Lidé

2. srpna 2019

Geodet Viliam Vatrt z FAST VUT spočítal jako první světově uznávaný bod 0

Profesor Viliam Vatrt se studenty geodézie z Fakulty stavební VUT | Autor: Igor Šefr
Profesoru Viliamovi Vatrtovi se přezdívá Newton z Dobrušky. Jako první na světě dokázal spočítat konstantu W0, která určuje jednotný počátek všech nadmořských výšek. Konstanta má využití nejen v geodézii, ale i ve vojenství nebo letectví. Astronomům pomohla sjednotit světový čas a díky ní je také možné určit, jak rychle stoupá hladina oceánů či kde se v zemi nachází pitná voda. W0 je zapsána v tabulkách základních fyzikálních konstant vedle Newtonovy gravitační konstanty nebo rychlosti světla.

Počítání nadmořských výšek bylo vždy problematické – v důsledku nepravidelného rozmístění hmot v zeměkouli, různé slanosti moří, převládajícího směru větru a gravitačního působení Měsíce a Slunce není obecně nadmořská výška mořské hladiny nulová. Skupiny států přesto určovaly nadmořskou výšku podle nejbližšího moře, kde se nachází přístroje na zaznamenávání průměrné hladiny, tzv. mareografy. Na světě dnes proto existuje více než 200 různých výškových systémů. Jejich sjednocení by mohla napomoci konstanta W0, která udává celosvětově ideální střední výšku mořské hladiny.

V České republice se nadmořské výšky od roku 1957 měří podle hladiny Baltského moře. Dříve se používal tzv. jadranský výškový systém, který je ve srovnání s baltským systémem na území České republiky až o 0,42 metru výš. Na otázku, jak vysoká je Sněžka, proto existuje několik odpovědí. Podle Baltského moře má nejvyšší český vrchol 1 603 metrů, podle přesnější Vatrtovy konstanty by byla o 12 centimetrů vyšší. Ještě výraznější přepočty by čekaly třeba Francii, kde by museli nadmořské výšky snižovat v průměru asi o 60 centimetrů.

„Výpočty nadmořských výšek vztažené k různým mareografům jsou kvůli jejich lokální výšce poměrně nepřesné. A každé moře má i svá specifika. V Amsterdamu vane vítr, který hladinu Severního moře systematicky zvedá. Jaderské moře má určitou slanost, která ovlivňuje výšku jeho hladiny. Pokud budete srovnávat nadmořské výšky různých mareografů, může rozdíl činit až dva metry,“ vysvětlil profesor Viliam Vatrt z Ústavu geodézie FAST VUT. Spočítat konstantu W0, což je parametr charakterizující zemské těleso, se mu podařilo před dvaceti lety při práci pro Vojenský geografický a hydrometeorologický ústav v Dobrušce.

Teorie konstanty W0 je přitom známa už od 18. století a od počátku 20. století byla známa i její hodnota s přesností na řádově 100 metrů. Do praxe se ji podařilo uvést až Vatrtovi, který dvanáct let zpracovával data z družicových systémů a konstantu určil s přesností na 5 mm. „Bylo to velké dobrodružství. Jako luštit hádanku, kterou ještě předtím nikdo neodhalil. Když se správnost našich výpočtů potvrdila, byl jsem rád, že všechny ty pracovní soboty a neděle nepřišly vniveč,“ popsal Vatrt radost z objevu, za který v roce 2011 získal ocenění Česká hlava. Krátce nato začaly konstantu W0 používat Spojené státy, Kanada a Mexiko jako základ svého výškového systému.

Téměř okamžitě ji převzala i Světová astronomická unie, které pomohla sladit měření času. V astronomických observatořích se používají tzv. atomové hodiny, které počítají vteřiny s přesností na mnoho desetinných míst. Jejich čas však vlivem gravitace plyne v různých nadmořských výškách odlišnou rychlostí. „Observatoře se nacházejí většinou na horských výšinách a svou výšku předtím určovaly vždy k lokálnímu moři, takže to bylo nepřesné. A nikdo předtím neuměl určit, jaký je např. rozdíl nadmořské výšky observatoře v Argentině vůči Švýcarsku. Každá tvrdila, že jejich čas je správný, ale nevycházelo to,“ řekl Vatrt s vysvětlením, že pokud má čas plynout po celém světě stejně rychle, je nutné sladit také nadmořské výšky všech atomových hodin a stanovit je ke stejnému výškovému počátku. A to se zavedením konstanty W0 podařilo.

Objev přesné hodnoty konstanty W0 má kromě astronomie a geodézie praktické využití i v mnoha dalších oborech. Například v letectví může napomoci spolehlivějšímu provozu a pilotům usnadní přistávací manévry v nepříznivém počasí. „Piloti stále používají barometr, což je stovky let stará technologie. Jednotný výškový systém ještě není plošně zavedený, proto si musí pilot s řídicí věží kalibrovat údaje o aktuálním tlaku vzduchu – jinak by jejich rozdíl mohl činit až 100 metrů. Sjednocením výškového systému podle konstanty W0 by byl možný nejen bezpečnější, ale i hustší letecký provoz,“ dodal profesor z VUT. Díky konstantě byli vědci také schopni spočítat, že vlivem globálního oteplování se zvedá hladina oceánů průměrně o 3,4 mm za rok.

Velkou úlohu má Vatrtova konstanta i ve vojenství, kdy jednotný výškový systém umožňuje přesnější určení výšky cíle při klasickém bombardování. „Pokud má dojít k bombardování objektu, je důležité, aby vojáci zasáhli správné místo. To už zčásti zajišťuje polohový GPS systém. Vypuštěná bomba ale nepadá kolmo dolů, většinou letí šikmo a v určité výšce má zasáhnout cíl. Pokud je výška určena nesprávně, může ji přeletět nebo nedoletět a zasáhnout jiný objekt,“ popsal vědec.

Jedním z posledních objevů je využití konstanty W0 k hledání surovin pod zemským povrchem. Pomocí modifikované metody VTT (Vatrt Team Technology) se Vatrtovi daří za určitých podmínek zjistit hustotní rozdíly v zemi. Po konzultaci s geology je pak možné určit typ nerostné suroviny dříve, než začnou drahé hloubkové vrty. „Jsme díky této konstantě schopni vypočítat, zda je v lokalitě chybějící nebo přebývající hmota. Pokud dojdeme ke kladnému číslu, víme, že tam může být něco lehkého jako například voda nebo plyn,“ nastínil Vatrt metodu, díky které se již v suchých oblastech Etiopie podařilo najít pitnou vodu. Stejný princip je dle jeho slov možné využít k hledání surovin i na jiných planetách ve vesmíru.

(mar)

TémataFakulta stavební

Související články:
V centru AdMaS hledají asfaltovou směs, která zvýší bezpečnost na silnicích
Ústav architektury slaví 10 let. Vyniká stážemi a sepětím s praxí
Cenu Arnošta Wiesnera získal projekt kulturního centra ve vodojemu na Žlutém kopci
Za originální řešení lávky přes Labe získal student VUT i cenu rektora
Kreslit se naučí každý. Být ale Picassem snadno a rychle nejde, říká Helena Hermanová z Ateliéru pro kočku