2009-03-09

走吧、唱吧、看雷達

走吧

今天又瘋狂了,從台北車站走到師大附中,距離約是台北車站到光華商場的兩倍。這趟路程無可厚非,又是有實驗室的東西,而繞經光華商場,頗為無奈的這週末躲不過又去了一趟。
從車站到附中,走下來大約只要 40 分鐘!這有點出乎意料之外,比預期所需的時間短太多了。無疑的,這表示台北市的大小比我想像之中「更小」…。若有機會,下次的預定的路程是台北車站到 101,這段路程比今天走的應該多不到兩倍,一個小時大約可以走到吧。


唱吧

這次到附中,是受朋友之邀參加某公司活動。事實上,對於該公司所行銷的產品是有點興趣,但這次的活動也有邀請加入該公司的意味,這…是我不太願意接觸的。因此整個活動讓我就顯得不太自在,只好眼看著表演,腦中卻思索著自己的問題。

正當沉醉於自我的思索中時,一齣最有份量的舞台劇開演了,也就是到此的目的,澎場。腦子暫停一下先前的運轉,開始將注意力稍移到舞台上。只「稍」注意舞台的原因是,座位前的一顆大頭將我的視線遮住了約 1/3,先前一段稍有趣卻冗長的演講,讓我也懶得挪移自己的身體了,僅讓他頭兩側可見的視野中發生的事件所產生的光進到我的眼中,這是僅有的視象地平。

舞台劇開演不久,一陣繞樑歌聲翻越過前面的大頭,撲住我的雙耳,「天啊,怎會如此動人!」那歌聲如此清脆、動人、有力。以往聽過的露天表演不多,因為幾次的經驗就讓我對這樣的表演從不抱著「動聽」的期待,更何況今天的場合似乎不是演出歌唱的是當地點,但她(欣怡,也是邀請我的人)的歌聲的的確確、深深地打動人心。趕緊將目光甩開大頭,拋向正前方的舞台,感動、訝異實著的讓我張著嘴在那了,太厲害了。


看雷達

結束了該公司的活動,為了避免被約談與該公司相關的事物,只好趕緊找人聊天去。對於跟自己領域不同的人聊天是我最大樂趣,從他們身上能夠最快地學習、聽聞到他曾經視界中最有好玩、最有趣的事件,喜歡問他們各式各樣的話題(唉,回到台灣就沒人可以一同聊物理的話題了,寶三…想念你了),如同行走天下見識各地奇風異俗一般。

從一位菲律賓僑生,得知他是由於祖父母由福建到菲律賓的。
一位清大化工的學生,告訴我關於他所聽過關於電泳的實驗。
另一位自願役「海巡軍官」就聊較多關於軍中悲苦的經驗了,呵呵。

我將從前由朋友那聽來一些關於海巡的故事和這位軍官聊,也問到自己曾經很無聊的看守砲兵裡的雷達一些相關事情。
記得當時要看守的雷達「粉瞎」,每天要回報指揮部雷達上看到台海與大陸上空有多少飛機的影子…,結果,事實上…雷達根本什麼都看不到!(聽通訊官好像說那雷達壞了),每次報給指揮部的數量當然就是當下的心情了…,天下太平就少報一點,心情不爽就多報一些…。

關於雷達的這個議題,當兵時,就很想知道到底雷達上可能會看到多少架飛機?聽說不論軍機、民航機,連飛機編號都可以知道!於是詢問一下海巡是否有雷達,結果他的回答,又讓我學了一課!

海巡的雷達所能偵測的距離極短,只有「十幾公里」!因此除非出海,否則海峽中線的漁船根本測不到!導致雷達測量距離短的原因,他說是「地球表面弧度」的關係,這是顯而易見的答案,不過我沒想過竟然短短十幾公里地球彎曲程度就有如此巨大的影響。當初我看管雷達能夠深入大陸內陸幾百公里,怎麼海巡的僅僅數十公里。
回家後,自己就畫圖算算看嘍。


雷達探測距離

用最簡單的方式來估算,假設地球為理想球體,各處半徑相同,用簡單的商高定理,另遙遠的船身高 h,雷達與傳水平切線距離 R,地球半徑 6371 [km]
Single_Triangle 
h 平方忽略不計,可得 $$R=\sqrt{2hr_{\bigoplus}} $$,帶些有趣的數值看看:

h R [km]
船 30 [m] 20
101 大樓 450 [m] 75
平流層飛機 10 [km] 357
彈道飛彈 313 [km] 2000
從以上表中,可以發現海巡的雷達真的距離只有十幾公里,30 [m] 高的大船應該不多,對於一般的漁船而言,距離必定是更短了!他說的一點都沒錯!
下圖是如果在海大,方圓二十公里內的距離
20_km
大約是可目視到的基隆嶼距離的四到五倍遠!
幾個月前,有人在新竹某座山上拍攝到台北 101 的照片,從上面的公式換算一下,可知 101 可視距離約 75 [km],但這當然是只沒有被任何遮蔽物所遮住時的最遠距離。最遠是苗栗北部的地平線可看到 101 的屋頂…不過台灣應該看不到地平線這種東西。
75_km
一般民航機,飛行高度 30000-33000 英呎,約 10 km 左右,也就是在對流層頂,平流層底,如此最遠的飛機就可測到 357 km 之遠!
357_km
但是這樣的距離只有含括到福建飛機的起降(高度至少三萬呎以上)。
這與我從前看守的雷達似乎有點不太一樣,記得當時好像可以測到安徽、浙江更內陸的南京軍區一代。
修改原來的計算方式。計算上利用兩個直角三角形,一個計算飛機高度,一個重新假設雷達並非在海平面高度,而是有高度 H
Dou_Triangle

假設可測距離提高至 900 km (達長江下游流域)
900_km
如此可得出雷達高度竟然有 23 km!!!玉山也沒這麼高…,除非是衛星了,但這衛星未免也又太低了吧…。看來這是個奇怪的問題…「我當時看管的雷達到底架設在哪裡?難道是…『國王的雷達』」
在網路上查到,台灣快十年前有意向美國購買「長程預警雷達」(Long-Range Early Warning Radar),可測距離達 2000 km 以上,雷達高度約五層樓高,其偵測範圍示意圖如下
2000_km
這可預警北京週邊彈道飛彈系統的危害。但,從計算所得表中可看到,2000 km 之外,至少彈道飛彈已經升空 313 km 的高度,這高度距離飛彈開始向下俯衝到最後著地攻擊目標所需的時間,似乎不夠軍方反彈道飛彈的攔截…。(這部份還可以再算算來玩玩看)
這個雷達的議題回家後,衍伸出了這幾個有趣的檢驗,滿好玩!這也看出,戰機若盡量低飛,當然就可躲過雷達偵測,不過對流層的氣流不穩定也是風險嘍,是高危險性的挑戰。

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