Truenos y G.P.S.

Seguro que conocéis el método para calcular la distancia a una tormenta. Basta con ver el relámpago y contar los segundos hasta que llega a nosotros el sonido del trueno. Conociendo la velocidad del sonido podemos calcular la distancia. Pero, ¿Cómo calcularíamos a que distancia estamos de un punto fijo?

Imaginemos que nuestro reloj esta perfectamente sincronizado con la campana de una iglesia. Si oímos la primera campanada, y nos fijamos en cuantos segundos han pasado de la hora, podríamos calcular la distancia al campanario. Nosotros estaríamos en algún punto del círculo que rodea a ese campanario. Si deseamos saber nuestra posición exacta necesitamos tres referencias, tres círculos de diferentes radios cuya intersección es un punto como podemos ver en el siguiente gráfico de Wikipedia.



Este método para calcular la posición basándose en la distancia es conocido como trilateración y no debe confundirse con la triangulación que utiliza los ángulos para conseguir el mismo resultado.

Los campanarios serian una forma ruidosa y poco precisa para calcular la distancia pero podemos imaginar una alternativa mejor. La esencia del G.P.S.
consiste en utilizar unas señales provenientes de relojes atómicos extremadamente precisos situados en una red de satélites que rodean la Tierra. Estos satélites envían una señal que contiene la hora de su reloj interno pero al encontrarse a diferentes distancias la señal de radio tarda mas o menos en llegar y sus indicaciones serán ligeramente diferentes. Para hacernos una idea de la precisión necesaria, el sistema debe tener en cuenta que los relojes del satélite van ligeramente más rápido, alrededor de 38 microsegundo al día, al estar más alejados de la gravedad terrestre. Es otro de los efectos derivados de la teoría de la relatividad. El problema se complica un poco más porque se trata de tres esferas y no tres círculos de forma que se definen dos puntos de intersección. Afortunadamente uno esta en el espacio, muy por encima de la superficie terrestre, y generalmente puede descartarse.



Solo nos queda el problema de sincronizar adecuadamente nuestro reloj. No podemos utilizar un reloj atómico “de pulsera”. Nadie ha logrado reducir tanto su tamaño o coste pero hay un truco que podemos utilizar. Si disponemos de señales de cuatro o más satélites es posible utilizarlas para sincronizar constantemente el reloj del receptor. Juntándolo todo, tenemos un sistema preciso para indicarnos nuestra posición.

Para terminar hay que recordar que el G.P.S. nos indica donde estamos pero no sirve para localizar a un tercero al estilo “Gran Hermano”. Los satélites son solo emisores y no reciben ni detectan la posición de nadie.(1) Para ello seria necesario que el aparato una vez conocida su posición enviase por radio o vía teléfono móvil esos datos. Una explicación muy completa puede encontrarse en esta anotación de Mala Ciencia.

(1) Si se utilizan para detectar explosiones nucleares pero eso queda para otra anotación.

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Categoría: Física