仿生物学——海豚、声呐可以擦出怎样的“火花”?

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1941年12月,太平洋战争爆发。美军的潜艇就像是长了眼睛一样,穿过日本人布置的水雷封锁线,成功潜入日本海,出其不意地袭击了日本军事港口,使日军遭受了巨大损失;反观日本这边,只要他们一派遣潜艇去袭击美国港口和舰艇,但刚靠近美军港或海岸边,就遭到美国军舰和战机的攻击。日本海军上下倍感震惊,认为美国人使用了什么秘密武器!

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的确如日本人猜想的那样,美国人确实使用了一种“秘密武器”——声呐。

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其实早在达芬奇那个年代,就已经出现了最早版本的声呐(也可以说是声呐最古老的的祖先)。而这个声呐祖先也是达芬奇首先发现的,在人们印象中达芬奇是一个画家,但却不知道他也是一个科学家。1490年的一天,达芬奇去海边写生,他在听到海浪声时,头脑里突发一个念头:人类能听到水的声音,那水里到底有没有什么声音?带着这个疑问,达芬奇拿来一根管子,他将管子的另一头放进水中,而另一端则放在耳朵旁,结果真听到了“咕噜咕噜”声。经过他仔细辨别,他发现这正是远方航行的船的螺旋桨发动时击水发出的声音。而达芬奇的这根管子可谓是声呐最古老的祖先了。

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达芬奇
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但碍于当时技术的发展,世界上第一部声呐才在1880年诞生。后经过科学家们的不断改进,又出现了“主动式声呐”和“被动式声呐”两大类。主动式声呐是主动发出声音信号来追寻水下目标,根据声波的发射情况来做出判断;而被动式声呐则是收听水中目标发出的声响,以此判断目标方位和距离。但这两种声呐在使用过程中,也暴露出了一些缺陷:主动式声呐发出的声波容易被潜水艇发现,从而暴露自己;被动式声呐对那些不发声响的目标无能为力。

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投放声呐
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直到20世纪60年代,生物学家诺里斯偶然发现,将双眼被橡皮蒙住的海豚放进水中,它们的生活丝毫不受影响,但是将它们的前额蒙住时,它们就会像瞎子一样在水中乱撞。显而易见,海豚是靠前额发出声波来辨别方向的。

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海豚
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经过进一步的研究发现,海豚有着两部“声波发射机”。当它需要探测远距离目标时,它们就会发射低声,实现远距离传播;当它们需要探测近距离目标时,它们就会发射超声来提高辨别率。同时它的这两部“声波发射机”也可以充当“声波接收机”,接收前方“发回的信息”。与此同时,科学家们还发现在海豚声呐外层有一个导流罩,这个导流罩具有一定的抗水流噪音的作用。科学家们根据海豚的这两个优势,研制出了带有导流罩的声呐,从而使军舰在航行中也能正常使用声呐而不必停船。

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伪丶笑
活跃在2025-1-25
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