蝙蝠与雷达
蝙蝠飞行靠的是超声波,蝙蝠在飞行在会发出超声波,超声波遇到物体会反射回来,被蝙蝠的特殊器官接收。
科学家针对蝙蝠高超的飞行本领,做了三次试验,第一次排除了视觉在夜间飞行中的作用。第二、三次试验证明蝙蝠夜间飞行是靠嘴和耳朵配合起来探路的。蝙蝠的眼睛虽然不行,但是它的嘴巴和耳朵却特别的敏锐。蝙蝠能在1秒钟内捕捉和分辨25组回声,而且它能把昆虫反射回来的信号与其他树木、房子等反射回来的信号准确地区分开来,分辨出是食物还是障碍物。
在漆黑的夜里,飞机怎么能安全飞行呢?原来是人们从蝙蝠身上得到了启示。科学家摹仿蝙蝠探路的办法,给飞机装上了雷达。
[编辑本段]蝙蝠与仿生学
仿生学(bionics)在具有生命之意的希腊语bion上,加上有工程技术涵义的ics而组成的词。大约从1960年才开始使用。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。仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科,而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较,进行研究和解释的一门学科。
苍蝇,是细菌的传播者,谁都讨厌它。可是苍蝇的楫翅(又叫平衡棒)是“天然导航仪”,人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是一种“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。“蝇眼透镜”是一种新型光学元件,它的用途很多。
自然界形形色色的生物,都有着怎样的奇异本领?它们的种种本领,给了人类哪些启发?模仿这些本领,人类又可以造出什么样的机器?这里要介绍的一门新兴科学——仿生学。
仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学,它是在本世纪中期才出现的一门新的边缘科学。仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于工程技术之中,发明性能优越的仪器、装置和机器,创造新技术。从仿生学的诞生、发展,到现在短短几十年的时间内,它的研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路,也就是向生物界索取蓝图的道路,它大大开阔了人们的眼界,显示了极强的生命力。
蝙蝠在水平地面上是无法起飞的,一定要有一点高低落差。蝙蝠的导航能力绝不仅限于回声定位,它体内具有磁性“指南针”导航功能,可依据地球磁场从数千英里外准确返回栖息地。而此前,众所周知,蝙蝠是著名的“夜行侠”,虽然它的视力非常差,但其拥有超常的回声定位方法,仍可在黑暗中导航觅食。
美国新泽西州普林斯顿大学生物学家理查德·霍兰德和同事们研究发现,当蝙蝠处于人造磁场环境中,会干扰蝙蝠原来正确的航向,使蝙蝠“误入歧途”。该研究是科学家首次揭示蝙蝠具有磁性导航能力,有助于进一步增进科学家对蝙蝠导航飞行的认知。
擅长夜晚飞行的蝙蝠拥有独特的回声定位,通过发出高音频声音并能根据回声判断物体的方位及距离,这种能力可帮助蝙蝠准确判断猎物所在位置,并有效地绕开树、建筑物等。依据这一理论,蝙蝠的回声定位功能在近距离飞行中可以游刃有余,但对于远距离飞行而言,视力非常差的蝙蝠似乎无计可施了。
目前,霍兰德的这项研究推翻了这种错误观点,他指出蝙蝠具有磁性感官能力,在飞行数千英里之远仍能准确判断方向,蝙蝠的这种能力与某些鸟类有相同之处,除依据磁场,它们还都使用日落作为方向标识器。这将有助于调整动物体内的“指南针”,并有效地区分磁场北向和真实北向之间的差别。霍兰德说,“通过这项研究进一步增强了我们对蝙蝠深入研究的兴趣,原本我们认为蝙蝠只有最远飞行几英里,但实际看来,它们与候鸟具有相同之处,可以飞行至数千英里。”
在研究实验中,霍兰德带领研究小组在大褐蝙蝠身体上装配了微型无线电发射器,然后从它们栖息地向北12英里处释放,在蝙蝠返回栖息地的过程中,研究小组通过小型飞机在蝙蝠上空进行监控。一些未受人造磁场干扰的蝙蝠基于日落磁场识别能力向南飞行,很轻易地就找到了自己的老家。
然而在此之前,研究小组释放了两组蝙蝠,分别处于地球磁场北极顺时针90度和逆时针90度的人造磁场环境中。处于逆时针90度磁场飞行的蝙蝠一直向西飞行;另一组受顺时针90度磁场的干扰,却一直向东飞行,但这些差点迷失方向的蝙蝠通过日落作为方向标识器,最终意识到飞行方向错误,改变飞行方向顺利地返回栖息地。
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