Wed. Aug 17th, 2022

GPS Melakukan Hal Lebih Dari yang Anda Pikirkan – Anda mungkin berpikir Anda ahli dalam menavigasi lalu lintas kota, smartphone di sisi Anda. Anda bahkan mungkin mendaki dengan perangkat GPS untuk menemukan jalan Anda melalui pedalaman. Tetapi Anda mungkin masih akan terkejut dengan semua hal yang dapat dilakukan oleh GPS sistem penentuan posisi global yang mendasari semua navigasi modern.

GPS Melakukan Hal Lebih Dari yang Anda Pikirkan

workforce3one – GPS terdiri dari konstelasi satelit yang mengirimkan sinyal ke permukaan bumi. Penerima GPS dasar, seperti yang ada di ponsel cerdas Anda, menentukan lokasi Anda dalam jarak sekitar 1 hingga 10 meter dengan mengukur waktu kedatangan sinyal dari empat satelit atau lebih.

Dengan penerima GPS yang lebih mewah (dan lebih mahal), para ilmuwan dapat menentukan lokasi mereka hingga sentimeter atau bahkan milimeter.

Baca Juga : GPS Genggam Terbaik Tahun 2021

Dengan menggunakan informasi halus itu, bersama dengan cara-cara baru untuk menganalisis sinyal, para peneliti menemukan bahwa GPS dapat memberi tahu mereka jauh lebih banyak tentang planet ini daripada yang mereka duga sebelumnya.

Selama dekade terakhir, perangkat GPS yang lebih cepat dan lebih akurat telah memungkinkan para ilmuwan untuk menjelaskan bagaimana tanah bergerak selama gempa bumi besar. GPS telah menghasilkan sistem peringatan yang lebih baik untuk bencana alam seperti banjir bandang dan letusan gunung berapi. Dan para peneliti bahkan MacGyvered beberapa penerima GPS untuk bertindak sebagai sensor salju, pengukur pasang surut dan alat tak terduga lainnya untuk mengukur Bumi.

“Orang-orang mengira saya gila ketika saya mulai berbicara tentang aplikasi ini,” kata Kristine Larson, ahli geofisika di University of Colorado Boulder yang telah memimpin banyak penemuan dan menulis tentang mereka di 2019 Annual Review of Earth and Planetary Sciences . “Yah, ternyata kita bisa melakukannya.”

Berikut adalah beberapa hal mengejutkan yang baru-baru ini disadari oleh para ilmuwan yang dapat mereka lakukan dengan GPS.

1. MERASAKAN GEMPA

Selama berabad-abad para ahli geosains mengandalkan seismometer, yang mengukur seberapa banyak tanah berguncang, untuk menilai seberapa besar dan seberapa buruk gempa itu. Penerima GPS memiliki tujuan yang berbeda—untuk melacak proses geologis yang terjadi pada skala yang jauh lebih lambat, seperti kecepatan lempeng kerak bumi yang besar bergesekan satu sama lain dalam proses yang dikenal sebagai lempeng tektonik. Jadi GPS mungkin memberi tahu para ilmuwan kecepatan di mana sisi berlawanan dari Sesar San Andreas merayap melewati satu sama lain, sementara seismometer mengukur tanah yang bergetar ketika patahan California itu pecah karena gempa.

Sebagian besar peneliti berpikir bahwa GPS tidak dapat mengukur lokasi dengan cukup tepat, dan cukup cepat, untuk berguna dalam menilai gempa bumi. Tetapi ternyata para ilmuwan dapat memeras informasi tambahan dari sinyal yang dikirimkan satelit GPS ke Bumi.

