O nível do mar parece ser um conceito bastante fácil, certo? Você apenas mede o nível médio dos oceanos e pronto. Mas e as partes da Terra onde não há oceanos? Por exemplo, quando dizemos que o Monte Evereste está 8.850 metros acima do nível do mar, como sabemos qual seria o nível do mar abaixo do Monte Evereste uma vez que não há mar durante centenas de quilómetros? Se a terra fosse plana, então as coisas seriam fáceis. Apenas traçaríamos uma linha recta através da altura média dos oceanos e acabaríamos com isso. Mas a terra não é plana.
Se a Terra fosse esférica, também seria fácil porque poderíamos medir a distância média do centro da Terra até a superfície do oceano. Mas a Terra não é esférica. Está a girar. Então, pedaços mais próximos do equador são jogados fora por efeitos centrífugos e os pólos são esmagados em um pouco. Na verdade, a terra é tão não-esférica, que fica 42 quilómetros mais longe no equador do que de pólo em pólo. Isso significa que se você pensasse que a Terra fosse uma esfera e definisse o nível do mar ao ficar no gelo marinho no Pólo Norte, então a superfície do oceano no equador estaria 21 quilômetros acima do nível do mar.
Este saliente é também o motivo pelo qual o vulcão Chimborazo no Equador, e não o Monte Evereste, é o pico que está mais longe do centro da Terra. Então como é que sabemos o que é o nível do mar? Bem, a água é mantida na Terra pela gravidade. Assim, poderíamos modelar a Terra como uma esfera achatada e esticada girando e depois calcular a que altura os oceanos se fixariam quando puxados pela gravidade para a superfície daquela elipsóide. Excepto que o interior da Terra não tem a mesma densidade em todo o lado, o que significa que a gravidade é ligeiramente mais forte ou mais fraca em diferentes pontos ao redor do globo. E os oceanos tendem a ficar mais próximos dos pontos densos.
Não são pequenas mudanças, também. O nível do mar pode variar até 100 metros a partir de uma elipsóide uniforme, dependendo da densidade da terra abaixo dela. E além disso, literalmente, há estas coisas irritantes chamadas continentes que se movem na superfície da Terra. Estes densos pedaços de rocha chocam com o elipsóide e atraem gravemente os oceanos. Enquanto os vales no fundo do oceano têm menos massa e os oceanos fluem mais rasos. E este é o verdadeiro quebra-cabeças. Porque a própria presença de uma montanha e de um continente em que se encontra muda o nível do mar. A atração gravitacional da terra puxa mais água para perto, elevando o mar ao seu redor.
Então para determinar a altura de uma montanha acima do nível do mar devemos usar a altura que o mar estaria se a montanha não estivesse lá ou a altura que o mar estaria se a montanha não estivesse lá, mas a sua gravidade estava? As pessoas que se preocupam com essas coisas, chamadas cientistas geodésicos, ou geodésicos, decidiram que deveríamos de fato definir o nível do mar usando a força da gravidade. Por isso, criaram um modelo incrivelmente detalhado do campo gravitacional da Terra, chamado, criativamente, de Modelo Gravitacional da Terra. Está incorporado nos receptores de GPS modernos. Então eles não vão dizer que você está 100 metros abaixo do nível do mar quando você está, na verdade, sentado na praia no Sri Lanka, que tem uma gravidade fraca.
E o modelo permitiu aos próprios geodésicos preverem correctamente o nível médio do oceano para dentro de um metro por todo o lado na terra. E é por isso que também o usamos para definir que nível do mar estaria abaixo das montanhas se eles não estivessem lá, mas a sua gravidade era.