Şəhər trafikində, yanınızda olan smartfonda naviqasiya üzrə mütəxəssis olduğunuzu düşünə bilərsiniz. Siz hətta a ilə gəzə bilərsinizGPScihazıarxa ölkə ilə yolunuzu tapmaq üçün. Ancaq yəqin ki, yenə də bütün bunlara təəccüblənəcəksinizGPS— bütün müasir naviqasiyanın əsasını təşkil edən qlobal yerləşdirmə sistemi — edə bilər.
GPSYer səthinə siqnal göndərən peyklər bürcündən ibarətdir. ƏsasGPSqəbuledicisi, smartfonunuzdakı kimi, dörd və ya daha çox peykdən gələn siqnalların çatma vaxtını ölçməklə harada olduğunuzu (təxminən 1-10 metr məsafədə) müəyyənləşdirir. Daha həvəskar (və daha bahalı)GPSqəbulediciləri, elm adamları yerlərini santimetr və hətta millimetrə qədər dəqiq təyin edə bilərlər. Bu incə məlumatlardan, siqnalları təhlil etməyin yeni yolları ilə yanaşı, tədqiqatçılar kəşf edirlər ki, GPS onlara planet haqqında ilkin olaraq düşündüklərindən daha çox məlumat verə bilər.
Son on ildə daha sürətli və daha dəqiqGPScihazlarıalimlərə böyük zəlzələlər zamanı yerin necə hərəkət etdiyini işıqlandırmaq imkanı verdi.GPSdaşqınlar və vulkan püskürmələri kimi təbii fəlakətlər üçün daha yaxşı xəbərdarlıq sistemlərinə səbəb olmuşdur. Tədqiqatçılar hətta bəzilərini MacGyvered etdilərGPSqəbulediciləriYerin ölçülməsi üçün qar sensorları, gelgit ölçənlər və digər gözlənilməz alətlər kimi fəaliyyət göstərir.
Kolorado Boulder Universitetinin geofiziki Kristine Larson, bir çox kəşflərə rəhbərlik edən və Yer və Planet Elmlərinin 2019-cu İllik İcmalında onlar haqqında yazan “Mən bu tətbiqlər haqqında danışmağa başlayanda insanlar məni dəli hesab edirdilər” deyir. "Yaxşı, biz bunu bacardıq."
Elm adamlarının bu yaxınlarda edə bildikləri bəzi təəccüblü şeylər bunlardırGPS.
1. ZƏLZƏLƏNİ HİSS EDİN
Əsrlər boyu geoalimlər zəlzələnin nə qədər böyük və nə qədər pis olduğunu qiymətləndirmək üçün yerin nə qədər titrədiyini ölçən seysmometrlərə etibar ediblər.GPSqəbuledicilər fərqli bir məqsədə xidmət edirdi - daha yavaş miqyasda baş verən geoloji prosesləri izləmək, məsələn, boşqab tektonikası kimi tanınan prosesdə Yerin böyük qabığının plitələrinin bir-birini ötmə sürəti. BeləlikləGPSelm adamlarına San Andreas qırağının əks tərəflərinin bir-birinin yanından keçdiyi sürəti deyə bilər, seysmometrlər isə zəlzələ zamanı Kaliforniya qırılmasının partladığı zaman yerin sarsıntısını ölçür.
Əksər tədqiqatçılar belə düşünürdülərGPSsadəcə olaraq zəlzələlərin qiymətləndirilməsində faydalı olmaq üçün yerləri kifayət qədər dəqiq və tez ölçə bilmədi. Lakin məlum olur ki, alimlər GPS peyklərinin Yerə ötürdüyü siqnallardan əlavə məlumatı sıxışdıra bilirlər.
Bu siqnallar iki komponentdə gəlir. Biri kod kimi tanınan birlərin və sıfırların unikal seriyasıdırGPSpeyk ötürür. İkincisi, kodu peykdən ötürən daha qısa dalğa uzunluğunda "daşıyıcı" siqnaldır. Daşıyıcı siqnal kodun onlarla və ya yüzlərlə metr ola bilən daha uzun dalğa uzunluğu ilə müqayisədə daha qısa dalğa uzunluğuna malik olduğu üçün - sadəcə 20 santimetr, daşıyıcı siqnal Yer səthində bir nöqtəni müəyyən etmək üçün yüksək ayırdetmə üsulunu təklif edir. Alimlər, tədqiqatçılar, hərbçilər və başqaları çox vaxt çox dəqiq GPS məkanına ehtiyac duyurlar və bunun üçün daha mürəkkəb GPS qəbuledicisi tələb olunur.
