Высота́ над у́ровнем мо́ря, абсолютная высота́ — линейная мера разности потенциалов в точке земной поверхности и в начале счёта высот (исходном пункте)[источник не указан 1711 дней]. В исходном пункте высота принимается равной нулю.
Высота над уровнем моря может быть приблизительно определена как расстояние по вертикали от объекта до среднего уровня поверхности моря, не нарушенного волнением и приливами, или (если объект располагается на суше) до поверхности геоида. Высота точки, лежащей выше уровня моря, считается положительной, ниже — отрицательной.
Разность потенциалов силы тяжести в полной мере характеризует положение двух точек по высоте: вода течёт из точки с меньшим потенциалом в точку с большим потенциалом.
Следует отличать следующие понятия:
высоту (разность высот) в используемой системе от простой суммы нивелирных превышений: сумма нивелирных превышений зависит от пути, по которому выполнено геометрическое нивелирование.
высоту (разность высот) в используемой системе от геодезической высоты точки. Геодезическая высота точки — расстояние от точки до поверхности отсчётного земного эллипсоида, она не связана с разностью потенциалов (то есть вода может течь в сторону возрастания геодезической высоты). Геодезическая высота отличается от высоты над уровнем моря на аномалию высоты.
К середине XIX века стало ясно, что при определении высот из геометрического нивелирования нельзя более полагать выводимые превышения равными разностям расстояний от центра Земли — необходимо иметь в виду нецентральность земного гравитационного поля, непараллельность уровенных поверхностей потенциала земной силы тяжести. А. П. Болотов[1], следуя французскому академику Л. Пюиссану[англ.][2][3] отметил возможность счёта высот по перпендикулярам к сфероидальным поверхностям, параллельным поверхности океана. Л. Пюиссан[англ.] в книге 1805 года описал принципы геометрического нивелирования, не использовав сам термин «нивелирование» (сс. 230—237), но имея в виду поправки за рефракцию по Лапласу (сс. 223—229). Разности высот считал равными разностям расстояний до центра сферической Земли. Термин «нивелирование» появился в книге Пюиссана 1807 г.[4] Лаплас[5] дал описание астрономической и земной рефракции и измерение высоты барометром.
Внимание геодезистов к этому кругу вопросов привлекла в 1870 году невязка примерно в 1,2 м полигона геометрического нивелирования, пересёкшего Альпы у Симплона и Сен-Готарда. Позднее выяснилось, что эта невязка — результат просчёта, и влияние силы тяжести в подобных случаях едва ли будет больше дециметра. Теодор Ванд[6], Г. Захарие (G. Zachariae), Ф. Р. Гельмерт опубликовали свои работы о счёте высот в земном гравитационном поле в этот период. Вклад выдающегося немецкого геодезиста Гельмерта[7] (и последующие публикации) особенно значителен. Именно он правильно оценил упомянутое влияние, им предложены динамические высоты, до сих пор сохранившие свою роль в теории и практике нивелирования (термин появился позднее) и метод вычисления ортометрических высот, служивший в СССР до замены таких высот нормальными. Разрабатывая теорию ортометрических высот — высот над геоидом Гаусса-Листинга, Гельмерт отметил принципиальную невозможность точного их определения по результатам измерений на земной поверхности.
В 1945 году М. С. Молоденский (ЦНИИГАиК) впервые использовал нормальные высоты для решения задачи совместного определения фигуры Земли и внешнего гравитационного поля[8]. Дальнейшее развитие система нормальных высот получила в работах канд. техн. наук В. Ф. Еремеева (ЦНИИГАиК), и окончательно разработана к 1972 г.[9]
Основные системы высот над уровнем моря
Динамическая высота (перевод разности потенциалов на линейную меру делением на постоянную величину, близкую к средней силе тяжести, например, среднее значение нормальной силы тяжести на широте 45°). Динамические высоты удобно применять вблизи одной и той же уровенной поверхности замкнутого водоёма или гидротехнического сооружения, в этом случае измеренные превышения не будут отличаться от соответствующей разности динамических высот. Применение динамических высот для решения геодезических задач неудобно, поскольку потребуется вводить поправку за переход к динамическим даже в линии нивелирования низкой точности.
Ортометрическая высота (отрезок силовой линии реального поля силы тяжести от геоида Брунса до точки земной поверхности; разность потенциалов переводится в линейную меру делением на среднее интегральное значение реальной силы тяжести вдоль этого отрезка). Приращения ортометрической высоты по вертикали в точности равны приращению длины.
Нормальная высота (отрезок силовой линии нормального поля силы тяжести от поверхности уровенного эллипсоида вверх до точки, в которой разность нормального потенциала равна разности реального потенциала; разность потенциалов переводится в линейную меру делением на величину среднего интегрального значения нормальной силы тяжести вдоль этого отрезка). Отметки нормальных высот, хотя и в общем случае непостоянны для одной и той же уровенной поверхности, лучше характеризуют уровенные поверхности с разными потенциалами, чем ортометрические. Приращения нормальной высоты по вертикали не равны приращению длины и соответствуют затуханию аномального гравитационного поля с высотой.
Нормально-ортометрическая высота (отрезок силовой линии нормального поля силы тяжести от земной поверхности вниз до точки, в которой разность нормального потенциала равна разности реального потенциала; разность потенциалов переводится в линейную меру делением на величину среднего интегрального значения нормальной силы тяжести вдоль этого отрезка).
В разных странах используются различные исходные пункты счёта высот.
В России в качестве государственной системы высот используется Балтийская система нормальных высот 1977 года, определённая по результатам уравнивания измерений на пунктах государственной нивелирной сети I и II классов главной высотной основы, выполненного ГУГК СССР в 1977 году. В России и в Казахстане высоты точек земной поверхности над уровнем моря отсчитывают от среднемноголетнего уровня Балтийского моря, зафиксированного отметкой на Кронштадтском футштоке. В разных странах используются различные исходные пункты счёта высот.
Самый низкий участок суши в мире — побережье Мёртвого моря: 417,5 м ниже уровня моря.
Высоты горных вершин над уровнем моря определены наклонным визирным лучом тригонометрического нивелирования с точностью около 1 м, тогда как геодезическая высота вершины над отсчётным эллипсоидом может быть определена с точностью до 1 см с помощью геодезических ГНСС-приёмников.
↑Болотов А. П. Геодезия или руководство к исследованию общего вида Земли, построению карт и производству тригонометрической и топографической съемок и нивелировок. Часть II: проекции карт, нивелирование, топография.. — СПб.: К. Вингебер, 1837. — 445 с.
↑Puissant L. Traité de géodésie ou exposition des méthodes astronomiques et trigonométriques, appliquées soit à la mesure de la terre, soit à la confection du canevas des cartes et des plans. — 1. — Paris: Courcier, 1807. — С. 230.
↑Puissant L. Traité de géodésie ou exposition des méthodes astronomiques et trigonométriques, appliquées soit à la mesure de la terre, soit à la confection du canevas des cartes et des plans. — 2. — Paris: Courcier, 1819. — С. 350.
↑Puissant L. Traité de topographie, d'arpentage et de nivellement. — Paris: Courcier, 1807. — 332 с.
↑Laplace Pierre-Simon. Traité de Mécanique céleste, t. 4. — 1. — Paris: L'Imprimerie Royale, 1805.
↑Wand Th. Die Principien der mathematischen Physik und Potentialtheorie. — Leipzig: B. G. Teubner, 1871. — 184 с.
