Sampeyan bisa uga mikir yen sampeyan ahli navigasi liwat lalu lintas kutha, smartphone ing sisih sampeyan. Sampeyan bisa uga munggah gunung karo apiranti GPSkanggo golek dalan liwat backcountry. Nanging sampeyan mbokmenawa isih bakal kaget ing kabeh ikuGPS-sistem posisi global sing ndasari kabeh navigasi modern-bisa ditindakake.
GPSkasusun saka rasi lintang satelit sing ngirim sinyal menyang lumahing bumi. A dhasarpanrima GPS, kaya sing ana ing smartphone sampeyan, nemtokake sampeyan lagi ing ngendi - ing jarak 1 nganti 10 meter - kanthi ngukur wektu tekan sinyal saka papat utawa luwih satelit. Kanthi luwih apik (lan luwih larang)panrima GPS, para ilmuwan bisa nemtokake lokasi nganti sentimeter utawa malah milimeter. Nggunakake informasi sing apik, bebarengan karo cara anyar kanggo nganalisa sinyal, peneliti nemokake manawa GPS bisa nyritakake luwih akeh babagan planet kasebut tinimbang sing dikira.
Swara dasawarsa pungkasan, luwih cepet lan luwih akuratpiranti GPSwis ngidini para ilmuwan kanggo madhangi carane lemah gerakane nalika lindhu gedhe.GPSwis nyebabake sistem peringatan sing luwih apik kanggo bencana alam kayata banjir bandhang lan letusan gunung berapi. Lan peneliti malah wis MacGyvered sawetarapanrima GPSdadi sensor salju, pengukur pasang surut lan alat sing ora dikarepake kanggo ngukur Bumi.
"Wong-wong ngira aku edan nalika miwiti ngomong babagan aplikasi kasebut," ujare Kristine Larson, ahli geofisika ing Universitas Colorado Boulder sing wis mimpin akeh panemuan lan nulis babagan kasebut ing Review Tahunan 2019 Bumi lan Ilmu Planet. "Inggih, ternyata kita bisa nindakake."
Ing ngisor iki sawetara perkara sing nggumunake para ilmuwan sing nembe ngerti yen bisa ditindakakeGPS.
1. RASA LIND
Wis pirang-pirang abad geoscientists ngandelake seismometer, sing ngukur sepira goyangane lemah, kanggo netepake sepira gedhene lan sepira alane lindhu.GPSpanrima dadi tujuan sing beda-kanggo nglacak pangolahan geologi sing kedadeyan ing skala sing luwih alon, kayata tingkat lempeng kerak bumi sing gedhe banget ing proses sing dikenal minangka tektonik lempeng. DadiGPSbisa uga ngandhani para ilmuwan babagan kacepetan ing sisih ngelawan saka San Andreas Fault sing creeping saben liyane, nalika seismometer ngukur lemah goyang nalika kesalahan California pecah nalika gempa.
Paling peneliti mikir singGPSmung ora bisa ngukur lokasi kanthi tepat, lan cukup cepet, supaya migunani kanggo ngevaluasi lindhu. Nanging ternyata para ilmuwan bisa ngetokake informasi ekstra saka sinyal sing dikirimake satelit GPS menyang Bumi.
Sinyal kasebut teka ing rong komponen. Salah siji seri unik siji lan nul, dikenal minangka kode, sing sabenGPSsatelit ngirim. Kapindho yaiku sinyal "pembawa" dawa gelombang sing luwih cendhek sing ngirim kode saka satelit. Amarga sinyal operator nduweni dawa gelombang sing luwih cendhek-mung 20 sentimeter-dibandhingake karo dawa gelombang kode sing luwih dawa, sing bisa puluhan utawa atusan meter, sinyal operator kasebut menehi cara resolusi dhuwur kanggo nemtokake titik ing permukaan bumi. Ilmuwan, surveyor, militer lan liya-liyane asring mbutuhake lokasi GPS sing tepat, lan kabeh sing dibutuhake yaiku panrima GPS sing luwih rumit.
