Wenn das Navi plötzlich einen Umweg misst
Das Navigationsgerät zeigt eine Position neben der Straße, obwohl das Auto auf seiner Spur fährt. Ein möglicher Grund liegt weit über den Wolken: Die Signale der Navigationssatelliten müssen eine Schicht der Atmosphäre durchqueren, deren elektrische Eigenschaften sich verändern. Bei starken Sonnenstürmen können diese Veränderungen besonders schnell und groß ausfallen.
Das bedeutet nicht, dass bei jedem Sonnensturm alle Smartphones ausfallen. Wie stark ein Empfänger betroffen ist, hängt vom Ort, der Art der Störung und seinen technischen Möglichkeiten ab. Die entscheidende Frage ist, wie gut er die Verzögerung seiner Satellitensignale abschätzen kann.
Eine Untersuchung des extremen geomagnetischen Sturms im Mai 2024 und europäische Galileo-Verfahren zeigen, weshalb diese Korrektur wichtig ist – und wo ihre Grenzen liegen.
Position ist eine Rechnung mit Laufzeiten
Satelliten von GPS oder dem europäischen System Galileo senden Signale mit Zeitinformationen und Angaben über ihre Bahn. Ein Empfänger vergleicht, wann Signale ausgesendet und empfangen wurden. Aus der Laufzeit schätzt er die Entfernung zu mehreren Satelliten und berechnet daraus seine Position und die Abweichung seiner eigenen Uhr.
Schon winzige Zeitfehler wirken sich auf die Entfernung aus. Weil sich das Funksignal sehr schnell bewegt, kann eine zusätzliche Verzögerung das Ergebnis merklich verschieben. Der Empfänger muss daher Einflüsse berücksichtigen, die zwischen Satellit und Gerät auftreten.
Einer davon ist die Ionosphäre: eine Region der oberen Atmosphäre mit elektrisch geladenen Teilchen. Sie beeinflusst die Ausbreitung der Funksignale. Nach Angaben des europäischen GNSS Service Centre führt sie zu einer Verzögerung, die ein Navigationsgerät berücksichtigen muss.
Warum die Sonne die Korrektur erschwert
Ein Sonnensturm kann die Umgebung der Erde und die Ionosphäre verändern. Die amerikanische Wetter- und Ozeanbehörde NOAA beschreibt, dass bei geomagnetischen Stürmen die Zahl freier Elektronen entlang des Signalwegs stark schwanken kann. Ein Modell, das für ruhigere Bedingungen eine durchschnittliche Verzögerung schätzt, kann dann danebenliegen.
Der Fehler steckt also zunächst in der Entfernungsschätzung: Das Signal kommt später an als erwartet, und der Empfänger kann die zusätzliche Laufzeit fälschlich einem längeren Weg zuschreiben. Mehrere solche Abweichungen verändern die berechnete Position. Bei besonders starken Störungen kann der Empfänger laut NOAA auch die Verbindung zu einem Signal verlieren.
Wie groß die Abweichung ist, lässt sich nicht pauschal für jedes Gerät angeben. Ein Smartphone in einer Straßenschlucht hat zusätzlich andere Fehlerquellen als ein Vermessungsempfänger auf freiem Feld. Gebäude können Signale abschatten oder reflektieren; solche Effekte sind nicht automatisch auf Weltraumwetter zurückzuführen.
Eine oder zwei Frequenzen
Für Empfänger mit nur einer ausgewerteten Frequenz stellt Galileo Informationen bereit, mit denen ein Modell die ionosphärische Verzögerung schätzen kann. Das europäische Servicezentrum nennt dafür den Referenzalgorithmus NeQuick G und die Alternative NTCM G. Beide verwenden Koeffizienten aus der Navigationsnachricht; die Alternative soll mit weniger Rechenaufwand auskommen.
Ein Empfänger, der geeignete Signale auf zwei Frequenzen verarbeitet, kann deren unterschiedliche Verzögerung vergleichen und den Einfluss der Ionosphäre besser abschätzen. Das hilft bei der Korrektur, beseitigt aber nicht jede Fehlerquelle. Wenn Signale zeitweise nicht mehr zuverlässig empfangen werden, ist auch die beste Rechnung auf ausreichende Messdaten angewiesen.
Diese Möglichkeiten sind eine Frage des konkreten Geräts und seiner Software. Aus dem Vorhandensein eines Galileo-Signals folgt nicht, dass jedes Handy jeden Korrekturdienst oder jedes Verfahren verwendet.
Was der Sturm von 2024 über Modelle verrät
Im Mai 2024 traf ein besonders starker geomagnetischer Sturm die Erde. Eine 2026 veröffentlichte Studie im NOAA-Archiv verglich 17 Ionosphärenmodelle anhand von Messungen über den zusammenhängenden USA. Sie betrachtete unter anderem den Elektronengehalt und die Positionsberechnung mit einer Frequenz.
Modelle, die Messdaten in ihre Berechnungen einbeziehen, schnitten in diesem Vergleich bei der Darstellung der Veränderungen und bei den Positionsfehlern am besten ab. Andere Modelle zeigten unterschiedliche Stärken und Schwächen. Während der Hauptphase konnten dennoch systematische Abweichungen erhebliche Positionsfehler verursachen.
Die Studie vergleicht Modelle und Messungen für ein konkretes extremes Ereignis und eine bestimmte Region. Ihre Ergebnisse sind keine Messung der Fehler jedes Smartphones in Europa. Sie zeigen vielmehr, warum aktuelle Beobachtungen bei ungewöhnlichen Bedingungen hilfreich sein können – und warum selbst ein verbessertes Modell nicht jede Abweichung ausschließt.
Warnung, Korrektur und Vorsorge
Neben der Korrektur im Empfänger können Dienste die Ionosphäre überwachen und mögliche Störungen vorhersagen. Das europäische GNSS Service Centre beschreibt einen Ionosphere Prediction Service, der Informationen über aktuelle und erwartete Bedingungen bereitstellen soll. Für professionelle Nutzer kann eine solche Information helfen, besonders empfindliche Arbeiten zeitlich anders zu planen oder zusätzliche Kontrollen vorzusehen.
Das ist etwas anderes als eine direkte Positionskorrektur. Eine Warnung sagt, dass Störungen möglich sind; sie repariert nicht selbst die Berechnung im Gerät. Umgekehrt kann ein Korrekturmodell alltägliche Verzögerungen berücksichtigen, ohne einen außergewöhnlichen Sturm perfekt vorherzusehen.
Für Anwendungen wie Vermessung oder Landwirtschaft kann schon eine kleine Abweichung relevant sein. Beim Autofahren fällt ein Fehler anders ins Gewicht, und eine Karte oder andere Sensoren können zusätzliche Orientierung bieten. Welche Reserven vorhanden sind, hängt vom jeweiligen System ab.
Das Navi empfängt seine Position nicht einfach als fertige Adresse aus dem All. Es berechnet sie aus Signalen, deren Weg durch eine veränderliche Atmosphäre führt. Bessere Modelle, mehrere Frequenzen und aktuelle Beobachtungen können diese Rechnung robuster machen – doch bei einem starken Sturm bleibt die Qualität der verfügbaren Signale entscheidend.
Quellen
- NOAA: Space Weather and GPS Systems (ohne Datum)
- Chou und andere: Assessment of Ionospheric Model Performance (2026)
- European GNSS Service Centre: Ionospheric Correction Algorithms (ohne Datum)
- European GNSS Service Centre: Ionosphere Prediction Service (ohne Datum)
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