GPS ले तपाईले सोचे भन्दा बढी गरिरहेको छ

तपाईले सोच्न सक्नुहुन्छ कि तपाई शहरको ट्राफिक, तपाईको छेउमा स्मार्टफोन मार्फत नेभिगेट गर्ने विशेषज्ञ हुनुहुन्छ। तपाईं पनि एक संग पदयात्रा गर्न सक्नुहुन्छGPSउपकरणब्याककन्ट्री मार्फत आफ्नो बाटो फेला पार्न। तर तपाई सायद अझै पनि ती सबै चीजहरूमा छक्क पर्नुहुनेछGPS- ग्लोबल पोजिसनिङ सिस्टम जसले सबै आधुनिक नेभिगेसनलाई निहित गर्दछ - गर्न सक्छ।

GPSपृथ्वीको सतहमा संकेतहरू पठाउने उपग्रहहरूको तारामण्डल हुन्छ। एक आधारभूतGPSरिसीभर, तपाईंको स्मार्टफोनमा जस्तै, तपाईं कहाँ हुनुहुन्छ भनेर निर्धारण गर्दछ - लगभग 1 देखि 10 मिटर भित्र - चार वा बढी उपग्रहहरूबाट संकेतहरूको आगमन समय मापन गरेर। फ्यान्सियर (र अधिक महँगो) संगGPSरिसीभरहरू, वैज्ञानिकहरूले तिनीहरूको स्थानहरू सेन्टिमिटर वा मिलिमिटरसम्म पनि देखाउन सक्छन्। संकेतहरूको विश्लेषण गर्ने नयाँ तरिकाहरूका साथसाथै त्यो सूक्ष्म जानकारीको प्रयोग गरेर, अन्वेषकहरूले पत्ता लगाएका छन् कि GPS ले उनीहरूलाई सुरुमा सोचेको भन्दा धेरै ग्रहको बारेमा बताउन सक्छ।

पछिल्लो दशकमा, छिटो र अधिक सटीकGPSउपकरणहरूठूला भूकम्पका बेला जमिन कसरी सर्छ भन्ने प्रकाश पार्न वैज्ञानिकहरूलाई अनुमति दिएको छ।GPSप्राकृतिक प्रकोपहरू जस्तै फ्ल्याश बाढी र ज्वालामुखी विस्फोटहरूको लागि राम्रो चेतावनी प्रणालीको नेतृत्व गरेको छ। र अनुसन्धानकर्ताहरूले म्याकगाइभर पनि गरेका छन्GPSरिसीभरहरूहिउँ सेन्सरहरू, टाइड गेजहरू र पृथ्वी नाप्नका लागि अन्य अप्रत्याशित उपकरणहरूको रूपमा काम गर्न।

कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालयका भूभौतिकशास्त्री क्रिस्टिन लार्सन भन्छिन्, "मानिसहरूले म पागल हुँ जब मैले यी अनुप्रयोगहरूको बारेमा कुरा गर्न थालेँ" भन्छिन्, जसले धेरै खोजहरूको नेतृत्व गरिसकेका छन् र पृथ्वी र ग्रह विज्ञानको 2019 वार्षिक समीक्षामा लेखेका छन्। "ठीक छ, हामीले यो गर्न सक्षम थियौं।"

 

यहाँ केहि आश्चर्यजनक चीजहरू छन् जुन वैज्ञानिकहरूले भर्खरै महसुस गरेका छन् कि उनीहरूले गर्न सक्छन्GPS.

