北京時(shí)間8月26日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，你知道嗎~指南針和GPS系統(tǒng)在地球極地都無(wú)法正常運(yùn)行，指南針可能告訴你所在位置，但不能引導(dǎo)你方向。
全球定位系統(tǒng)（GPS）的發(fā)明使人類生活變得更加簡(jiǎn)單，這是現(xiàn)代導(dǎo)航方式，你所需要做的就是將位置輸入GPS系統(tǒng)，該系統(tǒng)就會(huì)引導(dǎo)你方向，人們基本上不會(huì)迷路。
然而，世界并不總是這么簡(jiǎn)單，全球定位系統(tǒng)是一項(xiàng)新技術(shù)，因此在它出現(xiàn)之前，指南針是值得依賴的，是真實(shí)的“導(dǎo)航顧問(wèn)”。指南針是從公元1年開始使用，當(dāng)時(shí)它是由中國(guó)漢朝首次制造的，事實(shí)上，第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，指南針和地圖曾以大富翁圖板游戲方式走私給德國(guó)關(guān)押的戰(zhàn)俘。
然而，GPS和指南針等導(dǎo)航技術(shù)并非沒(méi)有故障，而是在地球不同地區(qū)以不同方式運(yùn)行。在某些地區(qū)，它們甚至可能完全停止運(yùn)行或者運(yùn)行不準(zhǔn)確！
地球極地之謎
地球有兩種類型極地——地極和磁極，從地理位置上，地球存在南極和北極，分別是地球的最南端和最北端，即旋轉(zhuǎn)軸和地表的交匯處，每顆行星都有地理極地。
然而，像地球的一些天體也存在磁場(chǎng)，地球磁場(chǎng)是由地球存在鐵芯所致，其內(nèi)核是固體，而外核是熔融狀態(tài)，外核和熔鐵移動(dòng)產(chǎn)生持續(xù)的對(duì)流將形成磁場(chǎng)。
磁場(chǎng)從地球表面向外延伸，而地球內(nèi)部表現(xiàn)得像一個(gè)巨大的磁鐵，因此地球存在一個(gè)磁北極和一個(gè)磁南極，磁北極位于地理南極附近，磁南極位于地理北極附近，地極和磁極并不存在同一位置。
地理北極和磁南極相距大約500公里，磁極不是固定的，而是不斷地改變位置，甚至地球磁場(chǎng)會(huì)隨著時(shí)間推移而衰減、逆轉(zhuǎn)和重新建立。
磁場(chǎng)強(qiáng)度變化和不斷移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致指南針和GPS系統(tǒng)發(fā)生故障，但在深入探查原因之前，讓我們先了解一下指南針和GPS系統(tǒng)是如何運(yùn)行的。
指南針如何運(yùn)行？
指南針是一種非常基本的導(dǎo)航裝置，但它卻極為重要，它的工作原理是磁北極吸引磁南極，如前所述，地球存在磁北極和磁南極，指南針是一種帶有磁針的小裝置。
當(dāng)指南針與地面保持平行時(shí)，指針就會(huì)旋轉(zhuǎn)，磁針的北極指向就是磁南極方向，由于磁南極位于地理北極附近，因此指針?biāo)傅姆较蚓褪堑乩肀睒O。同時(shí)，指針指向南方就是地理南極。
在極地使用指南針
地球存在磁場(chǎng)，其非常強(qiáng)大足以使指南針運(yùn)行，然而，磁場(chǎng)是一個(gè)矢量，除了具有磁場(chǎng)強(qiáng)度外，還存在磁場(chǎng)方向。因此，人們?nèi)绻麛y帶指南針身處任何一個(gè)極地，指南針保持水平，而此時(shí)磁場(chǎng)方向就垂直于指南針指針，指針會(huì)指向任意方向。
GPS系統(tǒng)如何運(yùn)行？
GPS全球定位系統(tǒng)是一種基于衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)，就像古代水手們通過(guò)仰望星空來(lái)指引他們走正確的路一樣，現(xiàn)今的人造導(dǎo)航衛(wèi)星就是起到這個(gè)作用。整體GPS系統(tǒng)是由地面站、衛(wèi)星和接收器等組成，衛(wèi)星不斷地向接收器發(fā)送信號(hào)，人們?nèi)粘ｑ{駛的車輛、使用的筆記本電腦、智能手機(jī)都配備GPS系統(tǒng)，接收器執(zhí)行運(yùn)算，并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。隨著人類部署越來(lái)越多的衛(wèi)星，勘測(cè)精度將越來(lái)越高，地面站是用于操控人造衛(wèi)星的。