Engineers uga wis nambah tingkat ingGPSpanrima nganyari lokasi, tegese padha bisa refresh piyambak minangka asring minangka 20 kaping detik utawa liyane. Sawise peneliti nyadari yen bisa njupuk pangukuran sing tepat kanthi cepet, mula nggunakake GPS kanggo nliti kepriye gerakane lemah nalika ana lindhu.
Ing taun 2003, ing salah sawijining studi pisanan, Larson lan kanca-kancane nggunakake panrima GPS sing dipasang ing sisih kulon Amerika Serikat kanggo nyinaoni kepriye owah-owahan lemah nalika ombak seismik saka lindhu 7,9 ing Alaska. Ing taun 2011, peneliti bisa njupuk data GPS babagan lindhu magnitudo 9.1 sing ngrusak Jepang lan nuduhake yen dhasar segara wis owah 60 meter nalika gempa kasebut.
Dina iki, para ilmuwan nggoleki luwih akeh babagan caranedata GPSbisa mbantu wong-wong mau kanthi cepet netepake lindhu. Diego Melgar saka Universitas Oregon ing Eugene lan Gavin Hayes saka US Geological Survey ing Golden, Colorado, retrospectively sinau 12 lindhu gedhe kanggo ndeleng yen padha bisa ngomong, ing sawetara detik wiwit lindhu, mung carane gedhe iku bakal njaluk. Kanthi nyakup informasi saka stasiun GPS ing cedhak episentrum lindhu, para ilmuwan bisa nemtokake ing 10 detik apa lindhu kasebut bakal ngrusak magnitudo 7 utawa magnitudo 9 sing ngrusak kabeh.
Peneliti ing sadawane US West Coast malah wis nggabungakeGPSmenyang sistem peringatan dini lindhu, sing ndeteksi lemah goyang lan menehi kabar marang wong-wong ing kutha-kutha sing adoh manawa guncangan bakal cepet. Lan Chile wis mbangun sawijiningGPSjaringan supaya informasi luwih akurat luwih cepet, kang bisa bantuan ngetung apa lindhu cedhak pesisir kamungkinan kanggo generate tsunami utawa ora.
2. MONITORING GUNUNG GUNUNG
Ngluwihi lindhu, kacepetan sakaGPSmbantu pejabat nanggapi luwih cepet kanggo bencana alam liyane nalika kedadeyan.
Akeh observatorium gunung geni, contone, duweGPSpanrima arrayed watara gunung padha ngawasi, amarga nalika magma wiwit owah-owahan ing lemah sing asring nimbulaké lumahing kanggo owah-owahan uga. Kanthi ngawasi carane stasiun GPS ing saubengé gunung geni munggah utawa nglelebke liwat wektu, peneliti bisa njaluk idea luwih bab ngendi rock molten mili.
Sadurunge letusan gedhe taun kepungkur saka gunung Kilauea ing Hawaii, peneliti digunakakeGPSkanggo mangerteni bagian endi gunung geni sing owah paling cepet. Pejabat nggunakake informasi kasebut kanggo mbantu mutusake wilayah sing kudu dievakuasi.
data GPSuga bisa migunani sanajan gunung geni njeblug. Amarga sinyal kasebut pindhah saka satelit menyang lemah, dheweke kudu ngliwati materi apa wae sing diluncurake gunung geni menyang udhara. Ing 2013, sawetara kelompok riset sinaudata GPSsaka jeblugan gunung Redoubt ing Alaska patang taun sadurungé lan ketemu sing sinyal dadi kleru sakcepete sawise jeblugan wiwit.
Kanthi nyinaoni distorsi kasebut, para ilmuwan bisa ngira sepira awu sing dibuwang lan sepira cepete lelungan kasebut. Ing koran sabanjure, Larson nyebat "cara anyar kanggo ndeteksi bulu vulkanik."
