雷达是千里眼吗?怎么看那么远?
雷达对于现代战争就好比一双千里眼,它能够监测敌军动态,同时为精准的打击提供支持。
目前,据说美俄已经具备可探测距离达到6000公里以上的雷达,这么远的距离雷达到底是如何实现探测的呢?
说到雷达呢?我们先来看一下这个词是什么意思?雷达是一个英译词,英文单词就叫Radar,翻译过来就是无限探测与测距。正如这个名字中的关键词所言,雷达的主要功能就是两个:探测和测距。
今天我们就来具体说一说,雷达到底是怎么实现探测和测距这两个功能?
大家在中学的物理学中都学过一种现象叫做回声。当我们冲着山谷吼一嗓子的时候,过一会就能听见自己的回声了。这是因为我们的声音,经过反射之后,再一次回到了我们的耳朵里。
其实雷达具备的探测功能,实际上原理与回声类似。雷达装置中有一个发射机,作用就是不断发射电磁波。我们说的光其实也是一种电磁波,只不过与雷达的电磁波频率和波长不同而已。发射机发出的电磁波在空中,如果遇到障碍就会反射。雷达上还有一个接收器,接收器能够接收反射回来的电磁波,这些反射回来的电磁波经过信号处理,最终显示在显示器上,人就能够发现空中的飞行物,这就是雷达探测的最基本原理。
但问题就来了,基本的原理就是这么简单,那雷达到底是如何进行具体的距离和速度计算呢?
先说如何测量距离吧。假设雷达放置在A点,空中的飞机在B点,电磁波从A出发,到达B点后被反射,最终再返回到A点。这一过程经历的时间是可以计算的,我们假设时间为t电磁波的速度就是光速,v=299792458米每秒,所以电磁波经过的距离就是vt。而这一距离又实际上是两倍的A与B之间的距离,所以AB的距离就等于1/2vt。
再来看速度如何测量。我们来看一般的速度测量方法,如果要知道一辆车的运动速度,我们先让车跑一段距离,然后记住车的运动时间,用距离除以时间就是速度。但是对于雷达来讲,它的测量不能通过距离和时间的关系来进行速度测量,而是通过多普勒效应。
什么是多普勒效应?专业的解释是波在波源移向观察者时接收频率变高,而在波源远离观察者时接收频率变低,实际上我们在生活中经常遇到多普勒效应。
一辆鸣笛的车在驶近你的时候,你会觉得声音越来越尖锐,在远离你的时候,你会觉得声音越来越低沉,这里的尖锐,实际上表示声音的频率越来越高,而低沉就表示声音的频率越来越低。也就是说呢,接收者接收到的声音的频率实际上是与声源的移动速度是有关系的。
电磁波也具有多普勒效应,如果飞机此时是飞向雷达方向,那么反射电磁波的频率就会增加,我们根据频率的变化,就能够推测出飞机的运动速度。相反,飞机远离而去的话,反射电磁波的频率就会降低。