1. भूकम्पको महसुस गर्नुहोस्

शताब्दीयौंदेखि भूवैज्ञानिकहरूले भूकम्प कति ठूलो र कति खराब छ भनी मापन गर्न जमिन कति हल्लिरहेको छ भनेर मापन गर्ने सिस्मोमिटरमा भर परेका छन्।GPSरिसिभरहरूले एउटा फरक उद्देश्य प्रदान गर्‍यो - धेरै ढिलो स्केलमा हुने भौगोलिक प्रक्रियाहरू ट्र्याक गर्न, जस्तै कि प्लेट टेक्टोनिक्स भनिने प्रक्रियामा पृथ्वीको ठूला क्रस्टल प्लेटहरू एकअर्कालाई पीस गर्ने दर। त्यसैलेGPSवैज्ञानिकहरूलाई सान एन्ड्रियास फल्टको विपरित पक्षहरू एकअर्काको छेउमा गुडिरहेको गति बताउन सक्छ, जबकि सिस्मोमिटरहरूले क्यालिफोर्नियाको गल्ती भूकम्पमा फुट्दा जमिन हल्लिरहेको नाप्छन्।

धेरै शोधकर्ताहरूले सोचेका छन्GPSकेवल स्थानहरू पर्याप्त रूपमा मापन गर्न सकेन, र छिटो पर्याप्त रूपमा, भूकम्पको आकलन गर्न उपयोगी हुन। तर यो पत्ता लाग्यो कि वैज्ञानिकहरूले GPS उपग्रहहरूले पृथ्वीमा पठाउने संकेतहरूबाट अतिरिक्त जानकारी निचोड गर्न सक्छन्।

ती संकेतहरू दुई भागहरूमा आइपुग्छन्। एउटा एक र शून्यको अद्वितीय श्रृंखला हो, जसलाई कोड भनिन्छ, जुन प्रत्येकGPSउपग्रह प्रसारण। दोस्रो छोटो तरंगदैर्ध्य "वाहक" संकेत हो जसले स्याटेलाइटबाट कोड पठाउँछ। किनकी वाहक संकेतको छोटो तरंग दैर्ध्य छ - केवल 20 सेन्टिमिटर - कोडको लामो तरंग दैर्ध्यको तुलनामा, जुन दसौं वा सयौं मिटर हुन सक्छ, वाहक संकेतले पृथ्वीको सतहमा एक स्थान चिन्ने उच्च-रिजोल्युसन तरिका प्रदान गर्दछ। वैज्ञानिकहरू, सर्वेक्षकहरू, सेना र अरूहरूलाई प्रायः धेरै सटीक GPS स्थान चाहिन्छ, र यसले सबै लिन्छ अझ जटिल GPS रिसीभर।

इन्जिनियरहरूले पनि दरमा सुधार गरेका छन्GPSरिसीभरहरूले आफ्नो स्थान अपडेट गर्छन्, जसको मतलब तिनीहरूले सेकेन्डमा २० पटक वा सोभन्दा बढी पटक आफूलाई ताजा गर्न सक्छन्। एक पटक शोधकर्ताहरूले महसुस गरे कि उनीहरूले यति चाँडै सटीक मापन लिन सक्छन्, उनीहरूले भूकम्पको समयमा जमीन कसरी सर्छ भनेर जाँच गर्न GPS प्रयोग गर्न थाले।

2003 मा, आफ्नो प्रकारको पहिलो अध्ययनमा, लार्सन र उनका सहकर्मीहरूले अलास्कामा 7.9 म्याग्निच्युडको भूकम्पबाट भूकंपीय छालहरू उठ्दा जमिन कसरी सरेको छ भनी अध्ययन गर्न पश्चिमी संयुक्त राज्य अमेरिकामा जडित GPS रिसिभरहरू प्रयोग गरे। 2011 सम्ममा, अनुसन्धानकर्ताहरूले जापानलाई ध्वस्त पार्ने 9.1 म्याग्निच्युडको भूकम्पमा GPS डाटा लिन र भूकम्पको समयमा समुद्रीतला 60 मिटर सरेको देखाउन सक्षम भए।