Sinyal-sinyal itu tiba dalam dua komponen. Salah satunya adalah rangkaian unik dari satu dan nol, yang dikenal sebagai kode, yang ditransmisikan oleh setiap satelit GPS. Yang kedua adalah sinyal “pembawa” dengan panjang gelombang yang lebih pendek yang mengirimkan kode dari satelit. Karena sinyal pembawa memiliki panjang gelombang yang lebih pendek—hanya 20 sentimeter—dibandingkan dengan panjang gelombang kode yang lebih panjang, yang bisa mencapai puluhan atau ratusan meter, sinyal pembawa menawarkan cara resolusi tinggi untuk menentukan titik di permukaan bumi. Ilmuwan, surveyor, militer dan lain-lain sering membutuhkan lokasi GPS yang sangat tepat, dan yang dibutuhkan hanyalah penerima GPS yang lebih rumit.

2. PANTAU GUNUNG BERAPI

Banyak observatorium gunung berapi, misalnya, memiliki penerima GPS yang tersusun di sekitar pegunungan yang mereka pantau, karena ketika magma mulai bergeser di bawah tanah, itu sering menyebabkan permukaan juga bergeser. Dengan memantau bagaimana stasiun GPS di sekitar gunung berapi naik atau turun dari waktu ke waktu, peneliti bisa mendapatkan ide yang lebih baik tentang di mana batuan cair mengalir.

Sebelum letusan besar gunung berapi Kilauea tahun lalu di Hawaii, para peneliti menggunakan GPS untuk memahami bagian mana dari gunung berapi yang bergeser paling cepat . Para pejabat menggunakan informasi itu untuk membantu memutuskan daerah mana yang akan dievakuasi penduduknya.

Data GPS juga dapat berguna bahkan setelah gunung berapi meletus. Karena sinyal bergerak dari satelit ke tanah, mereka harus melewati material apa pun yang dikeluarkan gunung berapi ke udara. Pada tahun 2013, beberapa kelompok penelitian mempelajari data GPS dari letusan gunung berapi Redoubt di Alaska empat tahun sebelumnya dan menemukan bahwa sinyal menjadi terdistorsi segera setelah letusan dimulai.

Dengan mempelajari distorsi, para ilmuwan dapat memperkirakan berapa banyak abu yang telah dimuntahkan dan seberapa cepat ia bergerak. Dalam makalah berikutnya, Larson menyebutnya ” cara baru untuk mendeteksi gumpalan vulkanik .”

Dia dan rekan-rekannya telah mencari cara untuk melakukan ini dengan penerima GPS berbagai smartphone daripada penerima ilmiah yang mahal. Itu dapat memungkinkan ahli vulkanologi untuk membuat jaringan GPS yang relatif murah dan memantau gumpalan abu saat naik. Gumpalan vulkanik adalah masalah besar bagi pesawat terbang, yang harus terbang di sekitar abu daripada mengambil risiko partikel menyumbat mesin jet mereka.

3. SELIDIKI SALJU

Beberapa penggunaan GPS yang paling tidak terduga berasal dari bagian sinyal yang paling berantakan—bagian yang memantul dari tanah.

Penerima GPS biasa, seperti yang ada di ponsel cerdas Anda, sebagian besar mengambil sinyal yang datang langsung dari satelit GPS di atas kepala. Tapi itu juga menangkap sinyal yang memantul di tanah tempat Anda berjalan dan dipantulkan ke ponsel cerdas Anda.

Selama bertahun-tahun para ilmuwan mengira sinyal yang dipantulkan ini hanyalah noise, semacam gema yang mengacaukan data dan membuatnya sulit untuk mengetahui apa yang sedang terjadi. Tetapi sekitar 15 tahun yang lalu Larson dan yang lainnya mulai bertanya-tanya apakah mereka dapat memanfaatkan gema di penerima GPS ilmiah. Dia mulai melihat frekuensi sinyal yang dipantulkan ke tanah dan bagaimana sinyal tersebut digabungkan dengan sinyal yang tiba langsung di penerima. Dari situ dia bisa menyimpulkan kualitas permukaan bahwa gema telah memantul. “Kami baru saja merekayasa balik gema itu,” kata Larson.