Mühəndislər də sürəti yaxşılaşdırdılarGPSqəbuledicilər yerlərini yeniləyir, yəni saniyədə 20 və ya daha çox dəfə özlərini təzələyə bilərlər. Tədqiqatçılar belə tez dəqiq ölçmə apara biləcəklərini başa düşdükdən sonra zəlzələ zamanı yerin necə hərəkət etdiyini araşdırmaq üçün GPS-dən istifadə etməyə başladılar.
2003-cü ildə bu tipli ilk tədqiqatlardan birində Larson və onun həmkarları Alyaskada 7,9 bal gücündə zəlzələ nəticəsində seysmik dalğaların dalğalanması zamanı yerin necə dəyişdiyini öyrənmək üçün ABŞ-ın qərbində yerləşən GPS qəbuledicilərindən istifadə etdilər. 2011-ci ilə qədər tədqiqatçılar Yaponiyanı viran edən 9,1 bal gücündə zəlzələ haqqında GPS məlumatlarını götürə bildilər və zəlzələ zamanı dəniz dibinin heyrətamiz 60 metr dəyişdiyini göstərdilər.
Bu gün elm adamları necə olduğuna daha geniş şəkildə baxırlarGPSməlumatlarızəlzələləri tez qiymətləndirməyə kömək edə bilər. Eugene şəhərindəki Oreqon Universitetindən Dieqo Melqar və Golden, Koloradoda ABŞ Geoloji Tədqiqat Xidmətindən Gavin Hayes, zəlzələnin başlanğıcından bir neçə saniyə ərzində nə qədər böyük olacağını deyə bildiklərini görmək üçün 12 böyük zəlzələni retrospektiv olaraq tədqiq etdilər. Zəlzələlərin episentrlərinin yaxınlığındakı GPS stansiyalarından alınan məlumatları daxil etməklə elm adamları 10 saniyə ərzində zəlzələnin 7 bal gücündə, yoxsa tamamilə dağıdıcı 9 bal gücündə olacağını müəyyən edə bildilər.
ABŞ-ın Qərb Sahilindəki tədqiqatçılar hətta birləşdirirGPSyer silkələnməsini aşkarlayan və uzaq şəhərlərdəki insanlara tezliklə silkələnmənin baş verə biləcəyi barədə məlumat verən yeni yaranmış zəlzələ erkən xəbərdarlıq sisteminə. Çili isə özünün tikintisini davam etdirirGPSSahil yaxınlığında zəlzələnin sunami yaradıb-yaratmama ehtimalını hesablamağa kömək edən daha dəqiq məlumatı daha tez əldə etmək üçün şəbəkə.
2. VULKANIN MONİTORU
Zəlzələlərin kənarında, sürətiGPSrəsmilərə digər təbii fəlakətlərə daha tez reaksiya verməyə kömək edir.
Məsələn, bir çox vulkan rəsədxanaları varGPSdağların ətrafında düzülmüş qəbuledicilər nəzarət edirlər, çünki maqma yeraltı yerdəyişməyə başlayanda bu, tez-tez səthin də sürüşməsinə səbəb olur. Vulkanın ətrafındakı GPS stansiyalarının zamanla necə yüksəldiyini və ya batmasını izləməklə tədqiqatçılar ərimiş qayaların hara axdığı barədə daha yaxşı fikir əldə edə bilərlər.
Keçən il Havaydakı Kilauea vulkanının böyük püskürməsindən əvvəl tədqiqatçılar istifadə etdilərGPSvulkanın hansı hissələrinin ən sürətlə dəyişdiyini anlamaq üçün. Səlahiyyətlilər bu məlumatdan sakinlərin hansı ərazilərdən evakuasiya ediləcəyinə qərar vermək üçün istifadə ediblər.
GPSməlumatlarıvulkan püskürdükdən sonra da faydalı ola bilər. Siqnallar peyklərdən yerə getdiyi üçün vulkanın havaya atdığı hər hansı materialdan keçməlidir. 2013-cü ildə bir neçə tədqiqat qrupu tədqiq etdiGPSməlumatlarıdörd il əvvəl Alyaskadakı Redoubt vulkanının püskürməsindən və püskürmə başlayandan dərhal sonra siqnalların təhrif edildiyini aşkar etdi.
