült fény, különösen Gadebben (2400 m ) 0,7 millió évvel ezelőtt 1,5, illetve Melka Kunture (2400 m ) körülbelül 1,5 millió évvel ezelőtt (teljes kőkorszakban ). Ezek az emberek valószínűleg a Nagy Hasadék-völgyből származnak .
A régészek hasonló nyomokat találtak Tibetben és az Andokban , köztük a pleisztocénben (az elmúlt jégkorszakban több mint 11 700 évvel ezelőtt éltek ), például a Fincha Habera sziklaszirtben , 3469 m magasságban az Etiópia Bale-hegységben. 47 000 évvel ezelőtt, ahol többek között az óriás patkányt, a Tachyoryctes macrocephalust megették .
Tibetben két nagyon magas helyszín vonzza a régészeket és az őstörténészeket: Nywa Devu 4600 m magasságban és a Baishiya Karst-barlang 3280 m magasságban, amelyeket úgy tűnik, legalább ideiglenesen elfoglaltak 30 000 - 40 000 évvel ezelőtt.
Őskori emberi leleteket találták, hogy több mint 3000 m , beleértve azt is úgy tűnik, hogy a kézi tengely Acheulean stílus is kelt pontatlanul (500 000-200 000 évvel ezelőtt jelen), közel a kaldera a Dendi Etiópiában.
PatológiákA nagyon nagy magasságban való tartózkodás betegségeket okozhat, amelyek közvetlenül kapcsolódnak az oxigénhiányhoz. Rövid távon az akut hegyi betegséget különböző jellegű és különböző súlyosságú tünetek jellemzik, a fejfájástól az életveszélyes állapotokig, például a tüdőödéma vagy az agyödéma . Ezek az ödémák a vizeletmennyiség változásai által okozott vízvisszatartással függenek össze.
A 3000 méter feletti magasságban állandóan élő lakosságot, például az Andok felvidéki populációit, Monge-kór vagy krónikus hegyi betegség is érintheti .
Tanulmányok azt sugallják, hogy a babák bizonyos patológiákra különösen érzékenyek a magasságra, és úgy tűnik, hogy etnikai származásuk szerint változik. Így a csecsemőhalandóság és a hirtelen csecsemőhalál szindróma kockázata növekszik a tengerszint feletti magasságban való tartózkodással: jelentősen meghaladja a 2000 m- t például az Egyesült Államokban vagy Argentínában, a hirtelen halál kockázatának 2-3-szorosa akkor, amikor a csecsemő egy fent élő anyától született 2400 m tengerszint feletti magasság egy másik tanulmány szerint, 393 216 csecsemő populációja alapján, 2007 és 2012 között született Coloradóban , valószínűleg a ' hipoxia fokozott kockázatának köszönhetően . Ezzel szemben az újszülöttnél a légzési distressz okozta halálozás kockázata csökken, míg nem traumás koponyaűri vérzés esetén nő (etnikai hovatartozás szerinti eltérésekkel, az állam átlagos születési súlyának, terhességi életkorának és jövedelmi egyenlőtlenségének kiigazítása után ...) . "Az analitikus epidemiológiai kutatásokra szükség van az e leíró adatok által létrehozott hipotézisek megerősítéséhez vagy cáfolásához" az RS Levine szerint 2018-ban.
A magassági kúrákat - klimatoterápiát - ma is javasoljuk bizonyos asztmás rohamok ideiglenes enyhítésére, különösen allergiás asztma esetén. A tuberkulózisról megoszlanak a vélemények; 2008-ban azonban egy török tanulmány negatív összefüggést talált a magasság és a tuberkulózis között: a magasság hatása a tuberkulózis előfordulására "részben az oxigénben lévő parciális nyomás értékéből származik, amennyiben az oxigénhez nagy nyomás szükséges. a Mycobacterium tuberculosis terjedése. „A szamárköhögéssel kapcsolatban javasolni tudtuk nemcsak a magasban tartózkodást - kevés dokumentált módon -, hanem a„ szamárköhögéses repüléseket ”(vagy azok hipobár kamrában történő szimulációját) is.
Ezzel szemben a sarlósejtes betegségben szenvedőknek kerülniük kell a nagy magasságot.
A számítás a magasságban mindig eléri a mérési függőleges különbség, a különbség a szint között a kiindulási szint és a pont, amelynek magasság akarjuk találni kapcsolatban ezen a szinten. Az alkalmazott mértékegység a mérő , kivéve az Egyesült Államokat és az repüléstechnikát, ahol a lábat még mindig használják.
Azokban az országokban, felruházva a nemzeti Földrajzi Intézet (gyakran katonai eredetű), mint ahogy az a Belgiumban és Franciaországban, hogy úgy végezzük, földmérők , hogy az általános levelings által altimetric utak. Ezeknek a szinteknek az általános pontossága centiméter nagyságrendű. Két szomszédos jel relatív pontossága milliméter.
Azokban a régiókban, ahol a progresszió technikailag lehetetlen (hegyvidéki régiók vagy kaotikus domborzattal ), a magasságokat korábban a földi gravitáció alapján határozták meg, de ezt a módszert viszonylag nehéz megvalósítani és nagyon pontatlan, ha figyelembe vesszük a hegytömegek által okozott gravitációs variációkat, vagy a légköri nyomás változása (főleg a múlt században használták a hegymászók a hegycsúcsok magasságának meghatározására).
A repülés megjelenésével új fotogrammetrián és ortofotó-párokon alapuló módszerek jelentek meg . Ezek a módszerek lehetővé teszik a magasságok közvetett, néhány méteres pontossággal történő meghatározását a terepen végzett mérések nélkül.