Pendekatan ini memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari tentang tanah di bawah penerima GPS—misalnya berapa banyak kelembapan yang terkandung di dalam tanah atau berapa banyak salju yang terkumpul di permukaan. (Semakin banyak salju turun ke tanah, semakin pendek jarak antara gema dan penerima.) Stasiun GPS dapat berfungsi sebagai sensor salju untuk mengukur kedalaman salju, seperti di daerah pegunungan di mana snowpack merupakan sumber air utama setiap tahun.

Teknik ini juga bekerja dengan baik di Kutub Utara dan Antartika, di mana hanya ada beberapa stasiun cuaca yang memantau hujan salju sepanjang tahun. Matt Siegfried, sekarang di Colorado School of Mines di Golden, dan rekan-rekannya mempelajari akumulasi salju di 23 stasiun GPS di Antartika Barat dari 2007 hingga 2017. Mereka menemukan bahwa mereka dapat mengukur perubahan salju secara langsung. Itu informasi penting bagi para peneliti yang ingin menilai seberapa banyak salju yang terbentuk di lapisan es Antartika setiap musim dingin—dan bagaimana perbandingannya dengan apa yang mencair setiap musim panas.

4. RASAKAN TENGGELAM

GPS mungkin dimulai sebagai cara untuk mengukur lokasi di tanah padat, tetapi ternyata juga berguna dalam memantau perubahan ketinggian air.

Pada bulan Juli, John Galetzka, seorang insinyur di organisasi penelitian geofisika UNAVCO di Boulder, Colorado, menemukan dirinya memasang stasiun GPS di Bangladesh, di persimpangan sungai Gangga dan Brahmaputra. Tujuannya adalah untuk mengukur apakah sedimen sungai memadat dan tanah perlahan-lahan tenggelam—sehingga lebih rentan terhadap banjir selama siklon tropis dan kenaikan permukaan laut. “GPS adalah alat yang luar biasa untuk membantu menjawab pertanyaan ini dan banyak lagi,” kata Galetzka.

Di sebuah komunitas petani bernama Sonatala, di tepi hutan bakau, Galetzka dan rekan-rekannya menempatkan satu stasiun GPS di atap beton sebuah sekolah dasar. Mereka mendirikan stasiun kedua di dekatnya, di atas tongkat yang dipalu ke sawah. Jika tanah benar-benar tenggelam, maka stasiun GPS kedua akan terlihat seolah-olah perlahan muncul dari tanah. Dan dengan mengukur gema GPS di bawah stasiun, para ilmuwan dapat mengukur faktor-faktor seperti berapa banyak air yang tergenang di sawah selama musim hujan.

Penerima GPS bahkan dapat membantu ahli kelautan dan pelaut, dengan bertindak sebagai pengukur pasang surut. Larson menemukan ini saat bekerja dengan data GPS dari Kachemak Bay, Alaska . Stasiun ini didirikan untuk mempelajari deformasi tektonik, tetapi Larson penasaran karena teluk ini juga memiliki beberapa variasi pasang surut terbesar di Amerika Serikat. Dia melihat sinyal GPS yang memantul dari air dan sampai ke penerima, dan mampu melacak perubahan pasang surut hampir seakurat pengukur pasang asli di pelabuhan terdekat.

Dan para ilmuwan bahkan telah mampu mempelajari efek dari gerhana matahari total menggunakan GPS. Pada Agustus 2017, mereka menggunakan stasiun GPS di seluruh Amerika Serikat untuk mengukur bagaimana jumlah elektron di atmosfer atas turun saat bayangan bulan bergerak melintasi benua, meredupkan cahaya yang sebaliknya menciptakan elektron.Jadi GPS berguna untuk segala hal mulai dari guncangan tanah di bawah kaki Anda hingga salju yang turun dari langit. Tidak buruk untuk sesuatu yang seharusnya membantu Anda menemukan jalan melintasi kota.