依赖全球数百万台Android智能手机，科学家绘制出了地球电离层迄今为止最详尽的地图之一

普通智能手机可能能成为探索外太空的强大工具。近期，研究职员将全球数百万台Android智能手机变成了一支灵活的科学仪器大军，绘制出了地球电离层迄今为止最详尽的地图之一，有望将全球GPS技术的准确性提升数倍。

这项研究由Google研究院的布莱恩·威廉姆斯（BrianWilliams）领导，美国科罗拉多大学博尔德分校航空航天工程科学系的杰德·莫顿（JadeMorton）教授也参与其中。有关研究结果已于11月13日发表在《自然》杂志上。

借助智能手机标准配置的GPS传感器，研究职员采集了地球大方层对卫星信号产生的扭曲数据。在此过程中，他们可以以前所未有些细节察看到大方层中的现象，如坐落于地球高空被叫做“等离子体泡”的团块。

现在，这类数据已经对姥爷开，其他人都能获悉约八个月内大方层的旋转和变化状况。

这项研究重点聚焦于电离层，它是大方层中的一部分，可延伸至地球上空约50至1500公里。其中的大方分子和原子，在太阳辐射有哪些用途下，分裂成带电粒子，科学家称之为等离子体。一般，下午2点，因为太阳辐射最强，电离层中的带电粒子更多，但到了晚上带电粒子就很少。然而，电离层带电粒子数目的波动可以严重干扰GPS定位。

电离层带电粒子数目的波动可以严重干扰GPS定位

GPS定位时，太空中的定位卫星会先将无线电波发射到地球，手机等定位设施通过测量信号到达地面所需的时间来确定地方。因为电离层的波动会干扰无线电波的传播速度，致使定位设施在计算到卫星的距离时出现重大误差，这也是地理定位误差的最大来源之一。

通过用地面上的雷达天线，科学家可以绘制电离层的地图，从而知道电离层对定位卫星信号到达地球时间的影响。不过，这种办法一次只能察看到约14%的电离层。因此，GPS设施显示的定位或许会产生几英尺到几十英尺的偏差（1英尺约合0.3米）。

10分钟的手机数据生成的电离层地图显示了世界不同区域带电粒子的浓度

在新的研究中，研究职员提出了一个不同一般的想法：抛弃昂贵的雷达天线，而是借助地球上每一个国家都存在的传感器绘制电离层地图，那就是Android手机。依赖这支全球性的手机大军，一次就能察看到约21%电离层，有望将全球GPS设施的准确性提升一倍。

研究小组的地图还捕捉到了电离层的惊人细节。2024年5月，一场强大的太阳风暴袭击地球时，研究小组的手机正好在观测。在随后的几个小时里，巨大的“等离子体泡”在南美洲部分区域上空形成，其中含有低浓度的带电粒子。之后，这类气泡像熔岩灯中的蜡一样穿过电离层。

莫顿觉得，他们的研究表明，大家屡见不鲜的平时科技仍有待挖掘的潜力。“我一生都在建造专门用于科学研究的仪器，”莫顿说，“但伴随社会的进步，大家身边传感器的功能都比大家想象的更强大。”

参考资料

https://techxplore.com/news/2024-11-smartphones-instruments-space.html

编译：文星

Tags：太空