आज, वैज्ञानिकहरूले कसरी अझ व्यापक रूपमा हेरिरहेका छन्GPSडाटाउनीहरूलाई भूकम्पको द्रुत मूल्यांकन गर्न मद्दत गर्न सक्छ। युजीनस्थित ओरेगन विश्वविद्यालयका डिएगो मेलगर र गोल्डेन, कोलोराडोमा रहेको अमेरिकी भूगर्भ सर्वेक्षणका गेभिन हेसले भूकम्प सुरु भएको केही सेकेण्डभित्रै कति ठूलो हुन्छ भनी बताउन सक्ने गरी १२ वटा ठूला भूकम्पको अध्ययन गरे। भूकम्पको केन्द्रविन्दु नजिकका जीपीएस स्टेशनहरूबाट जानकारी समावेश गरेर, वैज्ञानिकहरूले भूकम्प 7 म्याग्निच्युड वा पूर्ण विनाशकारी म्याग्निच्युड 9 हो कि भनेर 10 सेकेन्ड भित्र निर्धारण गर्न सक्थे।

यूएस वेस्ट कोस्टका अन्वेषकहरूले पनि समावेश गर्दै आएका छन्GPSतिनीहरूको नयाँ भूकम्पको प्रारम्भिक चेतावनी प्रणालीमा, जसले भू-कम्पहरू पत्ता लगाउँदछ र टाढाका शहरहरूमा मानिसहरूलाई चाँडै हल्लाउन सक्छ कि भनेर सूचित गर्दछ। र चिलीले यसको निर्माण गरिरहेको छGPSसञ्जाललाई अझ छिटो छिटो थप सटीक जानकारी प्राप्त गर्न, जसले तट नजिकको भूकम्पले सुनामी उत्पन्न गर्ने सम्भावना छ वा छैन भनेर गणना गर्न मद्दत गर्न सक्छ।

 

2. ज्वालामुखी निगरानी गर्नुहोस्

भूकम्पभन्दा परको गतिGPSअधिकारीहरूलाई अन्य प्राकृतिक प्रकोपहरू देखा पर्दा छिटो प्रतिक्रिया दिन मद्दत गर्दैछ।

उदाहरणका लागि, धेरै ज्वालामुखी वेधशालाहरू छन्GPSरिसीभरहरू पहाडहरूको वरिपरि एरे हुन्छन् तिनीहरूले निगरानी गर्छन्, किनभने जब म्याग्मा भूमिगत सार्न थाल्छ जसले प्रायः सतहलाई पनि सर्ने कारण दिन्छ। ज्वालामुखी वरपरका GPS स्टेशनहरू समयसँगै कसरी उठ्छन् वा डुब्छन् भनेर निगरानी गरेर, अनुसन्धानकर्ताहरूले पग्लिएको चट्टान कहाँ बगिरहेको छ भन्ने बारे अझ राम्रो विचार प्राप्त गर्न सक्छन्।

गत वर्ष हवाईमा किलाउआ ज्वालामुखीको ठूलो विस्फोट हुनु अघि, अनुसन्धानकर्ताहरूले प्रयोग गरेGPSज्वालामुखीको कुन भागहरू सबैभन्दा छिटो सर्दै थिए भनेर बुझ्न। अधिकारीहरूले ती जानकारी प्रयोग गरी कुन क्षेत्रका बासिन्दाहरूलाई हटाउने भनेर निर्णय गर्न मद्दत गरे।

GPSडाटाज्वालामुखी विस्फोट भएपछि पनि उपयोगी हुन सक्छ। किनकि संकेतहरू उपग्रहहरूबाट जमिनमा जान्छन्, तिनीहरूले ज्वालामुखीले हावामा बाहिर निस्कने जुनसुकै सामग्रीबाट गुज्रनुपर्छ। 2013 मा, धेरै अनुसन्धान समूहहरूले अध्ययन गरेGPSडाटाचार वर्ष पहिले अलास्काको रेडाउट ज्वालामुखीको विष्फोटबाट र विष्फोट सुरु भएलगत्तै संकेतहरू विकृत भएको पत्ता लाग्यो।

विकृतिहरू अध्ययन गरेर, वैज्ञानिकहरूले अनुमान गर्न सक्थे कि कति खरानी बाहिर निस्क्यो र कति छिटो यात्रा गरिरहेको थियो। अर्को लेखमा, लार्सनले यसलाई "ज्वालामुखी प्लमहरू पत्ता लगाउने नयाँ तरिका" भने।

