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导航任我行

2019-11-29

小哥白尼·趣味科学画报 2019年7期
关键词:路痴北极星勺子

大家都知道,《趣味科学》编辑部是一个团结友爱的大家庭,同事之间从来不互相嘲笑对方(假的)。所以,接下来的所有内容都是认真地在科普,绝对没有嘲笑谁。

前方路痴出没,请注意避让!

事情是这样的:阿仓去一家新餐馆吃饭,由于没去过,他只能跟着导航走。结果走到一半,阿仓的手机没电了。没了导航,阿仓不知道该怎么走。于是,他决定冷静分析一下……

太阳是个好导航

通常我们想要到达目的地,首先需要确定自己的位置,然后明确方向,最后选择最佳路线。

确定方向,我们可以利用太阳。对于住在北半球的人来说,日出一般在东方,中午在正南方,日落在西方。南半球则刚好相反。知道太阳的位置,我们就能明确方向。其实,不光是人类,动物迁徙时,也会靠太阳来导航。

北美帝王蝶的迁徙堪称地球上的最美迁徙。帝王蝶的迁徙从早春开始,经过四代蝶6个月的共同努力穿越北美。据科学家研究,长途迁徙中,帝王蝶就是依靠太阳导航。帝王蝶体内含有生物钟,有两根触须上可生成时钟讯号,对太阳方位进行校正。在太阳的导航下,它们一路向西南飞行,早上沿着太阳右边向前飞,下午靠着太阳左边飞。此外,气味以及帝王蝶体内的磁感应蛋白也都参与了导航。

天上的星星参北斗

除了太阳,月亮和星星也可以为我们导航,比如北极星。由于地球是绕地轴自转的,而北极星恰好在地轴所指的方向,所以在视觉上,好像整个星空都在绕着北极星旋转。它因此成为最“准”的星。要找到北极星,先要找到“北斗七星”。北斗七星像一个勺子,找到勺子后,先找勺子口,沿着勺子口的方向,大概5倍勺子口深度的距离,就能找到北极星了。

在公元前900年左右,南太平洋的波利尼西亚人就已会利用天体,判断自己的位置。在航海中,他们逐渐积累起更多的航海经验,并依此制作了简单的航海图。比如,用贝壳或者卵石代表岛屿,而弯曲的棍子就表明岛屿附近波浪的形状。在天体和经验的帮助下,他们逐渐征服了太平洋。

海洋导航花样多

在大海上,导航技术可比坚船利炮重要得多。早期的航海导航主要依靠水手的经验。

水手招聘启事

首先,我们希望你有一颗热爱海洋的心和健康的身体。如果,你能满足以下条件更好。

能够通过观测太阳、星辰以及盛行风确定方向;能够根据气味的方向判断陆地位置和船航行的方向;还能通过观测云情、洋流来探明航线。假如你会养乌鸦,那就更完美了。据说,挪威探险家弗洛基·维杰达尔森在航海中就携带了三只乌鸦导航。如果乌鸦在船上空盘旋后,落在甲板上,说明乌鸦看不到陆地,此时离岸边还很远;如果乌鸦很努力、有目的地振翅高飞,那就说明已经离陆地很近了。

拥有这些技能,丰厚的薪水、移动式海景套房统统都是你的。还在等什么?

科学仪器来帮忙

由于易受到天气影响,不管是星星,还是太阳,都不可能让你时刻找到北,指南针的出现解决了这个问题。早在1000年前,水手就开始使用指南针制作的罗盘来判断方向。罗盘的指针总能指出南北。这样,他们就可以用它来判断位置。

在大海中不断航行时,航海家需要得知更精确的位置。为了弄清楚船所处的纬度,航海家发明了六分仪。六分仪可以测量天体与地平线的夹角,进而确认船只所处的纬度,這在当时算得上是“黑科技”。

人造卫星很厉害

一个路痴在迷路后,最爱听的一句话就是:你站那别动,我去找你。但是天上的星星可不会那么乖乖听话。有时因为天气或其他原因,星星就会不好用。既然天上的星星不好用,人类决定自己造星星!

相比于指南针,人造卫星定位效果更精确可靠。在发生灾难时,卫星定位系统可以提供灾难现场的精确数据。利用这些数据,救援队伍可迅速进行救援。世界上最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统,在1964年正式投入使用。目前,最厉害的卫星定位系统有美国的GPS、欧洲的伽利略系统、俄罗斯的格洛纳斯系统,以及中国的北斗系统。

北斗,夜空中最亮的“星”

在北斗系统上线之前,美国的GPS是全球最厉害的定位系统。它可以为地球表面绝大部分地区提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。而北斗卫星的功能更强大。GPS是单向的,接收机只能接收位置信号,只能知道自己在哪里;而北斗是双向的,接收信号的同时也能将信号位置发送给你的朋友,让朋友知道你在哪里。

北斗卫星现在广泛应用于汽车导航、定位手表以及放羊。对,你没看错,就是放羊!北斗放羊是在羊脖子上安装一个带有北斗定位功能的定位项圈,这个项圈会定期向电脑服务器发送羊的位置。牧民只需要在手机中安装一个软件,就能实时看到羊的位置。软件还能设置边界信息,一旦羊过界就会发出警报,再结合无人机技术,羊过界后就可以通过无人机把它给撵回来。

不管是海里还是陆上,都有了导航,那在星际旅行中该用什么导航?一些科学家向我们推荐脉冲星导航。脉冲星是恒星爆炸后高速旋转的超高密度遗迹。一些脉冲星发射辐射暴的频率可达到几千分之一秒一次。长时间以来,科学家们一直梦想使用这些规律重复的信号进行星际导航。

如何判断自己是个路痴?(此题仅供娱乐)

1. 经常迷路;

2. 最怕别人问你的具体位置;

3. 你的字典里没有东南西北,只有上下左右;

4. 跟着导航也走不对;

5. 路痴不可怕,可怕的是同行的小伙伴也是路痴。

你知道吗?声音也能用来定位。蝙蝠和海豚虽然一个在天上,一个在地上,但它们有同一个超能力:通过发出尖锐声音和监听回声来捕捉猎物。通过向它们学习,人类发明了声呐。

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