Космические погодные явления влияют на GPS

Хорошо известно, что серьезные космические погодные явления, которые встречаются довольно редко, могут оказать негативное влияние на использование нами устройств с поддержкой глобальной системы позиционирования (GPS). Исследование показывает, что другая форма космической погоды, которая происходит ежедневно, может также вызвать проблемы для GPS. Таким образом, космические погодные явления влияют на GPS.

Широкое использование GPS

Знание того, как прогнозировать - или прогнозировать - эти ежедневные события в космической погоде, является ключом к защите тех людей и отраслей, которые полагаются на GPS. За последние несколько десятилетий осведомленность и использование GPS значительно возросли, несомненно, частично благодаря доступности и доступности автомобильных спутниковых навигационных систем и смартфонов с поддержкой GPS.

 

Однако использование GPS в отраслях промышленности, включая сельское хозяйство, добычу полезных ископаемых и строительство, также резко возросло. Это более широкое использование GPS, фактически повысило уязвимость нашего общества к космической погоде. Как подробно описано, погодные явления влияли на использование нами многих космических технологий и ресурсов по всему миру. 

Нарушения в ионосфере

Распространенным, но гораздо менее отчетливым аспектом космической погоды является нарушение плазмы, которое происходит в ионосфере Земли в ночное время, называемое экваториальными плазменными пузырьками. Как следует из названия, эти возмущения происходят в окрестностях магнитного экватора. В некоторых секторах долготы, таких как по всей Африке, эти плазменные пузырьки возникают почти каждую ночь в течение всего года. Процесс, ответственный за возникновение этих ионосферных возмущений, не включает энергетических взрывов на поверхности Солнца, таких как широко известные солнечные вспышки и выбросы корональной массы. Вместо этого, плазменные пузырьки являются внутренними возмущениями в ионосфере, которые происходят изо дня в день. Этот процесс известен как обобщенная неустойчивость Рэлея-Тейлора. Крутые градиенты на краях пузырька создают плазменные волны или турбулентность.

Перерыв в сигнале

Эта турбулентность рассеивает радиоволны, которые проходят через нее, такие как радиосигналы, используемые в спутниковой связи, а также при определении местоположения, времени и навигации GPS. В результате получается, что принятый сигнал начинает случайным образом колебаться по амплитуде и фазе (эффект, называемый ионосферной сцинтилляцией) и становится неузнаваемым приемником. Это регулярно приводит к тому, что линия радиосвязи спутник-земля полностью разрывается. При использовании GPS это действительно становится проблемой, когда приемник теряет несколько спутников одновременно, что часто встречается в местах, близких к магнитному экватору из-за этих плазменных пузырьков. GPS становится бесполезным только тогда, когда он теряет связь с несколькими спутниками одновременно.