一般智慧型手機或許能成為探索外太空的強大工具。最近，研究人員將全球數百萬台安卓智慧型手機變成了一支靈活的科學儀器大軍，繪製出了地球電離層迄今為止最詳盡的地圖之一，預計將全球GPS技術的準確性提高數倍。

依靠全球數百萬台安卓智慧型手機，科學家繪製出了地球電離層迄今為止最詳盡的地圖之一

這項研究由Google研究院的布萊恩威廉斯（ Brian Williams）領導，美國科羅拉多大學博爾德分校航空航天工程科學系的傑德莫頓（ Jade Morton）教授也參與其中。相關研究結果已於11 月13 日發表在《自然》雜誌。

利用智慧型手機標配的GPS感測器，研究人員收集了地球大氣層對衛星訊號產生的扭曲數據。在此過程中，他們能夠以前所未有的細節觀察到大氣層中的現象，如位於地球高空被稱為「等離子體泡」的團塊。

目前，這些數據已經對外公開，任何人都能了解到約八個月內大氣層的旋轉和變化。

這項研究重點聚焦於電離層，它是大氣層中的一部分，可延伸至地球上空約50 至1500 公里。其中的大氣分子和原子，在太陽輻射的作用下，分裂成帶電粒子，科學家稱為等離子體。通常，下午2點，由於太陽輻射最強，電離層中的帶電粒子較多，但到了晚上帶電粒子就非常少。然而，電離層帶電粒子數量的波動可以嚴重影響GPS定位。

電離層帶電粒子數量的波動可以嚴重影響GPS定位

GPS定位時，太空中的定位衛星會先將無線電波發射到地球，手機等定位設備透過測量訊號到達地面所需的時間來確定位置。由於電離層的波動會影響無線電波的傳播速度，導致定位設備在計算到衛星的距離時出現重大誤差，這也是地理定位誤差的最大來源之一。

透過使用地面上的雷達天線，科學家可以繪製電離層的地圖，從而了解電離層對定位衛星訊號到達地球時間的影響。不過，這種方法一次只能觀察到約14% 的電離層。因此，GPS 設備顯示的定位可能會產生幾英尺到幾十英尺的偏差（1英尺約0.3公尺）。

10 分鐘的手機資料產生的電離層地圖顯示了世界不同地區帶電粒子的濃度

在新的研究中，研究人員提出了一個不尋常的想法：拋棄昂貴的雷達天線，而是利用地球上每個國家都存在的感測器繪製電離層地圖，那就是安卓手機。依靠這支全球性的手機大軍，一次就能觀察到約21%電離層，可望將全球GPS設備的準確性提高一倍。

研究團隊的地圖也捕捉了電離層的驚人細節。 2024年5月，一場強大的太陽風暴襲擊地球時，研究團隊的手機正好在觀測。在隨後的幾個小時裡，巨大的「等離子體泡」在南美洲部分地區上空形成，其中含有低濃度的帶電粒子。之後，這些氣泡像熔岩燈中的蠟一樣穿過電離層。

莫頓認為，他們的研究表明，人們習以為常的日常科技仍有待發掘的潛力。 「我一生都在建造專門用於科學研究的儀器，」莫頓說，「但隨著社會的進步，我們身邊感測器的功能都比我們想像的更強大。」（編譯：文星）