Auringonpurkaukset ovat tuoneet taivaalle loistavia revontulia, mutta ne vaikuttavat monella muullakin tavalla. Esimerkiksi autojen ja kännyköiden karttaopastus eli navigaattorit saattavat auringonpurkausten vaikutuksesta näyttää sijaintia kilometrienkin virheellä.
– Auringon aktiivisuuden muutokset vaikuttavat yleisesti ionosfäärin rakenteeseen, joka peilautuu siten GNSS-laitteiden paikannustarkkuuden heittelyyn, kertoo sähköpostitse vanhempi tutkija Mika Saajisto Maanmittauslaitoksesta.
– Revontulien on osoitettu aiheuttavan suuriakin häiriöitä paikannustarkkuuteen ja vieläpä siten että vaikutukset saattavat olla hyvin paikallisia, eli esimerkiksi sadan tai kahden sadan kilometrin säteellä toisistaan olevat vastaanottimet saattavat kokea hyvin erilaisen ”paikannussään”.
– Lisäksi eri taajuuskaistat joilla paikannussignaaleita lähetetään voivat reagoida eri tavoin ionosfäärin häiriöihin, eli toinen kaista voi kokea suuremman häiriön kuin toinen, jatkaa Saajisto.
Auringonpurkaukset aiheuttavat virheellisisiä sijaintitietoja muun muassa autojen navigaattoreissa
Kuva: Risto Pikkupeura
Auringon ollessa aktiivinen roihupurkaukset ja massapurkaukset lisääntyvät. Tällöin auringosta lähtee suuria määriä varautuneita hiukkasia. Purkausten osuessa maahan, ne voivat aiheuttaa merkittäviä vaikeuksia esimerkiksi radioliikenteeseen, satelliitteihin, sähköverkkoihin ja satelliittipaikannukseen. Voimakkaan purkauksen tuttu merkki on revontulien näkyminen.
”Revontulien on osoitettu aiheuttavan suuriakin häiriöitä paikannustarkkuuteen ja vieläpä siten että vaikutukset saattavat olla hyvin paikallisia.”
Mika Saajisto
Vanhempi tutkija
Maanmittauslaitos
– Itselleni ei nyt ole tullut vastaan mitään raportteja paikannusongelmista, jotka liittyisivät revontuliin tai ionosfääriin yleisemmin. Pääsääntöisesti voidaan sanoa, että kehittyneemmät paikannuslaitteet kykenevät tekemään mittauksia usealla taajuuskaistalla, jolloin paikannustarkkuus paranee ja mahdollisten häiriöiden vaikutus voi olla vähäisempi
Auringosta purkautuneet varautuneet hiukkaset vaikuttavat ionosfäärissä eli ilmakehän ylimmässä osassa siten, että satelliitista lähetettävä paikannussignaali vääristyy. Tällöin käyttäjän laite ei pysty seuraamaan signaalia luotettavasti. Tämä voi johtaa huonompaan paikannustarkkuuteen, tai jopa siihen, että laite ei voi paikantaa lainkaan.
– Auringon aktiivisuus vaihtelee 11 vuoden syklillä maksimin ja minimin välillä. Nyt viime vuoden kesällä oli aktiivisuus suurimmillaan, jolloin puhutaan myös auringonpilkkujen maksimista, kertoo johtava asiantuntija Marko Ollikainen Maanmittauslaitoksesta.
– Nyt ollaan menossa vähemmän aktiiviseen suuntaan, mikä vähentää häiriöitä.
Tarkkojen sijaintiratkaisujen saaminen ja niiden luotettavuus voi heikentyä myös keskellä päivää. Tämä voi vaikuttaa esimerkiksi tarkkaa paikannusta hyödyntävien koneohjausjärjestelmien toimintaan.
– Maanmittauslaitos käyttää laitteita, joihin saamme paikannuspalveluilta korjaustietoa. Silti on ollut muutamia päiviä tai hetkiä, jolloin tarkkaa paikannusta ei ole voinut tehdä.
Ilmakehän häiriöt voivat vaikuttaa eri laitteisiin eritavoin. Parempi tarkkuus saadaan laitteilla, jotka käyttävät useampaa satelliittipaikannusjärjestelmää.