उनी र उनका सहकर्मीहरूले स्मार्टफोन-विविधताको साथ यो गर्ने तरिकाहरूमा काम गरिरहेका छन्GPSरिसीभरहरूमहँगो वैज्ञानिक रिसीभरहरू भन्दा। यसले ज्वालामुखी विशेषज्ञहरूलाई अपेक्षाकृत सस्तो GPS नेटवर्क सेटअप गर्न र खरानीको प्वालहरू बढ्दै जाँदा निगरानी गर्न सक्षम बनाउन सक्छ। ज्वालामुखी प्लमहरू हवाइजहाजहरूका लागि ठूलो समस्या हो, जसले तिनीहरूको जेट इन्जिनहरूमा कणहरू रोकिने जोखिमको सट्टा खरानीको वरिपरि उड्नुपर्दछ।

 

3. हिउँ जाँच गर्नुहोस्

को केहि अप्रत्याशित प्रयोगहरूGPSयसको संकेतको सबैभन्दा गडबड भागहरूबाट आउँछ - भागहरू जुन जमिनबाट उछालिन्छ।

एक सामान्यGPSरिसीभर, तपाईको स्मार्टफोनमा जस्तै, प्राय जसो सिधैबाट आउने संकेतहरू उठाउँछन्GPSमाथि उपग्रहहरू। तर यसले संकेतहरू पनि उठाउँछ जुन जमिनमा तपाईं हिड्दै हुनुहुन्छ र तपाईंको स्मार्टफोनमा प्रतिबिम्बित भएको छ।

धेरै वर्षसम्म वैज्ञानिकहरूले सोचेका थिए कि यी प्रतिबिम्बित संकेतहरू आवाज मात्र होइनन्, एक प्रकारको प्रतिध्वनि जसले डेटालाई हिलो बनाउँछ र के भइरहेको छ भनेर पत्ता लगाउन गाह्रो बनायो। तर लगभग 15 वर्ष पहिले लार्सन र अन्यहरूले वैज्ञानिक जीपीएस रिसीभरहरूमा प्रतिध्वनिहरूको फाइदा लिन सक्छन् कि भनेर सोच्न थाले। उनले जमिनबाट प्रतिबिम्बित हुने सिग्नलहरूको फ्रिक्वेन्सीहरू हेर्न थालिन् र कसरी ती सिग्नलहरू सिधै रिसीभरमा आइपुगेका थिए। त्यसबाट उसले सतहको गुणहरू निकाल्न सक्छ जुन प्रतिध्वनिहरू उछालिएको थियो। "हामीले भर्खर ती प्रतिध्वनिहरू रिभर्स-इन्जिनियर गरेका छौं," लार्सन भन्छन्।

यस दृष्टिकोणले वैज्ञानिकहरूलाई GPS रिसीभरको मुनिको जमिनको बारेमा जान्न अनुमति दिन्छ - उदाहरणका लागि माटोमा कति ओसिलो छ वा सतहमा कति हिउँ जम्मा भएको छ। (जति धेरै हिउँ जमिनमा झर्छ, इको र रिसिभर बीचको दूरी कम हुन्छ।) GPS स्टेशनहरूले हिउँको गहिराइ मापन गर्न स्नो सेन्सरको रूपमा काम गर्न सक्छन्, जस्तै पहाडी क्षेत्रहरूमा जहाँ स्नोप्याक प्रत्येक वर्ष प्रमुख जलस्रोत हो।

