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GPSの理屈

 サッカー女子20歳以下代表の皆様、ワールドカップ3位おめでとうございます。
 そしてこんばんは、ライネです。


 私が住んでいるところは、浦和レッズの御膝元でして、
 その関係でサッカーにも力を入れているようです。
 普段全然スポーツに興味なさそうな先生も、試合の結果に一喜一憂しています。

 先生曰く、勝てば嬉しいらしいのですが、勝ち続けていると不安になるそうです。
 どうゆうこと?
  ※先生注:負けるのに慣れ過ぎてるだけです…。


 ゲームそのものも面白いのですが、国際的なスポーツとしてのサッカーも面白いです。
 ポールが1個あればどこでもできるゆえに、サッカーのワールドカップ(男子)は、
 ほぼすべての国が参加する大会だそうです。

 オリンピックだとひとつの競技にそれだけの国が参加していないというのもありますし、
 国によって、競技人口に極端な差がある競技も多いようで、
 そうなってくると、単一スポーツでそれほど多くの国が参加するということは、
 これはもう国を挙げての平和的な戦争ですね。
 
 私のいた世界でも、こういうのがあれば良かったのになと思います。



 さて、今日は前回の正確な時計の話でも少し触れましたが、
 サッカーのごとく、地球全体で使うことのできる秘密道具のお話です。

 私が考えて考えて、まとめた現在位置を知る(アナログな)方法は、残念ながら、
 太陽と星を観測する必要があるため、同時に計測することができません。

 けれどもこちらの世界には、GPSという俄かに信じがたい程の素晴らしい装置があります。
 私が独自の方法で計測している横で、先生は携帯電話でこれを使ってカンニングしていまして、
 正直、凄く間抜けに思わされました。


 今日は、このGPSがどのような技術を使っているのか調べてきましたので、
 発表させていただきます。



 そもそもGPSとは何かというと、現在位置を知ることのできる装置です。
 正確には携帯電話などに搭載されている受信機と、専用の人工衛星を駆使したずるい装置です。

 私の感覚では宇宙なんて、触れることのできない絵みたいなものでして、
 その宇宙空間に人類の技術で、触れることができるどころか、うまい具合に利用して、
 そのうえ、もう月まで行ったことがあるなんて、どれだけ科学が進んでいるのか、
 気がおかしくなりそうでした。


 けれども、いつまでもあちらの世界の常識で生きている訳にもいきません。
 科学というものは当たり前のことの発見と、積み重ねです。
 わたしがこれまで抱いてきた常識でも、積み重ねる事で納得することができるわけです。

 と、いいますか、基本的に納得できないことは、ここで発表するつもりはありません。


 さて、だいぶ横道にそれてしまいましたがGPSとは、Global Positioning Systemの略だそうです。
 日本語は他の地域の言葉もそのまま使うので、この辺は元々この世界にいた人には楽かもしれませんが、
 異世界人には難しいです。

 一応日本語訳もありまして、汎地球測位システムとか、全地球測位システムなどと呼ばれています。
 要するに、地球全体の位置を図る方法・装置なわけですね。
 こっちのほうが解りやすい!


 で、問題の理屈なのですが、先ほども言いましたように、端末と衛星の二本柱で成り立っています。
 端末は衛星からの情報を受け取って、これを解析することで現在位置を割り出す機能があり、
 衛星は地球の周りとぐるぐる回りながら、端末に情報を送信しているそうです。

 調べてみたのですが、この受け渡しされる情報は大したものではなく、
 衛星が送信している情報は「今、ここを飛んでいるよ」と言うだけだそうです。


 それだけで全ての受信機が本当に現在位置を測定できるのか、少しかみ砕いて説明しましょう。
 簡単に一本線の上で考えてみます。
 
GPS1

 衛星は、「22時30分、8に居ます」という情報を受信機A、Bに送ります。
 受信機にも正確な時計がありますので、仮にこの情報が1分で1マス動く速さで送られると、
 受信機Aはこの情報を22時36分、受信機Bは22時24分にこの情報を受け取ることができます。

 すると、受信機Aは「6分前に8にいたのね。ということは1分で1コマだから今、僕は2か」
 受信機Bは「4分前に8にいたのね、ということは1分で1コマだから今、僕は4か」と、いうように
 自分で分析して、現在位置を割り出すことができるわけです。



 ちなみに、賢明な皆様ならばお気づきかもしれませんが、受信機Aは14に居る可能性もあります。
 受信機Bも12に居る可能性がありますので、衛星は1つでは正しい情報が伝わりません。
 この場合は最低でも2この衛星から電波を受信しなければ位置を把握することができませんね。


 さらに地球は私も証明したように球ですので、この方法だと2つの衛星だけでは現在位置を
 割り出すことはできません。
 実際にGPS衛星はもっとたくさん飛んでいて、そこから最低3つ、理想は4つ以上の衛星から電波を
 受信することで成り立っています。

GPS3.jpg


 衛星ア「現在10時2分、2-E-bに居ます」
 衛星イ「現在10時3分、5-E-dに居ます」
 衛星ウ「現在10時1分、2-E-eに居ます」

 受信機あ
 「今の時間が10時5分だから、アの時間と3分、イの時間と2分、ウと4分違うのか、
 1マス1分ってことは、アからは緑の線上、イからは青の線上、ウからはピンクの線上の点が考えられる。
 ってことは、4-E-cだな!」


 というようなことをやっているわけですね。
 拙い図で申し訳ありません。
 本当は球でやりたかったのですが、球を平面で表現するのは私では無理でした。
 
 ちなみに、この理屈でいうと人工衛星なんてすごい物を使わなくても、
 地上に基地局を置けばわかるのですが、電波の距離や障害物などがあって、
 地球上どこでも通用するシステムにするには宇宙から電波を飛ばさなければいけません。


 また、前回のお話の中でも説明していたように、正確な時計はありえないくらい複雑な手順を踏んでいるので、
 正直、携帯電話の中にあるような時計では誤差が生じます。
 このような誤差は、3個以上の衛星から情報を受け取ることで、修正しているそうです。
  
 それにしても、実にシンプルで効果的な装置ですね。
 こういうのを考え付く人は天才だと思います。
 あと、その考えを形にするにはきっとものすごい苦労があったことでしょう。

 そう考えると、やっぱり私が一生懸命アナログな方法で位置を測定していた横で、
 ぼけっと、これを使っていた先生に腹が立ってきました。
 まあ、お世話になっているので口にはしませんが・・・。
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現在この世界のことを勉強中。
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合言葉は「真面目な事を不真面目に!」
記事の真偽は自己責任でお願いします。

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