Néhány műhold digitális magassági modelleket (DTM) is kínál az egész bolygón, azonban több száz méteres vagy több kilométeres pontossággal.
Az alkalmazott referenciaszintnek, tehát a magasságnak nincs egyetlen és egyetemes meghatározása. A magasságmeghatározás érvényessége és relevanciája tehát a figyelembe vett alkalmazások területtől függ. A pusztán geometriai meghatározások (például az ellipszoid magasság) relevánsak lehetnek a térbeli alkalmazásokban, de használhatatlannak vagy nagyon kivitelezhetetlennek bizonyulnak a földterület megtervezéséhez. A definíciók helyileg érvényesek lehetnek, de globálisan inkonzisztensek.
A magasság bármilyen meghatározása megköveteli a referenciaszint kiválasztását. Ez a választás térben és időben változik, az alkalmazástól és a növényektől függően .
Szokás volt a tengerszintet referenciaszintnek tekinteni, amelynek felületét nehéz egyenlőségre hozni: olyan csillagászati elemek szerint mozog felszín, mint a Hold és a Nap ( árapályjelenség ), amely nem egyenlő potenciál (többek között az áramok és a sótartalom változása miatt), ezért nem asszimilálható a földi geoidhoz , és amely mindenesetre nem létezik függőlegesen egy adott földi helytől.
A régi módszer, amely az átlagos tengerszint és egy adott hely közötti járásból állt, a dh szintkülönbség minden egyes mérésével, matematikailag problematikus, mert az eredmény a követett úttól függ, más szóval ∫ dh nem tökéletes integrál . Másrészt az egyik pontról a másikra való eljutásra fordítandó energia, amely ∫ g dh, g az egyes pontok gravitációja, nem függ a követett úttól. Ezután a magasságot rendszeres g méréssel számoltuk, és a kapott értéket elosztva egy átlagos g0-val, ennek a g0-nak a megválasztása természetesen kondicionálta az eredményt .
Ban ben 1957. október, az űrkor megjelenése űrgeodéziát eredményezett , lézer reflektorokkal felszerelt műholdakkal, majd ultrab stabil órákkal (lehetővé téve az utazási idő vagy a Doppler-eltolások nagyon pontos mérését). Az operatív űrrendszerek (Transit, majd GPS , DORIS és a jövőben a Galileo ) érkezése segített általánosítani a magasság definícióját, amely kapcsolódik az e rendszerek által használt geodéziai referenciákhoz: a GNSS vevők által natív módon biztosított magasság , Galileo, Glonass) az ellipszoid magasság, amelynek referenciaszintjét az egyes referenciakeretekre (jellemzően WGS84) jellemző ellipszoid (a Föld tényleges alakjának közelítése) határozza meg; a modern geodéziai referenciarendszerek közötti különbségek elhanyagolhatóak a közös alkalmazások). Az ellipszoid magassága eltér a földrajzi magasságtól a figyelembe vett ellipszoid és a geoid valós alakja közötti különbség miatt. Franciaország szárazföldjén az ellipszoid magassága körülbelül ötven méterrel magasabb, mint a földrajzi magasság.
A modern műszerekkel végzett magasságmérések sokkal pontosabbak, mint amit szemmel vagy iránytűvel lehet elvégezni. A műholdakat arra használják, hogy kiszámítsák és frissítsék a bolygó pontjainak "magasságát", csúcsok vagy sem. Ellentétben a földi módszerekkel, amelyek dinamikus referenciakeretet alkalmaznak, amely figyelembe veszi a gravitációs mező (geoid) helyi változásait, és ezáltal igaz "magasságokat" ad meg, a műholdak magasságot adnak egy referencia ellipszoidtól (IAG GRS80). A geoid és az ellipszoid közötti különbségek helytől függően változnak, és több száz métert is elérhetnek. A geoid modellek azonban integrálhatók egy számítási programba, amely lehetővé teszi a műholdas mérésekből származó magasságok megkeresését. A pontosság ekkor nagyban függ a modell simaságától.
A repülőgép fedélzetén lévő magasságot a légköri nyomás mérésével lehet megkapni, amelyet nyomásmagasságra (magasságra, ahol ez a nyomás uralkodik a szokásos atmoszférában ) átszámítva, és magasságmérő beállítással korrigálva a talaj nyomására . Még ha a barometrikus magasság jelentősen eltérhet a geometriai magasság a repülőgép (nagyságrendileg 10% szélsőséges hőmérsékleti viszonyok), továbbra is a referencia légi navigáció, különösen azért, mert az alsó függőleges pontossága. A GPS .
A meteorológiában a magassági viszonyokat (szél, hőmérséklet stb.) A felhasználók számára az adott nyomásnak megfelelő szabványos szinteken (1000, 850, 700, 500 hPa ) biztosítják a felhasználóknak, geopotenciális magasságot használnak (magasság közel 1 geometriai magassághoz, de amely lehetővé teszi, hogy fontolja meg a gravitációs gyorsulás „g” állandó, míg csökken a magasság függvényében), hogy egyszerűsítse számításához numerikus modellek a prognózis .
A Holdon a csúcsok magasságát mérjük a középpontjától adott távolsághoz képest. Az 1990-es években a Clementine misszió 1 737 400 méter érték alapján publikált értékeket.
A Marson óceán hiányában a magasságok eredete önkényesen rögzített: ez az a magasság, amelynek átlagos légköri nyomása 610 Pa . Ezt a nyomást azért választottuk, mert közel van a víz hármaspontjának nyomásához ( 273,16 K és 611,73 Pa ), és hogy az így meghatározott szint közel van a marsi felszín átlagos szintjéhez (a Földön ez a légköri nyomás 35 km magasságban).
Megjegyzések
Hivatkozások
