蝙蝠和雷达
【蝙蝠】
蝙蝠是翼手目动物,翼手目是哺乳动物中仅次于啮齿目动物的第二大类群,是唯一一类演化出真正有飞翔能力的哺乳动物,现生物种类共有19科185属961种,除极地和大洋中的一些岛屿外,分布遍于全世界,在热带和亚热带蝙蝠最多。大部分蝙蝠都是白天休息,夜间觅食。
泛指所有属于翼手目的许多种哺乳动物,前肢已变化为翼,夜间在空中飞翔,吃蚊、蛾等昆虫,也有少数食果或吸食其他动物的血,靠本身发出的超声波来引导飞行。
蝙蝠一共有900多种,大多数食昆虫。
介绍
蝙蝠的翼是在进化过程中由前肢演化而来,是由其修长的爪子之间相连的皮肤(翼膜)构成;蝙蝠的吻部像啮齿类或狐狸。外耳向前突出,很大,而且活动非常灵活。蝙蝠的颈短,胸及肩部宽大,胸肉发达,而髋及腿部细长。除翼膜外,蝙蝠全身覆盖着毛,背部呈浓淡不同的灰色、棕黄色、褐色或黑色,而腹侧颜色较浅。蝙蝠中的多数还具有敏锐的听觉定向(或回声定位)系统,可以通过喉咙发出超声波然后再依据超声波回应来辨别方向、探测目标的。有一些种类的面部进化出特殊的增加声纳接收的结构,如鼻叶、脸上多褶皱和复杂的大耳朵。蝙蝠在中国传统文化中象征“福气”。人类通过这一特点发明了雷达。除了狐蝠和果蝠完全食素外,大多数蝙蝠以昆虫为食,在昆虫繁殖的平衡中起重要作用,甚至可能有助于控制害虫。某些蝙蝠亦食果实、花粉、花蜜;热带美洲的吸血蝙蝠以哺乳动物及大型鸟类甚至人的血液为食。这些蝙蝠有时会传播狂犬病。蝙蝠呈世界性分布。在热带地区,蝙蝠的数量极为丰富,它们会在人们的房屋和公共建筑物内集成大群。
回声定位
简述
蝙蝠分辨声音的本领很高,耳内具有生物波定位的结构。蝙蝠是唯一能真正飞行的哺乳动物,非常适合在黑暗中生活,它的眼睛几乎不起作用,通过发射生物波并根据其反射的回音辨别物体。飞行的时候由口和鼻发出一种人类听不到的生物波,遇到昆虫后会反弹回来。蝙蝠用耳朵接收后,就会知道猎物的具体位置,从而前往捕捉。它能听到的声音频率可达300千赫/秒,而人类的一般在14千赫/秒以下。
医用价值
科学家发现,蝙蝠的免疫细胞永远都是维持在活跃的状态,帮助它能免于疾病,这项重大发现有益于日后研发出对抗病毒等致命疾病的疫苗。
人类的细胞遇到陌生的有机生物体,如细菌、病毒就会启动先天性免疫系统.蝙蝠不像人类只在受到感染时,免疫系统才会启动并做出回应,蝙蝠的免疫系统可是一年 365 天全年无休的启动,来抵抗疾病侵扰。
其他知识
1 有些蝙蝠的飞行速度可达每小时50千米以上。
2 有的蝙蝠会钓鱼,墨西哥兔唇蝠一个晚上能捕获30多条小鱼。
3 猪鼻小蝙蝠翼距只有14厘米,身体如小狗般大的狐蝠翼距宽达2米。
4 蝙蝠能在1秒钟内捕捉和分辨250组回音。(注:音波往返一次算一组。)
5 从秋天开始,蝙蝠就在下腹部聚积了一层脂肪,至冬眠前体重变为夏天时的1.5倍以上。
6 一只20克重的食虫性蝙蝠一年能吃掉1.8~3.6千克昆虫。
7 蝙蝠群一窝是由100只蝙蝠组成的。
8 蝙蝠的视力很好,并没有退化。它由嘴发出高出两万赫兹的声波,叫“超声波”,人是听不见的。超声波遇到障碍物就会反射回来,传到蝙蝠的灵敏的耳朵里。蝙蝠通过大脑,判断出障碍物样子等,来判断是吃是逃。
【雷达】
雷达,是英文Radar的音译,源于radio detection and ranging的缩写,意思为"无线电探测和测距",即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此,雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。
起源
雷达的出现,是由于一战期间当时英国和德国交战时,英国急需一种能探测空中金属物体的雷达(技术)能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。二战期间,雷达就已经出现了地对空、空对地(搜索)轰炸、空对空(截击)火控、敌我识别功能的雷达技术。
二战以后,雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。
后来随着微电子等各个领域科学进步,雷达技术的不断发展,其内涵和研究内容都在不断地拓展。雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器发展到了红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。
当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标进行扫描,并对干扰误差进行自动修正,而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。
自动目标识别则可使武器系统最大限度地发挥作用,空中预警机和JSTARS这样的具有战场敌我识别能力的综合雷达系统实际上已经成为了未来战场上的信息指挥中心。
应用
雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标,且不受雾、云和雨的阻挡,具有全天候、全天时的特点,并有一定的穿透能力。因此,它不仅成为军事上必不可少的电子装备,而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。其空间分辨力可达几米到几十米,且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面也显示出了很好的应用潜力。
【超声波】
超声波是一种频率高于20000赫兹的声波,它的方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远,可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。
科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹(Hz)。我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz-20000Hz。因此,我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1兆赫兹-30兆赫兹。
理论研究表明,在振幅相同的条件下,一个物体振动的能量与振动频率成正比,超声波在介质中传播时,介质质点振动的频率很高,因而能量很大.在中国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内空气湿度,这就是超声波加湿器的原理。如咽喉炎、气管炎等疾病,很难利用血流使药物到达患病的部位,利用加湿器的原理,把药液雾化,让病人吸入,能够提高疗效。利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎,从而减缓病痛,达到治愈的目的。超声波在医学方面应用非常广泛,可以对物品进行杀菌消毒。
特点
1)超声波在传播时,方向性强,能量易于集中。
2)超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离。
3)超声波与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息诊断或对传声媒质产生效用及治疗。
4) 超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。
5) 超声波可传递很强的能量。
6) 超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。
超声波是一种波动形式,它可以作为探测与负载信息的载体或媒介如B超等用作诊断;超声波同时又是一种能量形式,当其强度超过一定值时,它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用,去影响,改变以致破坏后者的状态,性质及结构用作治疗。
【仿生学】
仿生学是一门既古老又年轻的学科。人们研究生物体结构与功能的工作原理,并根据这些原理发明出新的设备和工具,创造出适用于生产,学习和生活的先进技术。
简介
仿生学是一门模仿生物的特殊本领,利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学技术。
仿生学(模仿鸟类)
仿生学一词是1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios(生命方式的意思)”和字尾“nlc(‘具有……的性质’的意思)”构成的。这个词语大约从1961年才开始使用。某些生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多,仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。例如关于信息接受(感觉功能)、信息传递(神经功能)、自动控制系统等,这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。可举出的仿生学例子,如将海豚的体形或皮肤结构(游泳时能使身体表面不产生紊流)应用到潜艇设计原理上。
又比如,苍蝇是细菌的传播者,一般归类为害虫,可是苍蝇的楫翅是天然导航仪。而且,它的眼睛是一种“复眼”,由3000多只小眼组成,人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是一种新型光学元件,它的用途很多。“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的,用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”,一次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路,大大提高了工效和质量。