太阳系最大的山是火星上那座滑稽地巨大的奥林帕斯山。它的宽度达634公里,几乎覆盖了法国的宽度。
不过,它的高度才是最令人惊叹的,超过21,000米(69,000英尺),是珠穆朗玛峰高度的2.5倍。
这些令人惊叹的庞大数字并非凭空而来,而是通过一系列极其精密的深空探测仪器和复杂的数学模型计算得出的。
以下是这些具体数据背后的测量原理和来源:
高度的测量:卫星雷射测高(MOLA)与“基准面”
地球上山峰的高度是以“海平面”为基准的,但火星表面没有海洋,因此科学家需要人为定义一个“零海拔基准面”(火星大地水平面,Areoid)。奥林帕斯山 21,222 米(或约 21.2 公里)的高度,正是相对于这个基准面得出的。
* 核心探测仪器:这些数据主要来源于 NASA 的“火星全球勘测者”(Mars Global Surveyor, MGS)探测器。该探测器在 1999 年至 2001 年期间,搭载了一台名为“火星轨道飞行器激光高度计”(MOLA)的仪器。
* 测量原理:MOLA 在探测器沿轨道飞行的过程中,向火星表面发射激光脉冲,并通过计算激光脉冲往返的时间,极其精确地计算出火星地表任意一点到地心的绝对距离。随后,科学家利用这些数据并结合火星重力场模型,绘制出了详细的火星全球地形图,从而得出了奥林帕斯山相对于基准面的精确高度。
宽度的测量:光学立体成像与几何投影
图中提到的“634 公里”(或常被表述为 600 至 648 公里),是指奥林帕斯山在火星地表垂直投影的基底直径。
* 测量原理:科学家利用深空探测器(如 MGS 或后来的火星特快车)在飞越火山上空时,从不同角度拍摄的高清光学照片。通过“立体视差测量法”(类似于人眼的立体视觉),将不同角度拍摄的照片进行叠加比对,科学家可以提取出火山基底边缘的经纬度坐标。
* 数据计算:在已知火星球体半径和比例尺的情况下,通过这些几何坐标,可以直接精确计算出这座巨型火山覆盖地表的物理跨度(即直径)。
数据的科学性与不同“口径”
由于火星上没有绝对的海平面,如果采用不同的基准面,得出的高度数据会有所不同。这也是为什么你会看到不同资料中它的海拔有“21.2 公里”、“25 公里”甚至“27 公里”等细微差别的原因:
* 以火星重力等位面(Areoid)为基准:约为 21.2 公里(即图中标注的 21,222 米)。
* 以气压等位面(如 610 帕斯卡)为基准:高度数据会更高,可达 24.7 公里以上。
* 以火山周围的实际平原地面为基准:其相对高差约为 21.9 公里。
与珠穆朗玛峰的对比
图中标注的珠峰高度 8,848 米,是基于地球上海平面(1985国家高程基准或全球GPS水准测量数据)得出的绝对海拔。通过将两者在相同的地理尺度上进行数字化对比,得出了 21,222 米 约为 8,848 米 2.5 倍的直观结论。

