书城科普读物奇妙的大自然·360°亲近大自然
29571700000046

第46章 奇妙的“回声定位术”——蝙蝠与雷达

小问号

蝙蝠是自然界中唯一会飞的哺乳动物。它的模样像鼠,但是同鼠不是一家。它善飞行,可又不是鸟。它是一种会飞的小兽。蝙蝠也有四肢,但是它的前后肢中间长着一层薄薄的翼膜,前肢的拇指上长有短爪,与薄膜是分开的,这种翼膜就是它飞行的翅膀,与鸟的翅膀有着本质区别。蝙蝠是胎生的,是吃母奶长大的,而鸟是卵生的。那么,蝙蝠与雷达有什么必然联系呢?

蝙蝠是一种昼伏夜出的动物,在古老的岩石洞里,在古寺的断墙残壁间,都能发现它的行踪。火热的夏季,当夜幕悄悄合拢之际,成群结队的蝙蝠就会从岩洞、林间,乱哄哄地飞出,忽上忽下,时左时右,一会儿急,一会儿缓……看上去,它们的飞行是那么无序,可是,即使漆黑如墨,蝙蝠仍然敏捷自如地捕捉夜间飞行的昆虫,绝不会碰得头破血流……那么,是蝙蝠的眼睛特别好吗?不,它的视力已经完全退化,像个瞎子。经过实验观察,我们发现要是把蝙蝠的眼睛蒙上,它还是能够在茂密的树林里穿越,不会碰伤一根毫毛;要是把它的耳朵蒙上,蝙蝠就会黔驴技穷到处乱撞,像一只没头苍蝇……

原来,蝙蝠在飞行时,在喉咙里产生了每秒钟振动2万次以上的超声波,通过口或鼻孔向外发射;超声波遇到食物或障碍物,立即形成反射的回波,蝙蝠那对宽大的耳朵便能够十分灵敏地接收这些回波信号。蝙蝠正是根据反射回来的信号来判定目标是食物还是障碍物的,以及物体的大小、距离等,从而确定是捕获,还是躲避。

科学家把蝙蝠的这种探测目标的方法叫“回声定位术”。1887年,德国科学家赫兹在证实电磁波的存在时,发现电磁波在传播的过程中遇到金属物会被反射回来,就如同蝙蝠的“回声定位术”一样。这实质上就是雷达的工作原理。遗憾的是,他没有继续深入地研究下去。后来,科学家经过不懈努力,受蝙蝠的“回声定位术”的启发,才发明了监测飞机的雷达。当然,雷达发射的不是声波,而是无线电波。雷达的发明,在军事上创造了许多战争奇迹,在抵御飞机的进攻上发挥了巨大作用。

“小档案”

1935年,英国著名的物理学家、国家物理研究所无线电研究室主任沃特森·瓦特在总结前人经验的基础上,发明了一种既能发射无线电波,又能接收反射波的装置,它能在很远的距离就探测到飞机的行动。这就是世界上第一台雷达。这台雷达能发出1.5厘米的微波,因为微波比中波、短波的方向性都要好,遇到障碍后反射回的能量大,所以探测空中飞行的飞机性能好。为了安全和方便,当时称这种雷达为CH系统。经过几次改进后,1938年,CH系统才正式安装在泰晤士河口附近;这个200千米长的雷达网,在第二次世界大战中给希特勒造成极大的威胁。随后,英国海军又将雷达安装在军舰上,这些雷达在海战中也发挥了重要作用。现在,雷达不仅运用在军事上,还可用来探测天气,查找地下20米深处的古墓、空洞、蚁穴等。