如果你在一个陌生的环境,不知道这是哪里,就拿出手机,在上面查询自己的位置。手机可以接收整个卫星系统在轨的信号。通过对这些信号进行三角测量,进行大量的数学运算,就可以得到你的位置,并在地图上显示为一个小点。
这些卫星在轨道上没有参考坐标。它怎么知道确切的位置呢?
如果卫星的轨道足够高,离大气层足够远,他们就能猜出自己的位置。它们的轨道基本相同,没有大气层使它们减速,但这种方法得到的结果不够精确。因为太阳和月亮的引力,甚至是地球上的山,都会导致偏差。
也许他们也可以使用其他卫星信号,比如GPS,但如果所有卫星都互相依赖,结果会慢慢失真。也许他们可以追踪地球上的恒星或标记,但结果不够准确。所以地球需要从一个特定的点向天空射东西,才能算出卫星的具体位置。
其中一个装置藏在英格兰南部的一个村庄里,它看起来像一个普通的天文台,但它不是用来观星的。研究人员跟踪不同轨道和功能的卫星。这些卫星都需要特殊的反射器将光反射给研究人员,这样他们就可以测量光的飞行时间,并用它来计算距离。
它只需要发射一个短脉冲激光,每秒1000次。由于使用了脉冲非常短的激光,每次发射只需要10皮秒,大约等于3毫米长的光波。这就限制了精度,所以每次发射都有3到4毫米的误差。只要天气好,车站就会全天工作。
当天空中的云消失时,我们可以观察到真实的情况。因为它使用特定波长的激光,所以可以屏蔽,全天工作。真空中的光速是恒定的,而大气中的光速是不确定的,主要取决于气压、温度和湿度。
大概有35个工作站分布在地球上,主要分布在北半球,可能不符合科学概念。他们应该平均分布在世界各地。澳大利亚的一些台站起着重要的作用,因为它们提供了来自南半球的大量数据。理想情况下,站点的分布应该更加均匀。
当然,随着光线的衰减,我们脚下的土地,——,是静止的,但严格来说,这是不成立的。在20世纪60年代,当激光测距首次出现时,从这些测量中可以发现一个总的趋势,例如冰盖的融化和质量从极地冰盖到赤道的重新分布。
全球网站的所有数据都将进入国际数据库,各地的研究人员都可以获得这些国际数据集。