各种材料都有电阻。如果将某材料做成长1厘米、截面1平方厘米的样品,则该样品的电阻就叫这种材料的电阻率。平时常用电阻率来表征材料导电的难易。良绝缘体的电阻率比良导体的要大1025倍。良导体有铝、铜、银等。在常温下银的电阻率最小,为159×10-6欧姆·厘米。为了减少因电阻所损耗的电能,人们常用铝、铜、银这类电阻小的材料来做导线,以输送电能,或传递声音、图象等信息的电信号。
材料的电阻还会随着温度而变化。一般说来,温度越高,电阻越大;温度越低,电阻越小。起初,人们以为温度要降到绝对零度,电阻才会为零。
后来才发现,不少材料的电阻在接近绝对零度的某个温度上就会降到零,此时材料就变成了没有电阻的超导体。第一次发现超导现象是在1911年。
其时,翁纳斯在作低温条件下汞的电阻与温度关系的实验,他发现汞的电阻在略低于氦的沸点处,突然降至无可测量之值。后来,不少人重复了这类实验。由于在低温下导体失去电阻,撤去电源后,其中的电流仍可经久不衰。
这种超导电流持续流动的最长记录是2年,2年中虽无电源补充电流仍长流不息,毫无减弱的迹象,后来只是由于运输工人罢工,中断了液氦的供应,无法保持所要的低温,实验方告结束。利用超导体没有电阻的特点,可通以极大的电流,产生出极强磁场,以补常规磁铁的不足。世界上第一个超导磁铁,在超导现象发现的50年之后,于1963年方才问世,它可产生10万奥斯特的磁场。
最厉害的噪声
鼓瑟琴管,燕语莺啭,闻之欣然色喜。当你坐在音乐厅里欣赏悦耳的声音时,你可曾想到还有一种残酷的声音,竟会置人于死地。
物体在媒质中振动,便发出声音。振动有两种:周期性的和非周期性的。各种乐器就是周期性振动的声源,它们奏出悦耳动听的乐音。与乐音相反的是噪音(或叫噪声),那是由非周期性振动的声源产生的。一般物体发出的大多是噪音,人们闻之总不免疾首蹙额。你看小孩一听到隆隆雷鸣,就马上捂住耳朵。噪音使人觉得很不愉快。
岂止是不愉快而已,噪声还危及人类的健康和生命。声音有轻有响,人耳刚能听出的声音大约为1分贝(分贝为声音响度单位),这叫闻阈;大于100分贝的噪音就会使耳朵发胀、疼痛,这样的声响叫痛阈。人们总是处在不同响度的噪声的包围之中。例如,热闹街上的吵闹声,响度达到70分贝;印刷车间的嘈杂声,响度达到90分贝;旧式飞机的发动声响,则超过115分贝。高响度的噪声会使人感到乏力、疲倦、头痛、失眠。痛阈以上的噪声危害更大。试验表明,超过115分贝,大脑皮层的功能便严重衰退;达到165分贝,动物死亡;及至超过175分贝,人也会丧命。
噪声曾被用作刑罚。第二次世界大战期间,某些国家用噪声来折磨战俘。
他们用高音喇叭对准异国间谍“轰击”。
当声响超过痛阈时,受刑者产生痛感、心情烦躁;接着思索困难、情绪低落,于是审讯者有可能从其口中套出真实情报。
要是某些受刑者仍能控制意志,则继续增大响度,受刑者便汗流如雨、全身抽搐。当声响超过130分贝后,受刑者则大声呼叫、眼结膜充血,并竭力挣脱束缚以求撞墙自杀。在如此极高响度的噪声的轰击下,许多俘虏在耳鼓膜破裂两小时后昏死。这是一种何等残酷的刑罚!
