szczyt świata
Wulkan Chimborazo, wyrastający w samym sercu ekwadorskiej Sierry, góruje swoją masywną, samotną sylwetką nad całą okolicą. Już od prawie piętnastu wieków góra nie pluła ogniem, a strumienie wrzącej lawy ustąpiły miejsca lodowatej ciszy wiecznego śniegu. Jednak prestiż wulkanu na tym nie ucierpiał. Jego poorana bryła, zlokalizowana nieco na uboczu Kordyliery Zachodniej, wznosi się wśród wysokich andyjskich płaskowyżów na wysokość 6263 m. Chimborazo jest najwyższym szczytem Ekwadoru. Mierzą się z nim alpiniści z całego świata, na jego zboczach spokojnie pasą się wikunie, a kraj uczynił z niego jeden ze swoich najbardziej chlubnych symboli, umieszczając go na godle i fladze państwowej.
Ale spośród wszystkich cnót, które słusznie wzbudzają zachwyty poetów i topografów, jedna zadaje się wynosić jego sławę poza granice zdrowego rozsądku. Niektóre przewodniki turystyczne po regionie bez ogródek stwierdzają, że szczyt Chimborazo jest najwyżej położonym punktem na świecie. Tak, tak, na świecie. Każdy, kto uczył się w szkole, że Mount Everest mierzy 8848 metrów wysokości, może tylko żachnąć się na takie kłamstwo. Do podjęcia rywalizacji z nepalskim gigantem ekwadorskiemu wulkanowi brakuje ponad 2 km. Oszustwo jest zbyt grubymi nićmi szyte, by ktokolwiek w nie uwierzył. Pozostaje pytanie, co działo się w głowach tych, którzy ubzdurali sobie, że złapiemy się na ten haczyk!
Tymczasem, jak to często bywa, rzeczywistość ma o wiele więcej kipiącej fantazji niż suche artykuły hasłowe w encyklopediach. Natura jest bardziej kreatywna niż my i raz jeszcze wystawia na próbę siłę naszych przekonań.
Otóż tak się składa, że Ziemia nie jest idealnie kulista. Jest lekko spłaszczona na biegunach i wybrzuszona na wysokości równika. Choć więc Everest jest najwyższą górą świata nad poziomem morza, to większe spłaszczenie Ziemi na tej szerokości geograficznej sprawia, że poziom morza jest tutaj niższy niż w Ekwadorze. Mierząc od środka Ziemi, wysokość Everestu wynosi 6382,6 km, podczas gdy Chimborazo osiąga 6384,4 km. Chimborazo przewyższa Everest o prawie 2 km!
To znaczy, że kwestia najwyższego szczytu świata nie jest tak błaha, jak mogłoby się wydawać. Abstrahując od kontekstu, problem jest źle postawiony i nie pozwala udzielić jednoznacznej odpowiedzi. Aby go rozwiązać, należy najpierw zdefiniować pojęcie wysokości, co wiąże się z dokonaniem nieoczywistego wyboru. Można sobie nawet wyobrazić, że punktem odniesienia do określenia wysokości nie będą ani poziom morza, ani środek Ziemi, ale otaczający grunt, w tym ten znajdujący się pod wodą. W takim wypadku palma pierwszeństwa nie należałaby się ani Chimborazo, ani Everestowi, ale hawajskiemu wulkanowi Mauna Kea, który osiąga wysokość 4207 metrów nad poziomem morza i 10 210 metrów nad dnem Oceanu Spokojnego.
Gdyby ryby były geografami, bez wątpienia wybór padłby właśnie na to ostatnie rozwiązanie. Umieszczenie zera na powierzchni oceanu, w którym żyją, nie miałoby dla nich żadnego sensu. Czy ktokolwiek spośród nas, ludzi, wpadłby na pomysł, by mierzyć wysokość od powierzchni atmosfery znajdującej się wiele kilometrów ponad naszymi głowami? A przecież to właśnie byłoby podstawą czwartego podejścia, które obiektywnie mówiąc, nie miałoby się czego wstydzić w zestawieniu z pozostałymi trzema.
Przedstawiana tu rywalizacja wysokościowa przypomina tę, w której ścierały się dodawanie i mnożenie. W minionych wiekach liczni uczeni najróżniejszych specjalizacji z zapałem dokonywali tego rodzaju wyborów. Wskazane przez nich rozwiązania pozwalają mierzyć, klasyfikować, badać oraz mają zdolność wygładzania pewnych zadziorów rzeczywistości po to, by lepiej wydobyć jej ogólny zarys. Ale niosą też ze sobą pewne ryzyko: mogą stwarzać nie do końca uzasadnione poczucie wiedzy, tym silniejsze, im bardziej jesteśmy przywiązani do naszych pewników. Takie wskaźniki są przydatne, by posuwać się do przodu, ale żeby zajść dalej, trzeba czasem zboczyć ze szlaku.
