Come funziona il GPS e dove non funziona

I satelliti GPS orbitano a circa 20.000 chilometri di altezza. A bordo hanno orologi atomici estremamente precisi. Ogni satellite trasmette continuamente dove si trova e che ora segna il suo orologio. Il ricevitore confronta il marcatore temporale con il momento in cui il segnale arriva. Poiché le onde radio viaggiano alla velocità della luce, circa 300.000 chilometri al secondo, il tempo di percorrenza dà la distanza.

Conoscere la distanza da un solo satellite ti dice soltanto che ti trovi da qualche parte su un'enorme sfera attorno ad esso. Con tre satelliti si intersecano tre sfere di questo tipo e resta un solo punto. Il quarto serve perché l'orologio di un telefono non è affatto preciso come un orologio atomico. Il ricevitore calcola semplicemente il proprio errore di orologio come quarta incognita.

Un semplice calcolo mostra quanto la cosa sia delicata: un errore di un milionesimo di secondo corrisponde a circa 300 metri alla velocità della luce. Per questo tutta la precisione dipende da orologi esatti e da segnali puliti e diretti.

I segnali arrivano da lontano e a livello del suolo sono molto deboli. Roccia, cemento, metallo, il corpo umano e il fogliame bagnato li indeboliscono ancora di più. In una gola stretta o in una strada incassata tra grattacieli il dispositivo vede solo una sottile striscia di cielo e quindi pochi satelliti, per di più mal posizionati in fila. La posizione diventa allora incerta.

I riflessi sono ancora più insidiosi. Se un segnale rimbalza su una parete rocciosa o su un edificio, il suo percorso è più lungo di quello diretto. Il dispositivo crede che il satellite sia più lontano di quanto sia e la posizione spesso salta di molti metri. Un risultato tipico è una traccia che zigzaga tra gli isolati anche se hai camminato sempre dritto.

La lettura dell'altitudine di solito è meno precisa della posizione orizzontale, perché tutti i satelliti sono sopra di te e nessuno “misura” dal basso. Per le quote sono più affidabili la mappa, le curve di livello e un altimetro calibrato. Molti dispositivi mostrano un cerchio di precisione: è la stima del dispositivo, non una garanzia.

Per una buona rilevazione, vai in un punto aperto, tieni il dispositivo alzato e lontano dal corpo e aspetta un attimo che il display si stabilizzi. Dopo una lunga pausa o in un posto nuovo il ricevitore a volte impiega più tempo per la prima posizione. I telefoni scaricano dati di supporto tramite la rete mobile e sono così più veloci, ma il posizionamento funziona anche senza rete.

Ciò che spesso manca senza rete è la mappa. Molte app di mappe caricano le mappe di continuo da internet. Scarica quindi le mappe della tua zona prima dell'escursione. Altrimenti vedi un punto blu, ma su uno sfondo grigio vuoto.

Controlla sempre il display con il terreno: il ruscello, il pendio, l'incrocio di sentieri corrispondono? E tieni presente: la posizione satellitare non ti dice in che direzione sei rivolto. La direzione della freccia da fermo di solito viene da un sensore magnetico integrato che può essere disturbato da metallo ed elettronica. Una direzione dal solo GPS si ottiene soltanto quando ti muovi.

Un dispositivo può smettere di funzionare in qualsiasi momento: batteria scarica, freddo, bagnato, una caduta su roccia, un errore del software. Quindi la regola è: porta con te mappa cartacea e bussola ed esercitati a usarle finché tutto funziona ancora. Chi segue solo il punto blu spesso non si accorge di dove si trova davvero e si ritrova di colpo senza orientamento quando il dispositivo si spegne.

Risparmia energia dove puoi: abbassa la luminosità dello schermo, usa la modalità aereo con la localizzazione attiva, tieni il dispositivo vicino al corpo quando fa freddo e porta con te un power bank. Controlla regolarmente il livello della batteria, non solo quando è già rosso.

In alcune regioni i segnali dei satelliti vengono disturbati o falsificati di proposito. Il dispositivo può allora mostrare una posizione completamente sbagliata senza alcun avviso. Se il display non corrisponde al terreno, fidati del terreno e della mappa.

“GPS” in realtà è solo il nome del sistema statunitense. Il termine generale è GNSS, sistemi satellitari globali di navigazione. Ne fanno parte anche l'europeo Galileo, il russo GLONASS e il cinese BeiDou. Molti dispositivi usano più sistemi insieme e così hanno più satelliti in vista: un vantaggio soprattutto nelle valli e nelle città.

In un'emergenza le coordinate valgono oro. Si possono dare in formati diversi, per esempio gradi decimali oppure gradi, minuti e secondi. Leggile lentamente e per intero e indica il formato. In molti paesi durante una chiamata di emergenza il telefono invia automaticamente la sua posizione alla centrale operativa; vale comunque la pena sapere dove trovare le tue coordinate sul dispositivo.

Una nota a margine sorprendente dalla fisica: a causa della teoria della relatività di Einstein, gli orologi dei satelliti vanno in modo leggermente diverso da quelli a terra. Il sistema compensa questo effetto, altrimenti la posizione si sposterebbe in modo evidente in poco tempo.