Təhrifləri öyrənməklə elm adamları nə qədər kül atdığını və nə qədər sürətlə getdiyini təxmin edə bildilər. Sonrakı bir məqalədə Larson bunu "vulkanik şleyfləri aşkar etmək üçün yeni bir yol" adlandırdı.
O və həmkarları bunu müxtəlif smartfonlarla etmək yolları üzərində işləyirlərGPSqəbulediciləribahalı elmi qəbuledicilərdən daha çox. Bu, vulkanoloqlara nisbətən ucuz GPS şəbəkəsi qurmağa və yüksələn kül leyləklərinə nəzarət etməyə imkan verə bilər. Vulkanik şleyflər təyyarələr üçün böyük problemdir, hansılar ki, hissəciklərin reaktiv mühərriklərini tıxanması riski deyil, külün ətrafında uçmalı olurlar.
3. QARI YOXDURUN
Ən gözlənilməz istifadələrdən bəziləriGPSsiqnalının ən qarışıq yerlərindən - yerdən sıçrayan hissələrdən gəlir.
TipikGPSqəbuledicisi, smartfonunuzdakı kimi, əsasən birbaşa gələn siqnalları götürürGPSyuxarıdakı peyklər. Ancaq o, həm də getdiyiniz yerdə sıçrayan və smartfonunuza əks olunan siqnalları götürür.
Uzun illər elm adamları bu əks olunan siqnalların səs-küydən başqa bir şey olmadığını, məlumatları bulandıran və nə baş verdiyini anlamağı çətinləşdirən bir növ əks-səda olduğunu düşünürdülər. Lakin təxminən 15 il əvvəl Larson və başqaları elmi GPS qəbuledicilərindəki əks-sədalardan istifadə edə biləcəklərini düşünməyə başladılar. O, yerdən əks olunan siqnalların tezliklərinə və onların birbaşa qəbulediciyə gələn siqnallarla necə birləşdiyinə baxmağa başladı. Bundan o, əks-sədaların sıçradığı səthin xüsusiyyətlərini çıxara bildi. "Biz sadəcə olaraq bu əks-sədaları tərsinə çevirdik" deyir Larson.
Bu yanaşma elm adamlarına GPS qəbuledicisinin altındakı torpaq haqqında öyrənməyə imkan verir - məsələn, torpağın nə qədər rütubətli olduğunu və ya səthdə nə qədər qarın yığıldığını. (Yerə nə qədər çox qar yağsa, əks-səda ilə qəbuledici arasındakı məsafə bir o qədər qısa olar.) GPS stansiyaları qarın dərinliyini ölçmək üçün qar sensoru kimi işləyə bilər, məsələn, hər il qar örtüyünün əsas su ehtiyatı olduğu dağlıq ərazilərdə.
Texnika həm də il boyu qar yağmasını izləyən bir neçə meteoroloji stansiyanın olduğu Arktika və Antarktidada yaxşı işləyir. Hazırda Goldendəki Kolorado Mədən Məktəbində olan Matt Siegfried və həmkarları 2007-ci ildən 2017-ci ilə qədər Qərbi Antarktidada 23 GPS stansiyasında qar yığılmasını öyrəndilər. Onlar dəyişkən qarı birbaşa ölçə bildiklərini tapdılar. Bu, Antarktida buz örtüyünün hər qışda nə qədər qar yığdığını və bunun hər yay əriyənlərlə müqayisəsini qiymətləndirmək istəyən tədqiqatçılar üçün vacib məlumatdır.
4. BATMAĞI HİSSƏ EDİN
GPSbərk zəmində yeri ölçmək üçün bir üsul kimi başlamış ola bilər, lakin suyun səviyyələrindəki dəyişiklikləri izləmək üçün də faydalı olduğu ortaya çıxır.
İyul ayında Kolorado ştatının Boulder şəhərindəki UNAVCO geofizika tədqiqat təşkilatının mühəndisi Con Qaletzka özünü Banqladeşdə, Qanq və Brahmaputra çaylarının qovşağında GPS stansiyaları quraşdırarkən tapdı. Məqsəd çay çöküntülərinin sıxıldığını və torpağın yavaş-yavaş batdığını ölçmək idi - onu tropik siklonlar və dəniz səviyyəsinin qalxması zamanı daşqınlara qarşı daha həssas edir. "GPS bu və daha çox suala cavab vermək üçün heyrətamiz bir vasitədir" dedi Galetzka.