Dheweke lan kanca-kancane wis ngupayakake cara kanggo nindakake iki kanthi macem-macem smartphonepanrima GPStinimbang panrima ilmiah sing larang. Iki bisa ngidini para ahli vulkanologi nyiyapake jaringan GPS sing relatif murah lan ngawasi gumpalan awu nalika munggah. Bulu vulkanik minangka masalah gedhe kanggo pesawat, sing kudu mabur ngubengi awu tinimbang resiko partikel 'macet mesin jet.
3. PROBE SALJU
Sawetara nggunakake paling ora dikarepke sakaGPSasalé saka bagéan sing paling messiest sinyal-bagean sing mumbul saka lemah.
A khaspanrima GPS, kaya sing ana ing smartphone sampeyan, biasane njupuk sinyal sing langsung tekaGPSsatelit overhead. Nanging uga njupuk sinyal sing mumbul ing lemah sing sampeyan lakoni lan katon ing smartphone sampeyan.
Wis pirang-pirang taun, para ilmuwan ngira sinyal sing dibayangke iki ora liya mung swara, kaya gema sing ngrusak data lan nggawe angel ngerteni apa sing kedadeyan. Nanging udakara 15 taun kepungkur, Larson lan liya-liyane wiwit mikir apa bisa njupuk kauntungan saka gema ing panrima GPS ilmiah. Dheweke wiwit ndeleng frekuensi saka sinyal sing dibayangke saka lemah lan carane sing digabungake karo sinyal sing wis teka langsung ing panrima. Saka iku dheweke bisa nyimpulake kuwalitas saka lumahing sing gema wis mumbul mati. "Kita mung mbalikke-engineered gema kasebut," ujare Larson.
Pendekatan iki ngidini para ilmuwan sinau babagan lemah ing sangisore panrima GPS-contone, sepira kelembapan sing ana ing lemah utawa jumlah salju sing dikumpulake ing permukaan. (Sing luwih salju tiba ing lemah, luwih cendhek jarak antarane gema lan panrima.) Stasiun GPS bisa digunakake minangka sensor salju kanggo ngukur kedalaman salju, kayata ing wilayah pegunungan sing snowpack minangka sumber banyu utama saben taun.
Teknik kasebut uga dianggo kanthi apik ing Arktik lan Antartika, ing ngendi ana sawetara stasiun cuaca sing ngawasi salju salju ing saindhenging taun. Matt Siegfried, saiki ing Colorado School of Mines ing Golden, lan kanca-kancane sinau akumulasi salju ing 23 stasiun GPS ing Antartika Kulon saka 2007 nganti 2017. Dheweke nemokake yen bisa langsung ngukur salju sing ganti. Iku informasi penting kanggo peneliti looking kanggo netepke carane akeh salju ing Antartika es sheet mbangun munggah saben mangsa-lan carane sing mbandhingaké karo apa leleh adoh saben mangsa panas.
4. RASA A SINKING
GPSbisa uga diwiwiti minangka cara kanggo ngukur lokasi ing lemah sing padhet, nanging ternyata uga migunani kanggo ngawasi owah-owahan ing tingkat banyu.
Ing wulan Juli, John Galetzka, insinyur ing organisasi riset geofisika UNAVCO ing Boulder, Colorado, nemokake dheweke nginstal stasiun GPS ing Bangladesh, ing persimpangan kali Gangga lan Brahmaputra. Tujuane kanggo ngukur manawa endapan kali wis kompak lan lemah alon-alon ambruk - dadi luwih rentan kanggo banjir nalika siklon tropis lan munggahe permukaan laut. "GPS minangka alat sing apik tenan kanggo njawab pitakonan iki lan liya-liyane," ujare Galetzka.