全球定位系統(tǒng)是由美國(guó)擁有和運(yùn)營(yíng)的，其他國(guó)家也有自己運(yùn)營(yíng)的定位系統(tǒng)，例如：中國(guó)的“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和俄羅斯“格洛納斯（GLONASS）”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
在極地使用GPS
人們現(xiàn)已清楚為什么指南針會(huì)在極地出現(xiàn)故障，然而GPS是否也會(huì)像指南針一樣在極地出現(xiàn)問(wèn)題？人們可能會(huì)認(rèn)為GPS并不依賴于地球磁場(chǎng)，而是依賴于人造衛(wèi)星，所以它們可以正常工作。但是該觀點(diǎn)仍存在一定誤區(qū)。
全球定位系統(tǒng)的功能確實(shí)依賴于繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星，但其功能僅限于提供精確位置，它可以告訴你在一個(gè)特定時(shí)間點(diǎn)你在哪里，但它無(wú)法精準(zhǔn)地引導(dǎo)你到達(dá)目的地。為了發(fā)揮方向性指引作用，GPS設(shè)備會(huì)安裝地圖軟件，例如：智能手機(jī)上的谷歌地圖，發(fā)揮指南針的方向指示作用。因此，GPS和指南針是同步工作的，GPS在兩極本身沒(méi)有故障，但由于指南針損壞，GPS設(shè)備將不再正確顯示方向。
同時(shí)，我們還需要明白全球定位系統(tǒng)并非永遠(yuǎn)正常運(yùn)行，它可能受惡劣天氣條件、障礙物（例如：使用者身處地下室）的影響，也可能受電離層效應(yīng)產(chǎn)生誤差的影響。
電離層距離地面50千米至1000千米，它是由連續(xù)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子構(gòu)成，因此，衛(wèi)星發(fā)送的GPS信號(hào)可能會(huì)在電離層中分散而出現(xiàn)延遲，這將產(chǎn)生信號(hào)誤差。由于電離層不是均勻的，因此很難有一個(gè)簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤修正公式進(jìn)行修改。
導(dǎo)航VS磁極
每當(dāng)人們將指南針保持水平方向，其指針將指向磁南極，與地理北極保持最小距離。為了糾正這種異常現(xiàn)象，世界磁場(chǎng)模型（WMM）可代表地球微妙的磁場(chǎng)，GPS設(shè)備也可以在該模型的幫助下工作，這就是為什么GPS能夠告訴人們正確的路徑。
然而，不斷變化的地球磁場(chǎng)要求每5年更新一次WMM模型，你可以將WMM模型與普通的地理地圖進(jìn)行對(duì)比分析，如果大陸一直處于移動(dòng)狀態(tài)，每次你都需要一張新地圖來(lái)確定正確位置，同樣，如果你使用的WMM模型過(guò)時(shí)，GPS跟蹤器可能會(huì)將你引導(dǎo)至錯(cuò)誤位置。
最終結(jié)論
指南針可能聽起來(lái)像一個(gè)過(guò)時(shí)的設(shè)備，但是現(xiàn)在人們使用的GPS系統(tǒng)離不開指南針，兩者結(jié)合在一起工作，并通過(guò)世界磁場(chǎng)模型地圖上指出的位置幫助人們到達(dá)目的地。如果你到達(dá)地球任何一個(gè)極地，GPS系統(tǒng)仍可能跟蹤到你的足跡，但受功能故障的指南針影響，將無(wú)法幫助人們到達(dá)目的地。（葉傾城）
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