Sonatala adlı əkinçilik icmasında, manqrov meşəsinin kənarında, Qaletzka və onun həmkarları birini qoydular.GPSibtidai məktəbin beton damındakı stansiya. Onlar yaxınlıqda düyü çəltikinə döyülmüş çubuqun üstündə ikinci stansiya qurdular. Əgər yer həqiqətən də batırsa, ikinci GPS stansiyası sanki yerdən yavaş-yavaş çıxır. Və stansiyaların altındakı GPS əks-sədalarını ölçməklə alimlər yağışlı mövsümdə düyü çəltiklərində nə qədər suyun durması kimi faktorları ölçə bilərlər.
GPSqəbuledicilərihətta gelgit ölçənlər kimi fəaliyyət göstərərək okeanoloqlara və dənizçilərə kömək edə bilər. Larson, Alyaskanın Kachemak körfəzindən GPS məlumatları ilə işləyərkən buna rast gəldi. Stansiya tektonik deformasiyanı öyrənmək üçün yaradılmışdı, lakin Larson maraqlı idi, çünki körfəzdə ABŞ-da ən böyük gelgit dəyişiklikləri də var. O, sudan və qəbulediciyə qədər sıçrayan GPS siqnallarına baxdı və gelgit dəyişikliklərini yaxınlıqdakı limanda real gelgit ölçmə cihazı qədər dəqiqliklə izləyə bildi.
Bu, dünyanın uzunmüddətli gelgit ölçmələri olmayan hissələrində faydalı ola bilər, lakin təsadüfənYaxınlıqda GPS stansiyası.
5. ATMOSFERANI TƏHLİL EDİN
Nəhayət,GPSElm adamlarının cəmi bir neçə il əvvələ qədər mümkün hesab etmədiyi şəkildə səma haqqında məlumatı ələ sala bilər. Su buxarı, elektrik yüklü hissəciklər və digər amillər atmosferdə hərəkət edən GPS siqnallarını gecikdirə bilər və bu, tədqiqatçılara yeni kəşflər etməyə imkan verir.
Bir qrup elm adamı istifadə edirGPSatmosferdə yağış və ya qar kimi yağmaq üçün mövcud olan su buxarının miqdarını öyrənmək. Tədqiqatçılar bu dəyişikliklərdən leysan yağışları zamanı göydən nə qədər suyun düşə biləcəyini hesablamaq üçün istifadə ediblər ki, bu da sinoptiklərə Cənubi Kaliforniya kimi yerlərdə daşqınlarla bağlı proqnozlarını dəqiq tənzimləməyə imkan verib. 2013-cü ilin iyul ayında fırtına zamanı meteoroloqlar istifadə etdilərGPSorada quruda hərəkət edən musson rütubətini izləmək üçün məlumatlar, daşqınlardan 17 dəqiqə əvvəl xəbərdarlıq etmək üçün vacib məlumat oldu.
GPSsiqnallarıionosfer kimi tanınan yuxarı atmosferin elektrik yüklü hissəsindən keçərkən də təsirlənir. Alimlər istifadə ediblərGPSməlumatlarıAşağıdakı okean boyunca sunami yarışı kimi ionosferdəki dəyişiklikləri izləmək. (Tsunaminin qüvvəsi atmosferdə ionosferə qədər dalğalanan dəyişikliklər yaradır.) Bu texnika bir gün okeanın o tayında hərəkət edən dalğanın hündürlüyünü ölçən şamandıralardan istifadə edən sunami xəbərdarlığının ənənəvi metodunu tamamlaya bilər. .
Və elm adamları hətta istifadə edərək tam günəş tutulmasının təsirlərini öyrənə bildilərGPS. 2017-ci ilin avqust ayında istifadə etdilərGPSstansiyalarıAyın kölgəsi qitə boyunca hərəkət edərkən atmosferin yuxarı hissəsindəki elektronların sayının necə azaldığını ölçmək üçün ABŞ-da elektronları yaradan işığı söndürdü.
BeləlikləGPSayağınızın altındakı yerin titrəməsindən tutmuş göydən yağan qara qədər hər şey üçün faydalıdır. Şəhər arasında yolunuzu tapmağınıza kömək etməli olan bir şey üçün pis deyil.
Bu məqalə ilk olaraq Annual Reviews-dən müstəqil jurnalist səyi olan Knowable Magazine-də dərc edilmişdir. Xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin.