据幸存者申述,即使将他枪杀,也不愿再受一次“噪声刑”。
即使噪声的响度不超过痛阈,长期受其骚扰,也是一种慢性中毒。它对人体的呼吸系统、神经系统、循环系统、消化系统等都有影响,特别是对神经系统的摧残比对听觉的损伤更为严重得多。所以,联合国在1979年世界环境保护工作会议上,将噪声列为当代人类最不可容忍的灾难之一。目前,因工业和交通运输业的发达,城市噪声比30年代以前提高了几十倍。目前,世界上城市最高噪声响度竟达155分贝。1965年,美国国家航空和太空总署宣布,实验室中制造的噪声已达210分贝。此噪音足以在固体上穿个洞。因此,控制噪声、降低响度,已成为世界科学界最关注的研究课题之一了。人们喜爱乐音,憎恨噪声,正在为降低“分贝之最”而进行着艰苦卓绝的努力。
赫兹的试验计算机参与战争
计算机可以参加战争这是一件很稀奇的事,一般人也很难理解,但现在确实已经变成了现实。
2000年春天,以美国为首的北约违犯国际有关公约,向南联盟进行了疯狂的空袭。在持续78天的战争中,以美国为首的北约先后凋集了1000多架战机轮番轰炸,南联盟也使出了所有武器全力反抗。
战争结束后,美国声称只损失了2架战斗机。而南联盟方面则公开表示:共击落61架战斗机、30架无人驾驶机、7架直升机,拦截238枚巡航导弹。
他们两家谁说的对呢?下面的情况可以帮助我们进行判断。
南联盟坚持说打下上百架北约的飞机,但只公开播放了被击落的F-117A隐形战斗机的残骸录像。对此,南联盟领导人解释说,由于南联盟境内地形复杂、条件有限,许多被击落的飞机无法录像,但南军清楚地从雷达屏幕上看到许多北约飞机被击落。
而美国在国防部拿出的一份绝密报告中指出,在南联盟境内的科索沃战争期间,美国成功地用假目标迷惑了南联盟防空部队的雷达识别系统。计算机作为一种新式武器首次被投入战斗,并成功地欺骗了南联盟的雷达和防空导弹。研究发现,南联盟发射的导弹大多命中了目标,但这些“目标”
都是假目标,原因在于美国的电子专家侵入了南联盟防空体系的计算机系统。当南联盟军官在雷达屏幕上发现有敌机目标时,天空中事实上却什么也没有。除了几架无人驾驶机之外,南联盟实际上只打下2架美国战机,一架是F-117A隐形战斗机,一架是F-16战斗机。在美军共出动的35000架次飞机中,被打下来的飞机只有这2架。
美国的战略学家们将这种新型作战模式的出现视为“一次军事革命”,并认为,随着这一革命的深入发展,战争将可能不再依靠使用炸药和炸弹来决定胜负。目前,这种新型的“计算机战争”的各项准备工作正在迅速进行,而这些工作的进行主要取决于计算机的硬件和软件的发展水平。专门研究这种“计算机战争”的美国中央情报局和国家安全局,都得到美军各兵种和联邦调查局的大力支持,几年前,还没有人认真对待这种新型的“计算机战争”,但是现在美国有成千上万的专家在研制数据武器、受到信息攻击后的早期预警系统以及防御系统。美国从事军事秘密情报报道的记者约翰·亚当斯在其最新出版的新书《下一次世界大战》中明确提出:下一场世界大战将是“计算机战争”。这种新型的战争主要标志是“计算机成为武器”和“战场无处不在”。
亚当斯在他的书中还披露:作为当今世界上惟一的军事超级大国,美国经常通过模拟演习和军事演习来检测信息战的威力,企图在未来的“计算机战争”中;掌握主动权。美国的这些做法,早已引起了各国军事专家们的密切关注。
电磁波与航天
一提起航天,人们就自然而然地想到那个遥远的神秘莫测的星空。其实,星空并不神秘,这个远离人间的未知世界,已逐渐开始被人类所认识。无论是古代的神话传说、近代的科学幻想,还是现代的科学探索,无一例外地总是以人为主题的。由于载人到太空中飞行最能激发人们的想像,也最能体现人类的智慧和奋斗精神,因此在20世纪初,众多火箭先驱者都将载人太空飞行作为最终的努力方向。就是在战争年代,不少专家们还在探讨载人登月这个新的课题。
到了20世纪50年代和60年代,运载火箭有了发展,人造卫星飞上了天,高空生物实验取得了成功,这就促使载人航天技术很快发展成熟。
第一个宇宙飞船是前苏联研制成功的“东方1号”。它由两部分组成,上端是球形乘员舱,乘员舱外部有两根遥控天线和顶端安装的通信天线,通信天线下端是一个小型通信屯子设备舱。乘员舱侧旁有一个观察窗和一个弹射窗,内部除装有生命保障物品及食物外,还有一台电视摄像机,一个光学定向装置,一个宇航员观察装置和宇航员应答装置。宇航员按照设计一直躺在弹射座椅上,生命保障系统可供宇航员生存10昼夜。“东方号”飞船下端是仪器舱。紧靠宇航员舱外有18个球形的高压氮气和氧气瓶,用以为宇航员提供类似地面的大气环境。飞船的回收工作具有一定的冒险性,为了使第一个前苏联载人飞船的宇航员能返回到前苏联领土上,最后决定不回收舱体,只回收宇航员,即在返回舱离地面1万米左右时,连同座椅一道弹射出去,并用降落伞将宇航员收回。
1961年4月12日,莫斯科时间上午9时零7分,一枚“东方号”运载火箭将加加林乘坐的载人飞船“东方1号”发射升空。这是人类第一次在太空中飞行,标志着航天技术进入了二个新阶段。显然由于着陆过程比较复杂,最后宇航员加加林的落地点与预计点相差甚远,但这次成功的飞行仍然具有极其伟大的意义。它实现了人类千万年以来登天飞行的理想,把20世纪初伟大的航天先驱者的梦想变成了现实,是人类探索宇宙秘密的新的起点。
从1973年开始,美国航天飞机的研制工作开始全面铺开。1979年3月21日,哥伦比亚号航天飞机完成装配,由波音747空运到肯尼迪航天中心。但由于出现了故障,没有能按时发射。
1981年4月12日,正好是加加林首次进入太空20周年纪念日。在这一天,哥伦比亚号航天飞机发射升空,它历时54小时23分,绕地球36圈儿,在加利福尼亚州的爱德华兹空军基地降落。大约有100万人观看了这次发射,包括英国女王伊丽莎白二世和首次登月的阿姆斯特朗。
1981年11月12~14日,哥伦比亚号进行了第二次轨道飞行。它在太空进行了地球矿藏探测、太空污染测量、植物生长等科学实验活动。
1992年6月25日至7月9日,在航天飞机第48次飞行中,哥伦比亚号创下了航天飞机飞行14天的纪录,首次达到了设计的最长时间指标。哥伦比亚号航天飞机,真是“永葆青春”。
航天飞行已开始带领我们去探索茫茫的宇宙,帮助我们去揭开宇宙新的奥秘,无边无际的宇宙空间正等待着我们人类去遨游!
