Nhiều nhà khoa học đã báo cáo về sự chậm lại kỷ lục trong quá trình quay của Trái đất, điều này có nghĩa là về mặt lý thuyết nó có thể ảnh hưởng đến hệ thống định vị, vệ tinh và GPS. Nhưng theo Sergei Bogachev, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Thiên văn Mặt trời tại Viện Nghiên cứu Vũ trụ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga, điều này sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của GPS: các hệ thống như vậy có thể được điều chỉnh cho phù hợp.

Hiệu ứng cánh bướm từ biến đổi khí hậu toàn cầu

Các nghiên cứu địa chất và khí hậu mới nhất được công bố bởi các nhà khoa học Áo và Thụy Sĩ đã thiết lập một cột mốc đáng lo ngại: Tốc độ tự quay của Trái Đất đang ghi nhận mức giảm kỷ lục trong lịch sử quan trắc địa chất. Hiện tượng này không còn là một giả thuyết lý thuyết trên giấy, mà đã trở thành một chỉ dấu vật lý rõ ràng cho thấy những tác động sâu sắc của con người lên hành tinh.

Nguyên nhân cốt lõi của sự chậm trễ này xuất phát từ một kịch bản quen thuộc nhưng mang quy mô vĩ mô: biến đổi khí hậu toàn cầu. Nhiệt độ Trái Đất tăng cao khiến các khối băng khổng lồ ở hai cực tan chảy với tốc độ phi mã. Khối lượng nước khổng lồ này không biến mất mà tái phân phối lại, đổ dồn về phía xích đạo do lực ly tâm.

Theo nguyên lý bảo toàn mô-men động lượng trong vật lý, khi khối lượng vật chất dịch chuyển từ trục quay ra xa hơn (về phía xích đạo), tốc độ quay của vật thể đó buộc phải giảm xuống. Hiện tượng này tương tự như một vận động viên trượt băng nghệ thuật dang rộng hai tay để chủ động giảm tốc độ xoay của mình. Chính sự thay đổi cấu trúc khối lượng của hành tinh đã trực tiếp kéo dài độ dài của một ngày đêm, dù con số này chỉ tính bằng phần triệu giây.

Bài toán sai số của hạ tầng định vị toàn cầu

Đối với đời sống sinh hoạt thường nhật, sự chậm lại này hoàn toàn vô hình. Tuy nhiên, đối với các hệ thống định vị vệ tinh như GPS (Mỹ), GLONASS (Nga), BeiDou (Trung Quốc) hay Galileo (Châu Âu) – nơi thời gian được đo bằng độ chính xác của các đồng hồ nguyên tử – một sai lệch nhỏ cũng có thể dẫn đến những hệ lụy dây chuyền.

Hệ thống định vị hoạt động dựa trên nguyên lý đo khoảng thời gian tín hiệu vô tuyến truyền từ vệ tinh ngoài không gian xuống thiết bị thu dưới mặt đất. Vì sóng vô tuyến di chuyển với vận tốc ánh sáng (khoảng 300.000 km/s), bất kỳ sự lệch pha nào về thời gian, dù là nhỏ nhất, cũng sẽ bị khuếch đại lên thành sai số khoảng cách khổng lồ trên thực địa.

Tại mặt xích đạo, tốc độ tự quay của Trái Đất khiến một điểm trên bề mặt di chuyển hàng trăm mét trong mỗi giây. Chuyên gia Sergey Bogachev, Trưởng phòng thí nghiệm Thiên văn học Mặt Trời tại Viện Nghiên cứu Vũ trụ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga (RAN), phân tích rằng một lỗi đồng bộ hóa thời gian chỉ khoảng một phần ngàn giây (1 mili-giây) cũng đủ tạo ra sai số định vị trong không gian lên tới vài chục centimet.

Bên cạnh đó, giải pháp chèn "giây nhuận" (leap second) – một công cụ truyền thống để đồng bộ hóa thời gian nguyên tử quốc tế (TAI) với thời gian quay của Trái Đất (UT1) – đang dần được thay thế bằng các thuật toán làm mịn thời gian tự động trực tiếp trong phần mềm của máy thu chuyên dụng. Điều này đảm bảo dòng chảy dữ liệu định vị luôn nhất quán mà không gây ra các cú sốc hệ thống đối với hạ tầng mạng toàn cầu.

Kỷ nguyên mới của định vị độc lập

Sự phụ thuộc vào các tín hiệu hiệu chỉnh từ bên ngoài do Trái Đất biến đổi cũng đang thúc đẩy một làn sóng phát triển công nghệ mới: định vị không phụ thuộc vào GPS truyền thống. Nhiều viện nghiên cứu quốc tế, bao gồm cả các trung tâm công nghệ tại Nga, đang tăng tốc thử nghiệm các hệ thống dẫn đường dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) quang học và bản đồ địa hình số hóa.

Phòng thí nghiệm Thiên văn học Mặt trời thuộc Viện Nghiên cứu Vũ trụ của Viện Hàn lâm Khoa học Nga (IKI RAS) đã làm rõ rằng không cần phải lo lắng. Nói cách khác, sự quay của Trái Đất thực sự quan trọng đối với việc định vị chính xác, nhưng các hệ thống hiện đại được thiết kế để thích ứng với những điều chỉnh đó. Do đó, việc Trái Đất quay chậm lại không có nghĩa là GPS sẽ bắt đầu mắc lỗi nghiêm trọng hoặc ngừng hoạt động.

Bằng cách cho phép các thiết bị tự hành nhìn và phân tích các đặc điểm địa hình theo thời gian thực thay vì liên tục hỏi vệ tinh "tôi đang ở đâu", công nghệ này sẽ loại bỏ hoàn toàn rủi ro sai số do sự bất ổn định của vòng quay hành tinh.

Bản chất của công nghệ dẫn đường hiện đại không nằm ở việc bắt hành tinh phải vận hành theo một chiếc đồng hồ cố định, mà nằm ở năng lực tự điều chỉnh của thuật toán trước những biến chuyển của tự nhiên. Tốc độ quay của Trái Đất có thể tiếp tục giảm dưới tác động của biến đổi khí hậu, nhưng chừng nào các lưới lọc thuật toán còn duy trì được năng lực dự báo chính xác, hệ thống định vị toàn cầu vẫn sẽ là người dẫn đường đáng tin cậy của nhân loại.