为何说GPS不只是导航？
GPS由一组标的目的地球概况发送旌旗灯号的卫星构成,太空中分歧方位的四颗或更多颗卫星同时标的目的您手中的接收器发射旌旗灯号，经由过程测量这些旌旗灯号达到的时候差来确定您所处的位置。GPS的埋没功能也由此而来。
天灾不怕了
2003年，美国科罗拉多大学博尔德分校的地质学家克里斯蒂娜·拉森在研究海说神聊美阿拉斯加7.9级地动的地动波波形时，不测发现地动仪记实下的波形图与距地动震中140千米处的GPS记实下的波形图很一致，地动波的振幅和频率都不异，由此开导了人们用GPS来预警地动的设法。
用GPS来预警地动有很大的优势，现在全球都已经笼盖了GPS卫星，监测几乎是360°无死角；GPS发射的微波波长只有20厘米，能量和切确度都比力高；GPS接收器更新方针位置的速度也很快，每秒可以更新20次以上。也就是说，当人们将需要定位的位置设为震中或板块活动的边缘处时，就可以及时监控地动时代地面是如何移动的。
此后，GPS在监控地动上起头大展身手。在美国，GPS预警已经当作为地动预警系统中的主要手艺方式之一，它不仅能展望地动的震级，还能提前通知离震中较远的城市市平易近，地动是否会影响他们，会在什么时候“达到”他们的城市。智利也一向在扶植其GPS收集，以便更快、更精确地获得地动预警信息。他们的GPS预警系统当作功展望到了2010年8.8级莫尔地动、2014年8.2级伊基克地动和2015年8.3级伊利亚佩尔地动。
GPS还能帮忙我们监控其他天然灾难，好比地动的“孪生兄弟”——火山喷发。
为什么说火山是地动的“孪生兄弟”？因为地动时，地表的猛烈移动会让火山的岩浆也“捋臂张拳”。火山爆发前，当岩浆标的目的地下移动时，凡是也会导致地表移动。是以，地动和火山喷发经常是“形影不离”的。与监测地动时的地表活动相似，经由过程监测火山四周的地表活动状况，研究人员可以领会到岩浆和熔融岩石的流动环境。2018年，夏威夷基拉韦厄火山大爆发之前，研究人员利用GPS监控到火山的哪个部门移动最快，当局操纵这些信息做出了从哪些地域分散居平易近和旅客的决议。
火山爆发之后GPS监测到的数据也很有效。因为旌旗灯号从卫星传到地面的过程中，必需穿偏激山喷射到空气中的火山灰等物质，这样旌旗灯号传布速度和能量将受到影响。经由过程研究旌旗灯号受影响的水平，科学家们可以估量出喷出了几多火山灰以及它们的传布偏向和速度。知道了这些数据后，可以对飞机的飞翔路线做出点窜，使其绕着火山灰飞翔，避免火山灰微粒堵塞喷气策动机的风险。
噪音有效处
前文说过，我们导航时常用的GPS接收器本家儿要接收天上的GPS卫星发射的旌旗灯号，可是不成避免地，卫星发射的微波会有部门散射到地面上，然后再被地面反弹，最后被我们的GPS接收到。以前，我们把这类反射的旌旗灯号归为噪音，经由过程强化卫星直接发射的微波来弱化噪音的影响。但后来，科学家发现，这类噪音也有感化。
2005年，拉森起头不雅察地面反射的旌旗灯号频率，并测验考试将反射旌旗灯号和直接达到接收器的旌旗灯号分手开来。她发现，经由过程阐发反射旌旗灯号的速度和能量可以判定地面四周的环境，好比地表上积了几多雪。地面上的雪越多，反响和接收器之间的距离就越短。GPS接收器可以作为积雪传感器来测量积雪深度。
此刻，这个方式已经在海说神聊极和南极运用起来了。美国科罗拉多矿业学院的地质学家马特·齐格弗里德运用西南极洲的23个GPS站的数据，阐发了2007年到2017年的积雪环境。南北极没有成立任何景象形象监测站，科学家们找不到这些年的景象形象陈述，但有了这个方式，他们可以阐发出南北极年降雪量的转变了。经由过程比力年降雪量的转变，可以评估全球变暖的影响，再与南北极每年融化的雪量一对比，南北极冰盖还能再支撑几多年，也有了更可托的展望数据。
除了监测地表雪量的转变，GPS在监测地下水位的转变方面也很有效。
2019年7月，结合国教科文组织下辖的地球物理研究所的物理学家约翰·盖尔兹卡在孟加拉国的恒河和布拉马普特拉河的交壤处安装了一排排的GPS接收器，远远看去就像一排排的防护林，它们的感化其实跟防护林也很相似。这个处所土质松散，河道冲刷感化强，是以洪水频发。盖尔兹卡安装这些GPS的目标是测量河道底部土质是否健壮，地盘是否鄙人沉以及河道水深的转变，这有助于监测该地域洪水的爆发时候和寻找轻易蒙受洪水袭击的处所。经由过程测量分歧处所的GPS接收到的噪音时候差，科学家将能判定河道和地面的水深。
天上有转变
与火山灰的反对感化相似，大气中的水蒸气、带电粒子和其他物质同样会影响GPS旌旗灯号在大气中的传布，这使得研究人员有了新的发现。
经由过程GPS来计较大气中的水蒸气量，可以展望降水量。2013年7月，加州理工学院的景象形象学家安吉林·穆尔操纵GPS数据跟踪了大气中一股足以形当作暴雨的水汽的移动轨迹。当他发现这股水汽从海洋标的目的山地移动时，他实时标的目的山平易近提出了示警。17分钟后，山洪爆发了。
离地面60千米以上的大气层充溢着很多带电的电子和离子，我们称之为电离层。GPS旌旗灯号在穿过电离层时会被散射和折射，传递偏向和速度也会受到影响，科学家们可以操纵GPS的数据来跟踪电离层的转变。而海啸发生时发生的庞大力量会导致电离层的粒子活动加快，带电环境发生改变，也就是说当GPS检测到电离层发生转变时，很可能预示着海啸即将发生。科学家运用这个方式当作功展望了2006年俄罗斯千岛群岛、2011年日本东海说神聊町和2012年加拿大海达瓜伊岛的三次海啸。
科学家甚至可以或许操纵GPS研究日全食的影响。2017年8月，美国国度地球物理研究所的研究人员利用美国各地的GPS站的数据，计较了电离层的电子数目的转变，他们发现，当月球遮挡太阳光时，电离层的电子数目会大幅下降，将影响包罗GPS旌旗灯号内的所有电磁波旌旗灯号的接收。
地动预警、火山监控、地下水监测、大气转变追踪……当您在茂密丛林、冰天雪地和暴风暴雨中利用GPS时，也许会听到“GPS旌旗灯号弱”的提醒，这是因为四周存在很多反对旌旗灯号的工具和接收到良多干扰噪音，但您不会知道，本来这些干扰我们导航的“声音”中，竟然藏着这么多信息。
- 发表于 2020-08-19 02:00
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