यो प्रविधिले आर्कटिक र अन्टार्कटिकामा पनि राम्रोसँग काम गर्छ, जहाँ वर्षभरि हिमपातको निगरानी गर्ने केही मौसम स्टेशनहरू छन्। म्याट सिगफ्राइड, अहिले गोल्डेनको कोलोराडो स्कूल अफ माइन्समा, र उनका सहकर्मीहरूले २००७ देखि २०१७ सम्म पश्चिम अन्टार्कटिकाका २३ जीपीएस स्टेशनहरूमा हिउँ जम्मा भएको अध्ययन गरे। उनीहरूले परिवर्तन भएको हिउँलाई प्रत्यक्ष रूपमा मापन गर्न सक्ने फेला पारे। अन्टार्कटिक बरफको पानाले प्रत्येक जाडोमा कति हिउँ जम्मा गर्छ — र प्रत्येक गर्मीमा पग्लिने कुरासँग कसरी तुलना गर्छ भनेर मूल्याङ्कन गर्न खोज्ने अनुसन्धानकर्ताहरूको लागि यो महत्त्वपूर्ण जानकारी हो।

 

 

4. डुबिरहेको महसुस गर्नुहोस्

GPSठोस जमिनमा स्थान मापन गर्ने तरिकाको रूपमा सुरु भएको हुन सक्छ, तर यो पानीको स्तरमा हुने परिवर्तनहरू अनुगमन गर्नमा पनि उपयोगी साबित भयो।

जुलाईमा, कोलोराडोको बोल्डरमा रहेको UNAVCO जियोफिजिक्स रिसर्च संस्थाका इन्जिनियर जोन गालेट्जकाले बंगलादेशमा गंगा र ब्रह्मपुत्र नदीको संगममा जीपीएस स्टेशनहरू स्थापना गरेको फेला पारे। लक्ष्य भनेको नदीको तलछट कम्प्याक्ट हुँदैछ र जमिन बिस्तारै डुबिरहेको छ कि छैन मापन गर्नु थियो - यसलाई उष्णकटिबंधीय चक्रवात र समुद्री सतहको वृद्धिको समयमा बाढीको जोखिममा पार्ने। "GPS यो प्रश्न र थप जवाफ दिन मद्दत गर्न एक अद्भुत उपकरण हो," Galetzka भन्छन्।

म्यानग्रोभ जङ्गलको छेउमा रहेको सोनाटाला भनिने खेतीपाती समुदायमा गालेट्ज्का र उनका सहकर्मीहरूले एउटाGPSएक प्राथमिक विद्यालयको कंक्रीट छतमा स्टेशन। तिनीहरूले नजिकैको दोस्रो स्टेशन स्थापना गरे, धानको धानमा टाँसिएको रडमाथि। यदि जमिन साँच्चै डुब्न लागेको छ भने दोस्रो जीपीएस स्टेसनले बिस्तारै जमिनबाट निस्किरहेको जस्तो देखिनेछ। र स्टेशनहरू मुनि GPS प्रतिध्वनि मापन गरेर, वैज्ञानिकहरूले वर्षायाममा धान धानमा कति पानी खडा हुन्छ जस्ता कारकहरू मापन गर्न सक्छन्।

GPSरिसीभरहरूज्वार गेजको रूपमा काम गरेर समुद्रशास्त्रीहरू र नाविकहरूलाई पनि मद्दत गर्न सक्छ। काचेमाक बे, अलास्काबाट जीपीएस डाटासँग काम गर्दा लार्सनले यसमा ठक्कर खायो। स्टेसन टेक्टोनिक विरूपण अध्ययन गर्न को लागी स्थापित गरिएको थियो, तर लार्सन जिज्ञासु थिए किनभने खाडीमा संयुक्त राज्यमा सबैभन्दा ठूलो ज्वारीय भिन्नताहरू छन्। उनले GPS सिग्नलहरू हेरे जुन पानीबाट बाउन्स भइरहेको थियो र रिसीभरमा, र नजिकैको बन्दरगाहमा वास्तविक ज्वार गेजको रूपमा लगभग सही रूपमा ज्वार परिवर्तनहरू ट्र्याक गर्न सक्षम भइन्।

यो संसारका केही भागहरूमा उपयोगी हुन सक्छ जहाँ लामो-समयको टाइड गेजहरू सेट अप गरिएको छैन — तर यस्तो हुन्छGPSस्टेशन नजिकै।

 

