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大家知道：在水池中扔一块石子，会在水面引起涟漪——“水波”，我们平时说话时通过空气传播“声波”。提起电磁波，我们可能比较陌生，其实它和水波、声波一样，广泛存在于我们的周围，电磁波虽然看不见摸不着，却对于我们有极大的用途，每天看电视、听广播，还有离不开的手机，都要依靠电磁波来传播呢！

“声呐”测距的原理

水波或声波遇到障碍物时，就会反射回来，比如我们对着峭壁大声呼唤，就会听到回声，科学家根据这个现象，发明了利用声波测量距离的仪器——“声呐”。

声呐测距的原理很简单，因为声波在空气中的传播速度是已知的，大约每秒340米，利用测量声波发射和返回的时间，根据“距离=速度×时间”的公式，完成测量一个未知的距离数值，十分方便快捷。声呐可以对目标进行探测、定位，但是声呐有一定的局限性，只能在水中使用。而雷达的威力就大多了，雷达（radar）原是“无线电探测和测距”的英文缩写，它是利用无线电波来测定物体距离与位置的无线电设备。

原来电磁波同声波一样，遇到障碍物也要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的。

现代雷达是谁发明的？

那么雷达是谁发明的呢？准确地说，雷达的发明不能专归于某一位科学家，它是许多无线电学工程师努力研究，加以改进提高而成。一般认为雷达诞生于20世纪30年代，它首先被应用于军事目的。1935年夏天，英国著名的物理学家沃特森·瓦特研制成功第一套实用的雷达装置，这个装置在试验时的探测距离达到88千米，后来性能不断提高，1937年4月，英国政府决定在英格兰东部和南部沿海以及泰晤士湾设立雷达探测网，这个200千米长的雷达网，在第二次世界大战中给德国军队造成极大的威胁。随后，英国海军又将雷达安装在军舰上，这些雷达在后来的海战中也发挥了重要作用。

实验表明，波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，测量的数值就更加准确，因此，现代雷达大多使用的是微波波段的无线电波。我们知道，电磁波的速度与光的速度相同，比声波速度快多了，每秒达30万千米，因此雷达测量距离的能力非常强，测量也非常迅速、准确。

现代雷达有一个特制的可以转动的天线，它能向一定的方向发射不连续的无线电波。每次发射的时间约为百万分之一秒，两次发射的时间间隔大约是万分之一秒，这样，发射出去的无线电波遇到障碍物时，可以在这个时间间隔内反射回来被雷达的天线接收。先确定障碍物的距离，再根据发射无线电波的方向和仰角，利用精密电脑迅速计算，便可以确定障碍物的位置了。

神通广大的雷达

雷达的用途极其广泛。利用雷达可以迅速探测飞机、舰艇、导弹以及其他军事目标的距离，在军事上有不可替代的作用。除了军事用途外，雷达在交通运输上可以用来为飞机、舰船导航，在天文学上可以用来研究星体，在航天研究中可以用来测量人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等在太空的位置，在气象上可以用来探测台风、雷雨、乌云的位置……雷达还可用来探测查找地下20米深处的古墓、空洞、蚁穴等，效果奇特。

随着科学技术的进步，雷达的运用也越来越广泛，比如雷达技术可探测矿井裂纹，这项技术的操作原理与监测飞机的常规技术相同，即发出无线电波，并接收电波在途中遇到的物体反射的能量。具体而言，如果电波发现构成矿井顶部和侧壁的物质出现裂纹，其能量就会减弱。要计算裂纹的位置或深度，测量电波行程的时间即可，这在避免矿井坍塌事故方面意义重大。

那么，除了距离和位置以外，运动物体的速度可以知道吗？这也十分重要啊！比如仅仅知道台风、乌云的距离和位置远远不够，人们还必须知道台风和乌云运动的速度，才能准确预报未来天气的发展。

我们知道，根据物理中运动的公式“速度=距离÷时间”，那么如果知道了物体运动的距离，再测量运动这段距离花费的时间，经过简单计算就可以得出物体运动的速度数值。最早的测速仪器就是利用这种方法，但测量过程比较麻烦，测量结果准确度也比较差。所以现在的“测速仪器”都不用这个方法，而是利用物理学上的“多普勒效应”，这样不但可以知道运动物体的距离，还可以知道物体的运动方向和速度，这就是“多普勒测速雷达”。

雷达在天文上的用途

雷达在天文方面也有极其重要的用途，是射电天文学的一个分支。天文雷达主动向天体（或人造天体）发出无线电波，并接收反射的回波，通过对回波的处理和研究以探讨天体的物理和几何结构，这种方法是天文学中观测天体的重要手段之一。由于天文雷达发射功率的限制，雷达天文学主要研究太阳系内的现象，例如，流星的空间分布和物理状态，月球和行星（包括小行星）的自转、表面特征和大气结构，日冕、行星际物质和彗星的等离子体运动和结构。此外，还用于精确测定太阳系内天体的距离和位置，对于月球和人造天体的精确定位和测距具有重要的意义。

雷达天文学创始于20世纪30年代，当时研究的是高层大气、流星轨迹和极光。1946年在匈牙利和美国首次接收到月球的雷达回波。这是大气层外天体的第一个回波信号。1961年，在金星离地球最近时，接收到它的雷达回波。自1959年起，美国用这种方法研究日冕。1965年以后，即使金星和水星离地球最远时，也能做到有成效的雷达天文观测。

天文雷达的工作原理与一般雷达基本相同，但是探测目标的距离，前者比后者要远几万倍乃至几千万倍以上。因此，接收回波与发射信号之间有较大的时间延迟，从月球的几秒钟到外行星的几个小时。其次，用来观测天体的雷达，一般要求有大口径的天线和强功率的发射机。此外，探测月球、行星和太阳时，在视线方向上，天体的尺寸也比一般地面雷达目标大得多。天文雷达的高精确度，使它在测定太阳系的尺度以及计算行星际火箭的精确轨道和有关的天文常数上有着重要的作用。