What is radar used for?
Photo: Naukowiec reguluje antenę radaru, aby śledzić balony pogodowe po niebie.Balony pogodowe, które mierzą warunki atmosferyczne, noszą pod sobą cele odbijające, aby skutecznie odbijać sygnały radarowe. Zdjęcie dzięki uprzejmości Departamentu Energii USA.
Radar jest nadal najbardziej znany jako technologia wojskowa. Radary zamontowane na lotniskach lub innych stacjach naziemnych mogą być wykorzystywane do wykrywania zbliżających się samolotów lub pocisków wroga, na przykład. Stany Zjednoczone mają bardzo rozbudowany System Wczesnego Ostrzegania o Rakietach Balistycznych (BMEWS) do wykrywania nadlatujących pocisków, z trzema głównymi stacjami wykrywania radarów w Clear na Alasce, Thule na Grenlandii i Fylingdales Moorin w Anglii. Jednak nie tylko wojsko korzysta z radarów. Większość cywilnych samolotów i większe łodzie i statki mają teraz radar również jako ogólna pomoc w nawigacji. Każdy duży port lotniczy ma ogromny radar skanowania anteny, aby pomóc kontrolerów ruchu lotniczego prowadzić samoloty w i z, niezależnie od pogody. Next time you head for an airport, look out forhe rotating radar dish mounted on or near the control tower.
You may have seen police officers using radar guns by the roadidideto detect people who are driving too fast. Są one oparte na nieco innej technologii zwanej radarem dopplerowskim.
Prawdopodobnie zauważyłeś, że syrena wozu strażackiego wydaje się obniżać wysokość dźwięku, gdy krzyczy obok. Gdy silnik jedzie w twoją stronę, fale dźwiękowe z syreny są skutecznie ściskane na krótszym dystansie, więc mają krótszą długość fali i wyższą częstotliwość, co słyszymy jako wyższą wysokość dźwięku.Gdy silnik odjeżdża od ciebie, działa odwrotnie – fale dźwiękowe mają większą długość fali, niższą częstotliwość i niższą wysokość. Tak więc słyszysz dość zauważalny spadek wysokości dźwięku syreny dokładnie w momencie, kiedy przejeżdża obok Ciebie. Nazywa się to efektem Dopplera.
Ta sama nauka działa w radarowym pistolecie prędkości. Kiedy policjant wystrzeliwuje wiązkę radaru na twój samochód, metalowa karoseria odbija wiązkę z powrotem. Ale im szybciej twój samochód się porusza, tym bardziej zmienia się częstotliwość fal radiowych w wiązce. Czuły sprzęt elektroniczny w pistolecie radarowym wykorzystuje te informacje do obliczenia, jak szybko jedzie Twój samochód.
Zdjęcie: Radar w akcji: Fotoradar Gatso zaprojektowany, aby zmusić kierowców do przestrzegania ograniczeń prędkości, wynaleziony przez kierowcę wyścigowego Maurice’a Gatsonidesa. Zdjęcie zrobione w Think Tank, Birmingham, Anglia przez Explain that Stuff.
Radar ma wiele zastosowań naukowych. Radar Dopplera jest również używany w prognozowaniu pogody, aby dowiedzieć się, jak szybko burze poruszają się i whenthey są prawdopodobne, aby dotrzeć do poszczególnych miast i miasteczek. Efektywnie, meteorolodzy wystrzeliwują wiązki radarowe w chmury i używają odbitych wiązek, aby zmierzyć jak szybko deszcz się przemieszcza i jak szybko spada. Naukowcy używają formy visibleradaru zwanej lidarem (light detection andranging) do mierzenia zanieczyszczenia powietrza za pomocą laserów. Archeolodzy i geolodzy kierują radar w głąb ziemi, aby zbadać skład Ziemi i znaleźć zakopane złoża o znaczeniu historycznym.
Zdjęcie: Radar w akcji: Radar dopplerowski skanuje niebo. Zdjęcie dzięki uprzejmości Departamentu Energii USA.
Jednym z miejsc, w którym radar nie jest używany, jest pomoc dla okrętów podwodnych w nawigacji pod wodą. Fale elektromagnetyczne nie przechodzą łatwo przez gęstą wodę morską (dlatego w głębinach oceanu jest ciemno). Zamiast tego łodzie podwodne używają bardzo podobnego systemu o nazwie SONAR (Sound Navigation And Ranging), który wykorzystuje dźwięk do „widzenia” obiektów zamiast fal radiowych. Okręty podwodne mają jednak systemy radarowe, których mogą używać, gdy poruszają się na powierzchni oceanu (np. gdy wchodzą i wychodzą z portu).