Bywa, że planetolodzy, prowadząc badania astronomiczne, dochodzą do punktu, w którym muszą zdefiniować pojęcie wysokości na planetach innych niż Ziemia. Wówczas możemy na przykład usłyszeć, że najwyższy szczyt Układu Słonecznego znajduje się na Marsie; jest nim Olympus Mons, wulkan wysoki na 21 229 metrów. Przy nim nasze ziemskie góry to ledwie pagórki.
Owa informacja wzbudza jednak pewną wątpliwość. Względem jakiego punktu odniesienia ustalono wysokość Olympus Mons? Względem środka planety? Jeżeli tak, marsjański wulkan nie mógłby wygrać, bo Czerwona Planeta jest o wiele mniejsza od Ziemi. Zatem względem powierzchni morza? Ale jakiego morza? Nie ma tam żadnego… A więc pewnie względem gruntu? To rozwiązanie wydaje się całkiem sensowne, jednak powierzchnia Marsa jest tak nieregularna – tu wzgórze, tam wąwóz, tu znowu rozpadlina lub łańcuch górski – że przyjęcie takiej definicji byłoby trudne i arbitralne.
Postaw się na moment na miejscu planetologa i zadaj sobie pytanie, jak dokonałbyś możliwie najobiektywniejszego zdefiniowania pojęcia wysokości na Marsie.
Odpowiedź nie ma w sobie nic oczywistego, a przyjęta przez astronomów umowna definicja wymaga niejakiej wiedzy fizycznej. Być może wiesz, że na Ziemi powietrze robi się rzadsze wraz z wysokością. Trudniej nam się oddycha na szczycie wysokiej góry niż na poziomie morza. Ciśnienie atmosferyczne można zresztą zmierzyć za pomocą barometru, co pozwala podzielić atmosferę na warstwy. Na przykład na poziomie morza średnie ciśnienie wynosi 1013 hPa[6], na wysokości 2000 m – zaledwie 795 hPa, a na wysokości 8000 m spada aż do 356 hPa.
Wykorzystując tę właściwość na wspak, możemy określać wysokość danego fragmentu terenu na podstawie panującego tam ciśnienia, i to właśnie zrobili naukowcy w przypadku Marsa. Poziom zerowy wysokości został określony jako poziom, gdzie panuje ciśnienie 6,1 hPa. To oczywiście o wiele mniej niż na Ziemi, ponieważ atmosfera Marsa jest znacznie mniej gęsta. Gdyby podobną umowną definicję przyjąć dla naszej planety, poziom zero znajdowałby się 35 km ponad naszymi głowami! To około trzech razy więcej niż wysokość, na jaką wznoszą się samoloty przeznaczone do lotów długodystansowych, i sporo powyżej czubków Chimborazo, Everestu i Mauna Kea. Hm, dlaczego nie? Patrząc w ten sposób, możemy twierdzić, że żyjemy wewnątrz Ziemi, a nie na jej powierzchni. To znaczy, że żyjemy w atmosferze, tak jak ryby żyją w wodzie, a dżdżownice w glebie.
Ale, raz jeszcze, taka definicja będzie arbitralna, ponieważ atmosfera nie ma ściśle określonej granicy. Ciśnienie zmniejsza się stopniowo wraz z wysokością, by ostatecznie rozmyć się w międzyplanetarnej próżni. Geokorona, czyli najbardziej zewnętrzna zaobserwowana warstwa ziemskiej atmosfery, sięga na odległość 630 000 km, czyli dwa razy dalej niż wynosi dystans do Księżyca. Czyżby nasz naturalny satelita także leżał pod powierzchnią Ziemi? Taki sposób widzenia wydaje się zbyt ekstrawagancki, by traktować go poważnie. W rzeczywistości nikt nigdy nie użył takiej definicji. Niemniej, obiektywnie, nie jest ona ani lepsza, ani gorsza od innych. Z przyczyn praktycznych jest oczywiście mniej użyteczna, ale nie mniej możliwa.
Aby ostatecznie pogrzebać nadzieję znalezienia uniwersalnej definicji wysokości, pomyśl teraz o niekulistych ciałach niebieskich, takich jak kometa 67P/Czuriumow-Gierasimienko, planetoida Ryugu czy obiekt transneptunowy Arrokoth.
W latach 2014, 2018 i 2019 ludzie wysłali w stronę tych trzech ciał sondy. Na powierzchni dwóch pierwszych wylądowały nawet roboty badawcze. Aby uniknąć ich zderzenia z powierzchnią docelowych obiektów, inżynierowie zatrudnieni do przeprowadzenia owych misji musieli znaleźć sposób oszacowania dystansu dzielącego sondy od gruntu. Inaczej mówiąc, musieli zdefiniować pojęcie wysokości. Bądź tu mądry, człowieku: przecież te ciała nie mają ani mórz, ani środka, ani atmosfery. W przypadku tak dziwacznych form trzeba działać na czuja i wypracować specyficzne metody dla każdego obiektu z osobna.
Kwestia wysokości jest tylko jednym z przykładów i w obliczu