Новые карты повысят точность GPS и позволят специалистам лучше отслеживать космическую погоду. С помощью карт ученые смогут точнее проводить краткосрочные прогнозирования солнечных бурь и исследовать ионосферные возмущения, вызванные магнитной бурей, которые приводят к появлению аномальных сигналов.
Ионосфера — это ионизированный слой верхней атмосферы. расположенная на высоте 50-1500 километровЭто область разреженной слабоионизированной плазмы, которая состоит из нейтральных атомов, свободных электронов и положительно и отрицательно заряженных ионов. Эта плазма является идеальной средой для распространения и отражения радиоволн, преимущественно за счет свободных электронов.
Количество электронов в ионосфере изменяется под влиянием солнечной активности. Массовое исчезновение электронов приводит к образованию больших зон с низкой концентрацией частиц, вызывающих искажения радиосигналов. спутниковых систем навигацииПодобные системы, как GPS или ГЛОНАСС, могут вызывать погрешности при определении местоположения.
Для исправления этих отклонений специалисты применяют приемники высококачественных наземных станций, предоставляющих карты общего содержания электронов в ионосфере. Однако эти станции размещены в разных точках планеты, на расстоянии тысяч километров друг от друга, а также в различных часовых поясах, что… порождает в их данных неточностиТакое оборудование отсутствует не везде, поэтому возникают трудности при создании полноценных карт ионосферы.
Группа программистов Google Search, возглавляемая Брайаном Уильямсом, Brian WilliamsУченые разработали метод для повышения точности и полноты карт ионосферы. опубликованной в журнале Nature.
В исследовании Уильямс с соавторами проанализировали сведения от 40 миллионов смартфонов на базе Android для выяснения влияния движения заряженных частиц в ионосфере на время передачи радиосигналов между каждым телефоном и спутниками GPS. Раньше такой метод считался неэффективным из-за больших помех, создаваемых телефонами (в 30 раз больше, чем у специальных станций GPS-мониторинга).
Ученые решили эту проблему, используя данные с приемников смартфонов, которые принимают сигнал спутников GPS.
В результате работы инженерам удалось обнаружить . плазменные пузыриНад Индией и Южной Америкой происходит аномальное атмосферное явление, нарушающее спутниковую связь и системы GPS, создавая помехи в ионосфере. Профильные приборы затруднительно обнаруживают это явление. Кроме того, с помощью данных смартфонов инженеры выявили среднеширотный ионосферный провал над Европой, определив его глубину и форму.
Google собирается использовать новый метод для повышения точности определения местоположения телефонов с Android — погрешность GPS может уменьшиться до нескольких метров. Этот способ будет полезен и ученым: им удастся проводить краткосрочные прогнозы солнечных бурь, отслеживать возмущения ионосферы, вызванные магнитными бурями, извержениями вулканов, землетрясениями, цунами и запуском ракет.
У метода команды Уильямса есть недостаток: для его работы нужны территории с покрытием GSM-сетей, что не подходит для некоторых малонаселенных мест, где смартфоны людям не требуются. Также проблема возникает с океанами: непрерывный мониторинг ионосферы там подразумевает постоянное наличие пользователей со смартфонами. Авторы научной статьи указали, что в будущем планируют использовать телефоны пассажиров авиакомпаний и паромов — такой способ заполнит пробелы данных над океанами.