Sygnały lokalizacyjne promieniowane na Ziemię przez satelity GPS były wyłączone przez setki stóp podczas burzy słonecznej Gannon Nowe badanie wykazało, że w maju ubiegłego roku zakłócenia trwały do dwóch dni w niektórych regionach amerykańskich. Zatrzymywanie się spustosze w sektorze rolniczym, co w rezultacie poniosło straty w wysokości ponad 500 milionów dolarów.
Kolejność potężnych erupcji słonecznych na początku maja ubiegłego roku wywołała najpotężniejszą burzę słoneczną, która uderzyła w Ziemię w ciągu 20 lat. Później nazwana na cześć zmarłego naukowiec z pogodą w kosmosie Jennifer Gannon, burza słoneczna wyprodukowała niesamowite zorzy widoczne aż do Meksyku, Portugalii i Hiszpanii. Sprawiło, że GPS stał się szaleństwem przez wiele dni.
Rolnicy na Środkowym Zachodzie, w tym czasie w szczycie sezonu sadzenia, zgłosili swoje ciągniki kierowane przez GPS działające jak Byli „opętani” podczas burzyzgodnie z kontami. Nowe badanie określało teraz ilościowo, jak duże błędy GPS były nie tylko podczas wysokości burzy, ale także w jego następstwie, gdy utrzymująca się aurora nadal wypaczyła sygnały GPS.
Zespół naukowców z Boston University wykorzystał dane z blisko 100 wysokiej dokładności, ustalone odbiorniki GPS rozproszone w USA, które tworzą sejsmiczną sieć badawczą, która mierzy ruchy płyt tektonicznych. Jak się okazuje, sieć doskonale nadaje się do badania efektów pogodowych w przestrzeni w jonosferze Ziemi, warstwie powietrza elektrycznie naładowanego 30 mil (48 kilometrów) nad Ziemią. Wpływ burz słonecznych na jonosferę może wpływać na odczyty odbiorników GPS.
„Odbiorniki GPS działają z założeniem, że jonosfera ma jednolitą gęstość osocza” – powiedział Space.com Waqar Younas, badacz z fizyki kosmicznej z Boston University i główny autor The Artykuł. „Ale burza słoneczna powoduje nieprawidłowości w jonosferze, a gdy sygnał przechodzi przez warstwy jonosferyczne, zwiększa błędy”.
Kiedy uderza burza słoneczna, naładowane cząsteczki słoneczne, które przynosi, ogrzewa się i zakłóca jonosferę. Gdy słabe sygnały z globalnych satelitów pozycjonujących przechodzą przez ten nagle burzliwy region, zostają wyrzucone z kursu.
Ponieważ stałe odbiorniki GPS w sieci badawczej są mocno przywiązane do ziemi, każda zmiana ich danych pozycjonowania może być wynikiem turbulencji w jonosfery. Pomiary tej naukowej sieci GPS ujawniły skalę tych błędów z dużą dokładnością i umożliwiły badaczom zrekonstruowanie tego, co działo się w jonosferze podczas burzy.
„Mierząc zakłócenia sygnału, możemy powiedzieć strukturę plazmy w górnej atmosferze”-powiedział Spapce.com Toshi Nishimura, profesor fizyki kosmicznej i współautor nowego badania.
Analiza danych wykazała, że burza stworzyła „ścianę jonosferycznej plazmy”, rozciągającą się na kontynencie północnoamerykańskim. Ta ściana odrzuciła sygnały GPS do 230 stóp (70 metrów) w centralnych stanach USA, z mniejszymi błędami do 65 stóp (20 m) w południowo -zachodnich częściach kraju.
Badanie wykazało, że szczytowe zakłócenia trwało około sześciu godzin 10 maja 2024 r., Ale sytuacja pozostała niespokojna przez maksymalnie dwa dni. Po tym, jak wstrząśnięta jonosfera zaczęła się uspokoić, światła zorzy wywołane przez burzę spowodowały dalsze zakłócenia GPS, gdy naładowane cząsteczki z przestrzeni spływają przez atmosferę wzdłuż zakłóconych linii pola magnetycznego. Sieć odbiornika GPS wykazywała błędy do 30 stóp (10 m) przez czas tych aurorów.
Według Terry’ego Griffina, profesora ekonomii rolnictwa na Uniwersytecie Stanowym Gannon, nieregularne zachowanie maszyn rolniczych w GPS spowodowane przez Gannon Solar Storm kosztowało amerykańskich rolników na Środkowym Zachodzie ponad 500 milionów dolarów.
„Z powodu burzy Gannona sadzenie kukurydzy zostało opóźnione, ponieważ nasi sadzarki były w większości nieoperacyjne”, powiedział Griffin Space.com. „Obecnie około 70% zasadzonych akrów w Stanach Zjednoczonych polega na sprzęcie, który wykorzystuje automatyczne wskazówki GPS do wykonania prostych równoległych linii przez pole. Nie mamy już nawet fizycznych znaczników drogowych, a sprzęt staje się powiększony do tego stopnia, że nie możemy już działać, gdy GPS jest odebrany”.
Ale rolnictwo nie było jedyną ofiarą chaosu GPS indukowanego przez pogodę w kosmosie. Samoloty polegają na GPS nie tylko po to, aby podążać ich ścieżkami, ale zwłaszcza, że poznaje swoją dokładną wysokość podczas lądowania. Według Nishimury błędy do czterech metrów można zrekompensować. Ale zakłócenia w dniach 10 i 11 maja ubiegłego roku było „daleko poza tym oknem tolerancji”, powiedział Nishimura.
Burza słoneczna Gannona mogła być najsilniejsza od dwóch dekad. Ale zapewniło to tylko słaby smak tego, do czego zdolne jest słońce. Często omawianym scenariuszem najgorszym przypadku jest tak zwane wydarzenie Carrington-burza, która uderzyła w Ziemię w 1859 r., Odrzucając usługi telegraficzne na całym świecie. Burza tej siły bez wątpienia miałaby szeroko zakrojone konsekwencje na całym świecie.
„Podczas burzy Gannon zauważyliśmy najbardziej intensywny wpływ w centralnych regionach USA” – powiedział Nishimura. „Ale w przypadku wydarzenia wielkości Carrington widzielibyśmy zakłócenia na całym kontynencie i błędach tak dużych, że sygnał byłby bezużyteczny”.
Waqar twierdzi, że w przyszłości prognozowanie zakłóceń jonosferycznych w czasie rzeczywistym w połączeniu z prognozami nieregularności sygnałów GPS może pomóc w poprawieniu błędów w miarę postępu burzy.
Badanie został opublikowany w czasopiśmie JGR-Space Physics 9 czerwca.
