Hoe werkt een GPS-zender bij het bestuderen van plaatbewegingen?

De buitenste laag van de aarde bestaat uit tektonische platen die aan hun grenzen met elkaar interageren. De bewegingen van deze platen kunnen worden gemeten met behulp van GPS. Hoewel we GPS in onze telefoons en auto's gebruiken, weten we meestal niet hoe het werkt. GPS maakt gebruik van een systeem van satellieten om de positie van een ontvanger overal op aarde te trianguleren. Door een netwerk van ontvangers nabij plaatgrenzen te gebruiken, kunnen wetenschappers zeer nauwkeurig bepalen hoe de platen zich gedragen.

GPS staat voor Global Positioning System. Volgens de Incorporated Research Institutions for Seismology bestaat een GPS-systeem uit een netwerk van 24 satellieten en ten minste één ontvanger. Elke satelliet bestaat uit een zeer nauwkeurige atoomklok, een radiozender en een computer. Elke satelliet draait op ongeveer 20.000 kilometer (12.500 mijl) boven het oppervlak. Het zendt constant zijn positie en tijd uit. De grondontvanger moet ten minste drie satellieten "zien" om een ​​driehoekspositie te verkrijgen. Hoe meer satellieten de ontvanger kan gebruiken om te trianguleren, hoe nauwkeuriger de berekening wordt. Een handheld GPS-ontvanger heeft een nauwkeurigheid van ongeveer 10 tot 20 meter. Bij een verankerd systeem kan de nauwkeurigheid in millimeters zijn. De meest nauwkeurige GPS-ontvangers zijn tot op een rijstkorrel nauwkeurig.

Wetenschappers creëren grote netwerken van GPS-ontvangers, meestal in de buurt van plaatgrenzen. Als je een van deze ontvangers zou zien, zou je er waarschijnlijk niet veel van denken. Ze hebben over het algemeen een kleine omheining ter bescherming en een zonnepaneel om ze van stroom te voorzien. Ze worden indien mogelijk op gesteente geplaatst. Ze kunnen ook draadloos zijn, dus ze zouden ook een kleine antenne hebben. De moderne GPS-ontvangers die door wetenschappers worden gebruikt, zijn bijna realtime en in het laboratorium is binnen enkele seconden beweging te zien.

Door GPS gedetecteerde plaatbewegingen ondersteunen de theorie van platentektoniek. Platen bewegen net zo snel als je vingernagels groeien. Platen spreiden zich van elkaar af op oceanische ruggen en komen samen in subductiezones. Platen schuiven langs elkaar bij transformatiegrenzen. Aanvaring, zoals bij de Himalaya, wordt nauwkeurig geregistreerd. Bij de San Andreas-breuk kruipt de tektonische plaat in de Stille Oceaan in noordwestelijke richting langs de Noord-Amerikaanse plaat. Vanwege GPS-technologie weten we dat de kruipsnelheid bij de San Andreas-breuk ongeveer 28 tot 34 millimeter is, of a iets meer dan 1 inch, per jaar, volgens het Nature-artikel "Low Strength of Deep San Andreas Fault Guuge From SAFOD Kern."

Wetenschappers kunnen aardbevingen nauwkeuriger lokaliseren en begrijpen met behulp van GPS-gegevens. Ze kunnen zelfs helpen bij het creëren van vroegtijdige waarschuwingssystemen voor aardbevingen, volgens Phys.org. Hoewel ze geen aardbevingen voorspellen, kunnen ze ook helpen bepalen welke fouten het meest waarschijnlijk aardbevingen hebben.