Magnetyczny GPS podpatrzony u ptaków

Magnetyczny GPS podpatrzony u ptaków

Naukowcy z Virginia Tech University opracowali czujnik, który opiera się na zjawisku magnetopercepcji, które to wykorzystują do nawigowania migrujące ptaki, nietoperze, a nawet chomiki.

Ten ‘magnetyczny GPS’ funkcjonuje na zasadzie zestawienia precyzyjnego pomiaru ziemskiego pola magnetycznego z bazą pomiarów wykonanych na całym świecie. Pole magnetyczne Ziemi najsilniejsze jest na biegunach, a najsłabsze na równiku. Kąt, pod jakim pada na powierzchnię Ziemi jest niepowtarzalny dla każdej konkretnej lokalizacji, dlatego można ten ‘gigantyczny efekt magnetoelektryczny’ wykorzystać do precyzyjnego określenia miejsca przebywania.

Rdzeniem tego czujnika jest powłoka z tytanianu cyrkonu ołowiu, który ma największy efekt magnetoelektryczny spośród wszystkich materiałów. Oznacza to, że może on wykryć nawet najmniejsze zmiany natężenia pola i jego kąta. By wykorzystać urządzenie jako czujnik geomagnetyczny, naukowcy przepuścili prąd przemienny o małym natężeniu przez cewkę owiniętą wokół rdzenia, a następnie zmierzyli napięcie wygenerowane przez ten rdzeń. Zmierzone napięcie jest proporcjonalne do zmian pola magnetycznego Ziemi.

„Do aplikacji GPS, potrzebujemy dokonać pomiaru w trzech wymiarach, by móc policzyć zarówno pole magnetyczne jak i nachylenie,” – powiedział Junyi Zha z Virginia Tech University. „Dlatego wykorzystujemy trzy czujniki, z czego każdy umieszczony jest prostopadle do dwóch pozostałych.”

By określić lokalizację, naukowcy porównują wartość zmierzonego natężenia pola magnetycznego i kąta z tymi umieszczonymi w specjalnych tabelach opracowanych przez United States Geological Survey.

Choć metoda ta jest mniej dokładna niż ‘GPS satelitarny’, jest ona pewniejsza w określonych sytuacjach. Na przykład w regionach, gdzie nie ma kontaktu z satelitami, albo przy złej pogodzie, która powoduje czasowe zerwanie łączności.

Autorzy twierdzą, że dokładność ich techniki jest ‘dość dobra’, jest jednak ograniczona siatką opracowaną przez US Geological Survey. Dokładniejsze badania pola magnetycznego Ziemi pozwoliłyby poprawić precyzję tej techniki. „Idea wykorzystania czujników magnetoelektrycznych do aplikacji GPS jest czymś zupełnie nowym,” – powiedział Gopalan Srinivasan zajmujący się urządzeniami magnetoelektrycznymi na Oakland University.

(lk)