5. वायुमण्डलको विश्लेषण गर्नुहोस्

अन्तमा,GPSआकाशको माथिल्लो भागको बारेमा जानकारीलाई चिढ्याउन सक्छ, जसरी वैज्ञानिकहरूले केही वर्ष अघिसम्म सम्भव सोचेका थिएनन्। पानीको भाप, विद्युतीय रूपमा चार्ज गरिएका कणहरू, र अन्य कारकहरूले वायुमण्डलमा यात्रा गर्ने GPS संकेतहरूलाई ढिलाइ गर्न सक्छन्, र यसले अनुसन्धानकर्ताहरूलाई नयाँ खोजहरू गर्न अनुमति दिन्छ।

वैज्ञानिकहरूको एक समूह प्रयोग गर्दछGPSवर्षा वा हिउँको रूपमा अवक्षेपण गर्न उपलब्ध वायुमण्डलमा जल वाष्पको मात्रा अध्ययन गर्न। अन्वेषकहरूले यी परिवर्तनहरू गणना गर्न प्रयोग गरेका छन् कि भिजेको वर्षामा आकाशबाट कति पानी खस्ने सम्भावना छ, जसले पूर्वानुमानकर्ताहरूलाई दक्षिणी क्यालिफोर्निया जस्ता ठाउँहरूमा फ्ल्याश बाढीको उनीहरूको भविष्यवाणीलाई राम्रोसँग मिलाउन अनुमति दिन्छ। जुलाई 2013 आँधीको समयमा, मौसमविद्हरूले प्रयोग गरेGPSत्यहाँ किनारमा सर्दै मनसुनल आर्द्रता ट्र्याक गर्न डाटा, जुन फ्ल्याश बाढी हिट हुनुभन्दा 17 मिनेट अघि चेतावनी जारी गर्नको लागि महत्त्वपूर्ण जानकारी भयो।

GPSसंकेतहरूतिनीहरू पनि प्रभावित हुन्छन् जब तिनीहरू माथिल्लो वायुमण्डलको विद्युतीय चार्ज गरिएको भागबाट यात्रा गर्छन्, जसलाई आयनोस्फियर भनिन्छ। वैज्ञानिकहरुले प्रयोग गरेका छन्GPSडाटातलको महासागरमा सुनामीको दौडको रूपमा आयनोस्फियरमा भएका परिवर्तनहरू ट्र्याक गर्न। (सुनामीको बलले वायुमण्डलमा परिवर्तनहरू उत्पन्न गर्दछ जुन आयनोस्फियरसम्म पुरै तरंग हुन्छ।) यो प्रविधिले एक दिन सुनामी चेतावनीको परम्परागत विधिलाई पूरक बनाउन सक्छ, जसले यात्राको छालको उचाइ मापन गर्न समुन्द्रमा बिन्दुहरू प्रयोग गर्दछ। ।

र वैज्ञानिकहरूले पूर्ण सूर्यग्रहणको प्रयोगको प्रभावहरू अध्ययन गर्न सक्षम भएका छन्GPS। अगस्त 2017 मा, तिनीहरूले प्रयोग गरेGPSस्टेशनहरूचन्द्रमाको छायाँ महाद्वीपमा सर्दा माथिल्लो वायुमण्डलमा इलेक्ट्रोनहरूको संख्या कसरी घट्यो, त्यसले अन्यथा इलेक्ट्रोनहरू सिर्जना गर्ने प्रकाशलाई मधुरो पार्छ भनेर मापन गर्न संयुक्त राज्य भर।

त्यसैलेGPSतपाईको खुट्टा मुनिको जमिन हल्लाउने देखि आकाशबाट झर्ने हिउँ सम्म सबैका लागि उपयोगी छ। केहि चीजको लागि नराम्रो छैन जुन भर्खरै तपाईलाई सहरभरि तपाईको बाटो फेला पार्न मद्दत गर्ने थियो।

यो लेख मूल रूपमा Knowable Magazine मा प्रकाशित भयो, वार्षिक समीक्षाबाट स्वतन्त्र पत्रकारिता प्रयास। न्यूजलेटरको लागि साइन अप गर्नुहोस्।