电磁波与军用航天器
1957年,前苏联发射了第一颗人造地球卫星,动摇了第二次世界大战后居于霸主地位的美国在科技领域中的领先地位。此后,前苏联又首次发射了载人宇宙飞船,实现了宇宙飞船在太空对接,登上了月球等等。众所周知,美国对此是持敌对的态度。为了维护其霸主地位,继续称霸世界,美国和前苏联在宇宙空间展开了激烈的竞争。时至今日,虽然前苏联已经解体,但是多元化的世界仍然动荡不安。各国军用航天器在太空这个更为广阔的“战场”上,进行着更为激烈的较量,太空争夺战时刻都在进行着。
那么,到底什么是军用航天器呢?军用航天器是指在地球大气层以外,沿一定轨道运行,应用于军事领域的各类飞行器的总称。其中,包括各种类型的军用卫星、航天飞机、航天站等。此外还有环绕月球和在行星际空间运行的航天器材,如月球探测器、月球载人飞船和其他行星际探测器等。
军用航天器大多数以一种像圆一样的轨道绕着地球飞行,不过它距离地球的远近随其具体任务的不同而不同。例如,军用侦察卫星要求低轨道运行;而军用通信卫星则要求高轨道运行,这样就保证有较大面积的通信覆盖面积。
随着军用航天器的出现和使用,太空也成了战场,美国和前苏联都配备了太空部队。电视里看到的《星球大战》将不再是科幻动画片,不久将成为现实。
当前,搜集军事情报的手段十分多,其中应用最广泛的要算是军用侦察卫星了。据统计,在人类发射的全部卫星中,军用卫星大约占2/3以上;而军用侦察卫星又占军用卫星的2/3以上。
为什么军用侦察卫星如此受到人们的重视呢?这主要有三个方面的原因:第一,军用侦察卫星受到的地球引力就可作为它环绕地球运转的向心力,无需其他能源,这是一般侦察仪器所不能比拟的;第二,军用侦察卫星运行速度快,若按79千米/秒的第一宇宙速度计算,它的速度是火车的几百倍,是现代超音速飞机的20倍,一个半小时就可以绕地球运行半圈;第三,军用侦察卫星居高临下,侦察范围广,在同样的视角下,卫星所观察到的地面面积是飞机的几万倍。此外还有,卫星的运行高山挡不住,大海隔不断,风雨无阻,又无超越国界等问题。
军用侦察卫星大体上可分为五类:照相侦察卫星,电子侦察卫星,导弹预警卫星,海洋监视卫星和核爆炸探测卫星。
照相侦察卫星发展最早,数量也最多,技术也最为成熟。照相侦察卫星是以可见光照相机和红外照相机作为遥感的手段。可见光照相机的分辨率高;红外照相机可揭露伪装,照相真实。此外,还有便于识别目标的多光谱照相系统和不受天气影响的微波照相系统。利用卫星对我国全境照帼,只需拍500多张照,用几天时间就行了;若用高空飞机对我国全境照相,需要拍100多万张照片,得花费10年时间。由此可见,通过电磁波手段利用照相卫星进行侦察具有很大的优越性。它的缺点是只能沿预定的轨道飞行,难行根据需要改变运行路径去跟踪目标,因此获得的情报是不连续的,照片回收技术也比较复杂。
电子侦察卫星是利用电磁波信号进行侦察,卫星上装有侦察接收机和磁带记录器。卫星飞经目标上空时,将各种频率的无线电电磁信号记录在磁带上,当卫星飞行自己一方上空时,回收磁带将信息传回地面。这种卫星可以侦察敌方防空和反弹道导弹雷达的位置、使用的频率等性能参数,从而为自己一方的战略轰炸机和弹道导弹的突防和实施电子干扰提供依据。电子侦察卫星还可以探测敌方军用电台的位置,窃听其通信。电子侦察卫星的缺点是:地面无信号时,它就无法侦察敌情;地面的雷达电台或电子信号过多时,又难以识别有用的信号,因而易受假信号的欺骗和干扰。