Ing sawijining komunitas tani sing diarani Sonatala, ing pinggir alas bakau, Galetzka lan kanca-kancane nyelehake siji.GPSstasiun ing atap beton sekolah dhasar. Dheweke nggawe stasiun nomer loro ing cedhake, ing ndhuwur rod sing dipalu menyang sawah. Yen lemah pancen ambles, stasiun GPS kapindho bakal katon kaya alon-alon metu saka lemah. Lan kanthi ngukur gema GPS ing ngisor stasiun, para ilmuwan bisa ngukur faktor kayata jumlah banyu sing ana ing sawah nalika musim udan.
panrima GPSmalah bisa mbantu oseanografer lan pelaut, kanthi tumindak minangka pengukur pasang surut. Larson kesandhung nalika nggarap data GPS saka Teluk Kachemak, Alaska. Stasiun iki diadegaké kanggo nyinaoni deformasi tektonik, nanging Larson penasaran amarga teluk kasebut uga nduweni variasi pasang surut paling gedhe ing Amerika Serikat. Dheweke katon ing sinyal GPS sing mumbul saka banyu lan nganti panrima, lan bisa kanggo trek owah-owahan pasangsurut meh minangka akurat minangka ukuran pasang nyata ing pelabuhan toko.
Iki bisa migunani ing bagean ing donya sing ora duwe ukuran pasang surut jangka panjang - nanging kelakon duweStasiun GPS cedhak.
5. ANALISIS SUASANA
Akhire,GPSbisa nggodha informasi babagan langit nduwur sirah, kanthi cara sing ora dikira para ilmuwan mung sawetara taun kepungkur. Uap banyu, partikel sing diisi listrik, lan faktor liyane bisa nundha sinyal GPS sing lelungan liwat atmosfer, lan ngidini peneliti nggawe panemuan anyar.
Siji klompok ilmuwan nggunakakeGPSkanggo nyinaoni jumlah uap banyu ing atmosfer sing kasedhiya kanggo precipitate metu minangka udan utawa salju. Para panaliti nggunakake owah-owahan kasebut kanggo ngetung jumlah banyu sing bakal tiba saka langit nalika udan deres, saéngga para peramal bisa nyetel prediksi banjir kilat ing papan kaya California Kidul. Sajrone badai Juli 2013, ahli meteorologi digunakakeGPSdata kanggo nglacak Kelembapan monsoonal obah onshore ana, kang dadi informasi wigati kanggo nerbitake bebaya 17 menit sadurunge banjir bandhang.
sinyal GPSuga kena pengaruh nalika lelungan liwat bagean sing diisi listrik ing atmosfer ndhuwur, sing dikenal minangka ionosfer. Ilmuwan wis digunakakedata GPSkanggo nglacak owah-owahan ing ionosfer minangka balapan tsunami nyabrang segara ing ngisor iki. (Kekuwatan tsunami ngasilake owah-owahan ing atmosfer sing ripple nganti tekan ionosfer.) Teknik iki bisa nglengkapi metode tradisional peringatan tsunami, sing nggunakake pelampung sing ana ing samodra kanggo ngukur dhuwure gelombang sing mlaku. .
Lan para ilmuwan malah bisa nyinaoni efek saka grahana matahari total nggunakakeGPS. Ing Agustus 2017, padha digunakakestasiun GPStengen Amerika Serikat kanggo ngukur carane jumlah elektron ing atmosfer ndhuwur dropped minangka bayangan rembulan dipindhah tengen bawana, dimming cahya sing digunakake elektron.
DadiGPSmigunani kanggo kabeh saka lemah goyang ing ngisor sikilmu kanggo salju tiba saka langit. Ora ala kanggo soko sing mung mestine kanggo mbantu golek dalan tengen kutha.
Artikel iki wiwitane muncul ing Majalah Knowable, sawijining usaha jurnalistik independen saka Tinjauan Tahunan. Mlebu kanggo newsletter.
