书城童书无处不在的物理(人生解密)
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第39章 孙悟空是如何腾云驾雾的

《西游记》是大家比较熟悉和喜欢的电视剧,其中正直勇敢、神通广大的孙悟空给人们留下了深刻的印象。电视中常常有他翻山越岭、腾云驾雾的镜头。虽然我们都知道这是神话传说,但是善于思考的同学一定会问,孙悟空腾云驾雾的镜头是怎么拍出来的呢?难道是在孙悟空扮演者六小龄童的身上安装了“飞行器”吗其实,在我们看来十分神奇的“腾云驾雾、翻山越岭”等镜头的拍摄,是运用了物理学的运动相对性原理。

我们知道,平时我们所说的运动和静止都是相对的,是相对于我们假定不动的参照物而言的。如果我们坐在封闭的火车厢里,那么我们将无法知道火车究竟是静止的还是匀速行驶的,只有拉开窗帘,看到铁轨旁的树木、村庄等参照物时,根据它们的位置是否发生变化,才能判断出来。

利用运动相对性,我们就可以拍摄孙悟空的“腾云驾雾”镜头了。如拍摄孙悟空腾云远去的镜头:先分别拍摄孙悟空的动作镜头和景物镜头,即先拍摄孙悟空在“云朵”上的动作造型,再拍摄天空中的白云、地上的山峰、湖泊等背景,然后将两组画面放在“特技机”里叠合,叠合时迅速地移动背景上的白云和山河湖海作参照,就有了孙悟空“腾云远去”的感觉。

这种特技镜头在电影、电视中的运用相当广泛,如拍摄飞行的飞机里或奔驰的火车车厢里的镜头,拍摄时只要演员在飞机或火车的模型里表演,迅速地拉动背景上的蓝天、白云、田野,就可以了。放映这样拍下来的影片时,人们就会产生飞机或火车向前运动的感觉。

随着科学的进步与发展,这种“背景拍摄法”也慢慢地落伍了,现在更多的是采用三维动画和电脑合成,这样得到的效果更加自然和逼真。

电视已成了我们生活的一部分,电视通讯是与千家万户密切相关的事情。如果用中继站传播,每隔50千米就要建设一个中继站,要耗费大量的人力、物力;如果用同步通讯卫星,像我们这样大的国家只要一颗卫星,就连边远地区也能收到中央台或其他城市的电视节目了;如果在同步轨道上等间隔地放上三颗同步通讯卫星,就能实现全球通讯。

什么是同步通讯卫星?当卫星在赤道上空35 786千米高的圆形轨道上由西向东运行1周时,恰好是23小时56分4秒,正好与地球自转1周的时间相同,由于卫星环绕周期等于地球自转周期,两者方向又一致,故相互之间保持相对静止,这就是同步卫星名称的由来。

发射同步通讯卫星要经过复杂的轨道控制和卫星状态控制,任何一个环节出现差错,就会造成全局的失败。目前仅美国、俄罗斯、法国、日本和中国能独立发射同步通讯卫星。

其实只要留心观察,生活中运动和静止相对性的案例很多。比如两架飞机在空中加油,空间站两艘宇宙飞船的对接,在体育比赛中两名接力赛运动员在高速运动中交接接力棒,还有马拉松比赛中给运动员递饮料,等等。