Ваш смартфон в роли ученого: Google следит за ионосферой с миллионов устройств

Специалисты Google начали картографировать ионосферу Земли с помощью GPS-антенн обычных телефонов. В исследовании задействовали данные 40 миллионов пользователей Android, которые дали согласие на участие в проекте.

Работа, опубликованная в журнале Nature, открывает новые возможности для изучения космической погоды. Ионосфера располагается на высоте от 50 до 1500 километров над поверхностью планеты - именно там солнечная радиация превращает газы в облака заряженных частиц, теряющих электроны.

От состояния этого слоя зависит качество радиосвязи на Земле. Электрически заряженные частицы отражают и преломляют радиоволны, позволяя сигналам распространяться на большие расстояния. При этом плотность и химический состав ионосферы меняются вслед за колебаниями солнечной активности.

Главную сложность для навигационных систем создает способность этого слоя замедлять радиосигналы спутников. GPS определяет координаты с точностью до наносекунд, поэтому любые задержки критически влияют на результат. Без поправки на состояние воздуха погрешность в расчетах может достигать пяти метров.

Раньше для создания карт ионосферы использовали сеть наземных станций. Они отслеживали, как через атмосферу проходят сигналы разной частоты от одного спутника. Низкочастотные волны замедляются сильнее высокочастотных - эта разница во времени позволяет вычислить плотность заряженных частиц на пути сигнала.

Инженеры Google выяснили, что современные мобильные телефоны тоже умеют принимать сигналы на нескольких частотах. Данные отдельных устройств содержат много помех, но при объединении показаний миллионов смартфонов картина становится четкой.

Собранная информация уже принесла первые результаты - над территорией Южной Америки обнаружили неизвестные ранее скопления плазмы. Метод особенно ценен для исследования тех регионов планеты, где мало стационарных станций наблюдения.

Полученные данные позволят точнее прогнозировать космическую погоду. В перспективе это поможет улучшить работу спутниковой навигации и расширит представления ученых о процессах в ионосфере над разными частями земного шара.