Zdjęcie: Geolog przesuwa po ziemi nadajnik radarowy (zamontowany na kole roweru), aby zbadać skład Ziemi pod spodem. Jego partner z tyłu interpretuje sygnały radarowe na elektronicznym wyświetlaczu. Ten rodzaj radaru penetrującego grunt (GPR) jest przykładem geofizyki. Zdjęcie dzięki uprzejmości Departamentu Energii USA.
Środki zaradcze: jak uniknąć radaru?
Radar jest niezwykle skuteczny w wykrywaniu wrogich samolotów i statków – do tego stopnia, że naukowcy wojskowi musieli opracować jakiś sposób na jego obejście! Jeśli masz znakomity system radarowy, istnieje duże prawdopodobieństwo, że twój wróg też go ma. Jeśli ty możesz dostrzec jego samoloty, on może dostrzec twoje. Potrzebne są więc samoloty, które potrafią w jakiś sposób „ukryć się” w radarach przeciwnika i nie zostać zauważone. Być może widziałeś już złowieszczo wyglądający bombowiec B2 stealth amerykańskich sił powietrznych. Jego ostre, kanciaste linie i pokryte metalem okna mają za zadanie rozpraszać lub pochłaniać wiązki fal radiowych, tak aby operatorzy radarów wroga nie mogli ich wykryć. Samolot stealth jest w tym tak skuteczny, że pojawia się na ekranie radaru z energią nie większą niż mały ptak!
Zdjęcie: Niezwykły zygzakowaty kształt z tyłu tego bombowca B2 stealth jest jedną z wielu cech zaprojektowanych w celu rozproszenia fal radiowych, dzięki czemu samolot „znika” na ekranach radarów wroga. Zaokrąglone przednie skrzydła oraz ukryte silniki i rury wydechowe również pomagają utrzymać samolot w niewidzialności. Zdjęcie Bennie J. Davis III dzięki uprzejmości Sił Powietrznych USA.
Kto wynalazł radar?
Wynalazek radaru pochodzi z urządzenia zwanego Telemobiloskopem (czasami pisanego po francusku Télémobiloscope), wynalezionego w 1904 roku przez niemieckiego inżyniera elektryka Christiana Hülsmeyera (1881-1957). Po usłyszeniu o tragicznym zderzeniu dwóch statków, wymyślił sposób wykorzystania fal radiowych, aby pomóc im dostrzec się nawzajem, gdy widoczność była słaba.
Opracowanie: Radar przed radarami: Telemobiloskop Christiana Hülsmeyera wyprzedził radar o ponad trzy dekady, ale był zasadniczo tą samą koncepcją. Ta grafika jest oparta na rysunku z jednego z patentów Hülsmeyera z 1904 roku, który pokazuje, jak aparatura nadawcza i odbiorcza zamontowana na jednym statku może być używana do wykrywania innych statków w pobliżu. Wiązki to „fale Hertza” – to, co dziś nazywamy falami radiowymi – wystrzeliwujące z zamontowanej na kardanie aparatury, która zawsze pozostawałaby w pionie, mimo ruchów kołyszących morza.
Pomimo że wielu naukowców przyczyniło się do rozwoju radaru, najbardziej znanym z nich był szkocki fizyk Robert Watson-Watt (1892-1973). W czasie I wojny światowej Watson-Watt pracował dla brytyjskiego Biura Meteorologicznego (głównej organizacji zajmującej się prognozowaniem pogody), pomagając w wykorzystaniu fal radiowych do wykrywania zbliżających się burz.
W okresie poprzedzającym II wojnę światową Watson-Watt i jego asystent Arnold Wilkins zdali sobie sprawę, że mogą wykorzystać opracowywaną przez siebie technologię do wykrywania zbliżających się samolotów wroga.
Gdy udowodnili, że podstawowy sprzęt może działać, zbudowali rozbudowaną sieć naziemnych detektorów radarowych wokół południowej i wschodniej części brytyjskiego wybrzeża. W czasie wojny brytyjska obrona radarowa (znana jako Chain Home) dała jej ogromną przewagę nad niemieckimi siłami powietrznymi i odegrała ważną rolę w ostatecznym zwycięstwie aliantów. Podobny system został opracowany w tym samym czasie w Stanach Zjednoczonych i udało mu się nawet wykryć zbliżające się japońskie samoloty nad Pearl Harbor na Hawajach w grudniu 1941 r. – choć nikt nie zdawał sobie sprawy ze znaczenia tak dużej liczby zbliżających się samolotów, dopóki nie zostało to opatrzone.
