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米格25的雷达,真能烤熟1只鸡吗?这个问题真是一言难尽

这个是认证

华笺流香

2022-01-21 17:21

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在军事迷的知识里传说的这样的一个说法,米格25的雷达功率非常大,能够在1公里之外烤熟一只兔子。

这很容易让我们想到家里用的微波炉用电磁波加热食物。

米格25的雷达是电子管的雷达,峰值功率有600千瓦,相当于600个家用微波炉的功率。

但是,雷达波发射的电磁波和家里微波炉发射的电磁波有区别。

家用微波炉发射的电磁波,是圆极化的电磁波。这种电磁波才能加热各种状态的食物,而且效率高。

▍什么是圆极化的电磁波?

我们知道电磁波是一种交变的电磁场。而通常的情况下做功的都是电场分量,但是电场分量它就像一个正弦曲线一样,通常是在一个平面里面震动的。

如果我们让这个电磁波的电场分量绕着传播轴转动,这个电磁波就叫做圆极化的电磁波。

圆极化是为了把能量更好传递给被加热的物体,但是战斗机的雷达不会发射圆极化的电磁波,因为它需要接收返回来的电磁波才能够探测到物体。

但是,加热食物不一定需要圆极化的电磁波,这主要是圆极化的电磁波加热液体效率最高,如果是固体的话,用一般的雷达电磁波也可以加热。

而且,雷达波能够加热分子,是因为把能量传递给了分子里面的极性原子基团。而分子里面的极性原子集团,带的电极性越大,那么它接收的电磁波功率就越高,电磁波的加热效率就越高。

所以,电磁波加热物体和电磁波有关系,还和被加热物体的分子结构有关系。

▍电磁波如何把能量传递给被加热的分子?

我们知道带电的粒子在电场中会朝着一个方向移动的,这个时候电场就会对这个带电的粒子做功。

然而,分子总体上是电中性的,不过分子是由原子构成的,它是有空间结构的,就有局部的电极性。

原子由原子核和电子组成,只要电子云偏向一个方向,那么这个原子就会产生电极性。电磁波的电场,就会对这个电极性的原子施加作用力,就会传递能量。

那么,哪一种原子的电极性最强呢?答案是氢原子。

因为氢原子它只有一个质子,还有一个电子,所以它无论如何都会有一头是电正性的,一头是电负性的。

如果氢原子和其他的原子组成分子的话,那么,电子云偏向的方向就会出现电负性,质子偏向的方向就会出现电正性。

氢原子形成的这种极性,就是所谓的氢键。

我们的肉体都是由分子组成的,但这分子为什么不散架呢?就是因为氢原子形成的氢键形成的电磁力,把这些分子给连接在一起了,否则我们的四肢都会掉下来。

所以,电磁波用来加热含有氢原子的分子,效率最高。

那么哪些分子含有氢原子呢?当然是水,一氧化二氢;还有就是油脂、淀粉之类的,因为它们是碳和氢元素组成的长链。

这些东西都是食物啊,所以你把食物放到微波炉里才会被加热,但是那些盘子啊碗啊,都不会被加热。

但是,仅仅做功是不会让物体发热的,否则的话我们抓一坨食物,往空中抛两下,食物就自动加热了,这是不可能的。

因为热是分子的振动,它是来回动,不能朝一个方向动。

这里关键的问题就在于,比如说水分子它氢原子是带正电的,那么氧原子那一头呢,它肯定是带负电的,如果施加一个电磁场的话,那氢原子受到的力和氧原子受到的力正好是相反的。如果方向相反、大小相等力在一个平面上的话,就抵消了,等于这个分子不动。

所以这里最关键的问题是,被加热的水分子所在的平面,不能和电磁波的电场平面平行。

所以,电磁波的加热效率和被加热物体的分子排列方式还有关系。

为了让每一个水分子都震动,所以这个电磁场必须是旋转的,因此微波炉里面发出来的电磁波是圆极化的。

▍战斗机的雷达到底能不能加热一只鸡?

答案是要看情况,拿来给一只冻鸡解冻是可以的。但水分子变成液体的话,那么就不会被加热了。

因为水分子在固体的时候,它的排列方向是固定的,这个时候电磁波发射过来,总有分子和电磁波电场分量是不平行的,所以分子就会来回振动。

但是一旦变成液体以后,第1个电磁波打过来,这些分子都会被排列成一个方向,第2个电磁波再打过来就没有作用了。

所以普通雷达波(非圆极化)只能加热固体的食物。微波炉被发明出来,就是因为雷达曾经加热了固体巧克力,由此而获得的灵感。

1945年,美国雷神公司的一个工程师在做雷达测试的时候,发现放在口袋里的巧克力老是变软粘乎乎的。开始还以为自己的体温融化了巧克力,后来才发现是电磁波的作用。就根据这个原理,雷神公司制造出了世界上第1台微波炉,但是当时这个微波炉的体积非常大,因为是按照军用标准做的,微波炉的门和保险箱门一样厚。

后来才把这个军用标准改成民用标准,门做又小又薄,就变成了现在的民用微波炉。

如果我们要用战斗机的雷达烤熟一个鸡的话,不采用圆极化的雷达波,还可以让被烤制食物旋转,但是这个旋转速度必须非常高,要达到每秒钟1亿转以上。当然这是机械设备做不到的,所以只能去转那个电磁波。

微波炉里那个托盘转来转去,是为了让食物被均匀加热。




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