Kuva: Iiro Kerkelä
Edellinen auringon aktiivisuushuippu koettiin vuosina 2013–2015. Kuluneiden vuosien aikana satelliittipaikannusjärjestelmät ja -laitteet ovat kehittyneet huimasti, mikä voi auttaa auringon aiheuttamiin ongelmiin.
Kaikissa globaaleissa järjestelmissä on käytössä kolme taajuutta, mikä mahdollistaa paremman ionosfäärin mallintamisen niin laitteessa kuin paikannuspalveluissa. Parempaa mallintamista tukee myös paikannuspalveluiden käyttämien tukiasemien kasvanut määrä.
– Ajoneuvoissa ja kännyköissä voi olla mahdollisesti yksi antenni, jolloin häiriöt vaikuttavat enemmän, arvioi Ollikainen.
– Älypuhelimien tapauksessa paikannustarkkuutta voidaan myös parantaa ottamalla huomioon tieto puhelimen näkemistä linkkimastoista, joiden avulla voidaan yrittää rajata puhelimen sijaintia, kertoo Saajisto.
Maanmittauslaitoksen paikkatietokeskus tutkii, millaista tilannekuvatietoa satelliittipaikannuksen luotettavuudesta on saatavilla ja voidaan tuottaa.
– Satelliittipaikannuksen luotettavuuteen tehtävä tutkimus on yhteiskunnan toiminnan kannalta olennaista, sillä esimerkiksi teleoperaattorit ja sähköverkot tarvitsevat tarkkaa GNSS-aikatietoa, jotta eri järjestelmät voivat toimia tehokkaasti, vanhempi tutkija Mika Saajasto toteaa Maanmittauslaitoksen nettisivuilla.
Fakta
Laitteiden kyky kestää häiriöt
Auringonpurkausten aiheuttamat häiriöt muuttavat satelliittien lähettämän signaalin kulkuaikaa, mikä aiheuttaa virheitä paikannuksessa.
Erilaisia järjestelmiä ovat USA:n kehittämä GPS, eurooppalainen Galileo, kiinalainen BeiDou ja venäläinen Glonass.
Satelliittipaikannukseen viitataan nykyään termillä GNSS, global navigation satellite system.
Heikoin häiriöiden kestävyys on yhdellä taajuudella toimivilla GPS-vastaanottimilla. Ne eivät pysty korjaamaan purkausten aiheuttamaa virhettä. Tällaisia ovat muun muassa osa puhelimista ja autojen ensiasennetuista navigaattoreista.
Monia taajuuksia ja järjestelmiä käyttävät vastaanottimet säilyttävät tarkkuuden paremmin. Tällaisia on käytössä muun muassa droneissa, koneohjauksessa ja ilmailussa.
Ammattitason laitteet kestävät auringonpurkausten häiriöitä hyvin, mutta täysin immuuneja nekään eivät ole. Nämä käyttävät yleensä häiriötä korjaavia palveluja. Käyttäjä on muun muassa maanmittauslaitos.
Erikoisvastaanottimet kestävät parhaiten häiriöitä. Näitä käyttää muun muassa televerkot ja puolustuslaitos.
Paikannuksen periaate
Satelliittipaikannus perustuu tarkkaan ajansiirtoon. Jokainen satelliittipaikannusjärjestelmä koostuu noin 20–30 satelliitista, joiden kiertorata on noin 20 000 kilometrin korkeudella maanpinnasta. Kaikissa satelliiteissa on tarkka atomikello, jonka perusteella ne lähettävät maahan aikasignaalia sekä tietoa satelliitin sijainnista.
Lähetysaikatiedon ja vastaanottimen kellon antaman erotuksen perusteella voidaan laskea etäisyys kun tiedetään radiosignaalin nopeus. Sijainti varmistuu kun käytettävissä on vähintään neljän satelliitin tieto.
Kuluttajakäyttöön tarkoitetun GNSS-vastaanottimen paikannustarkkuus on tyypillisesti noin viiden metrin luokkaa
Lähde: ADTRAN, GIS Resources, Maanmittauslaitos