沒有「鍋」手機和汽車的GPS導航儀如何進行定位？

（本譯文由科普中國微平台原創首發）

城市的大街小巷，郊區的農舍房頂，我們經常可以看到大大小小的「鍋」。千萬不要小看這些「鍋」，當地人看電視就全靠它了，它其實是天線，用來接收衛星電視信號。可是，同樣是接收衛星信號，手機和汽車的GPS導航儀為什麼不需要這種「鍋」呢？

生活離不開衛星

汽車GPS導航的原理是這樣的，它通過測量接收機和已經明確位置的衛星之間的往返時間，得出接收機和衛星之間的距離，然後通過4顆或4顆以上的衛星的數據得出接收機的準確位置，來進行定位和導航。因為衛星電視信號是由特定的與地球同步的衛星傳輸，且離地球較遠，傳輸數據較繁雜，所以電視用戶需要「鍋」才能得到足夠讓電視畫面清晰輸出的信號。而GPS的衛星距離地球較近，傳輸數據簡單，所以不需要用「鍋」。

無線電波的傳播方式

電磁波包含很多種類，按照頻率從低到高的順序排列為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線及γ射線。無線電波分布在3Hz到3000GHz的頻率範圍之間。無線電波的傳播方式有三種：天波、地波和沿直線傳播的波。

地波是沿地球表面空間傳播的無線電波。地表有各種障礙物，只有較長的波長才能繞過，所以長波、中波和中短波都能很好地繞過障礙物。地波在傳播過程中會有能量消耗，中波和中短波的傳播距離短，一般在幾百千米內。長波沿地面傳播的距離要遠很多，但是長波發射所需的設備龐大，且造價高，所以長波很少用於無線廣播，多用於遠程無線電通信和導航。

天波是靠電離層的反射來傳播的無線電波。地球的電離層在85千米到約600千米高度的大氣空域，這裡大氣稀薄。實驗證明，波長小於10米的微波能穿過電離層，波長大於3000千米的波，會被電離層全部吸收。因此，短波是利用電離層的最佳波段，經過電離層多反射，電磁波可以傳播1萬千米以上。

微波和超短波沿直線傳播。由於地表是球形的，為了增大傳播距離，微波發射和接收的天線都建得很高，即使這樣也只能達到幾十千米。在進行遠距離通信時，還是需要設立中繼站，不過現在可以用衛星來傳送微波。由於通信衛星在赤道上空大概36000千米的高空，以讓無線電信號跨越大陸和海洋。

無線電通訊的「敵人」

太陽黑子活動時會向外發射帶電離子，當帶電離子進入電離層時會與大氣分子發生猛烈碰撞，使電離層電子密度增加，這就會干擾到電離層對電磁波的吸收和反射，使得無線電波信號被吸收，導致無線電波信號經過這一空間後會衰弱甚至消失。所以說在太陽黑子活躍的時候會影響地球的無線電通信。

來源：新疆科技報

維吾爾文編輯：阿依努爾

新媒體編輯：趙翠

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