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GPS定位天下
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  荚国国防部耗资120亿美元建成的全球定位系统(GPS)其应用已经不仅局限于军事或商业领域,科学家开始运用这一技术去探索更广泛的宇宙的真相。

  在古代,太阳和星星的位置是人们判断方位和时间的基本标识。1957年10月4日,前苏联成功发射了“旅行者”号人造地球卫星,随后科学家们很快意识到人造卫星对人类的意义要远远超过这一事件本身,因为这些卫星可以用于全球通讯或者定位导航。

  从1978开始,美国洛克威尔公司制造的24颗“Navstar'’卫星陆续升空,构成了GPS系统的最重要的组成部分。每一颗卫星大约有一辆卡车的大小,每12小时环绕地球一周,它们在天空中的分布能够确保地球上任意地点的人在任意时刻都可以与至少4颗卫星保持无线电联络。GPS系统起初应用于军事领域,但是后来在各个参与公司的共同要求下,开始逐渐向商业和民用领域发展。时下人们即便是身处异地他乡也可以知道自己所处的位置,对于GPS的好处体会越来越深。现在GPS接收器就和手机一样大,而且价格也不高。迷失方向的人如果手里有GPS接收器,就可以随时与环绕地球的24颗全球定位系统卫星进行联系,找出自己的确切位置和准确的时间。

  除此之外,一些GPS的使用者还意外地发现了它的一些其他用途。感觉敏锐的科学家们发现,GPS可以作为探测运动和观测变化世界的绝佳工具。

  如果研究人员用GPS接收器对某一固定点连续读取数据的话,就可以追踪这一点的运动情况,例如火山在内部岩浆作用下的不断膨胀,或是从南极大陆架上断裂下来的冰山的移动情况。增加接收器的数量(提高精度),用已知精确位置的GPS固定基站的信号作为基准,就可以清晰地捕捉到物体1/10英寸的突然运动,并对其进行实时监测。有了这项技术,科学家们就可以“上天人地”,探索很多我们原来并不十分清楚的动态过程。

  风中摇摆的大桥香港的青马大桥是世界上最长的悬索桥,全长2200米,主桥跨度达1377米,两座吊塔高206米,距离海面62米。大桥可以承受强烈台风的袭击,桥体摇动距离可以达到几英尺,而疾驰而过的列车也会造成大桥主跨产生上下半米左右的振动。不过大桥的摇动也不能过于剧烈,如果桥身侧摆超过5米,大桥的钢梁和吊索就会像面条一样发生扭曲和弯折。

  为了防患于未然,监测青马大桥的工程技术人员采用了GPS传感器阵列来对大桥的三维空间位置进行实时监控。他们在大桥的吊索、桥面和桥塔上安装了14个GPS接收器,这些接收器用长达数公里的光缆相连。这些传感器每秒钟都会向中央主控计算机发送10次各自的空间位置信息。同时在另外两个固定点上安装的GPS传感器也向主控计算机发回数据,主控计算机对数据进行校正以减小其误差。这样就可以把大桥的空间位置精确地显示出来,其水平误差不超过1厘米,垂直误差不超过2厘米。计算机还可以计算出风速和风向,并估算出大桥各个部位的应力和载荷状况,这样维护人员就可以方便地安排修理和维护工作。在安装这套系统之前,大桥状况的监测人员也曾经考虑过其他的传感设备,但它们目前还都达不到这种效果。观测其它星球上的火山运动科学家们还从来没有实地观察过金星或其他星球上的火山爆发。他们只知道在远古时代那里曾经有过火山爆发,但是对岩浆的流动速度、粘稠度等许多具体情况却无从得知。现在也没有能够在金星表面进行实地勘测的设备。于是科学家们就只能寻找地球上与之相类似的物质进行替代研究,然后把地球表面的物质与卫星照片进行对照,再分析其它星球的卫星照片,以此来分析推断遥远星球的情况。在观察地球卫星照片的时候,科学家们发现美国新墨西哥州两处长达40到50公里的岩浆流,地理学家给它们起名为Car—rizozo和McCartys。这么长的岩浆流在地球上实属罕见,但在金星上却是很典型的情况。金星上的温度要比地球高得多,岩浆流的长度和存留时间要比地球上更长。
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