Тайны, загадки и снова тайны. Книги 1-16

Благодаря дальнозоркости она стала незаменимым прибором и в астрономии. В 60—70-х годах получены радиолокационные карты Луны, Венеры, Марса, Меркурия. Плотный облачный покров, скрывающий поверхность Венеры от оптических наблюдений, а также от наблюдений в невидимых ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, оказался прозрачным для электромагнитных волн. Радиолокационные наблюдения Меркурия в 1964 году развеяли заблуждение трех поколений астрономов относительно длительности его суток. Локация Венеры принесла поразительные открытия: Венера в отличие от собратьев по солнечной системе вращается «наоборот», а длительность венерианских суток длиннее, чем ее год. В 1973 году приняты радиолокационные сигналы, отраженные от колец Сатурна. Такое огромное расстояние радиоволна пробегает за 2,5 часа.

Радиолокатор, изучающий непрерывный синусоидальный сигнал, не может измерять дальность, но хорошо определяет скорость (по эффекту Доплера, регистрируемому частотными фильтрами). А радиолокатор с импульсным излучением почти всегда дает ответ на вопрос о дальности, о координатах, но измерение скорости — задача для него гораздо более трудная.

Строгая формулировка принципа неопределенности в физике гласит: произведение неопределенности в значении координаты на неопределенность в значении соответствующей компоненты импульса частицы не может быть меньше величины порядка постоянной Планка. Изменяя форму сигнала радиолокатора, нельзя получить одинаково высокие точности измерения скорости и координат — гласит правило, известное радиоспециалистам.

Время наблюдения при неподвижных объектах довольно значительное: именно оно при прочих равных условиях влияет на характеристики обнаружения. При малом времени наблюдения точность и вероятность обнаружения низкие, при очень малом — объект вообще пропадает с экрана. У радиолокаторов для обнаружения самолетов и ракет время наблюдения обычно невелико.

Мешают наблюдениям вихри (в том числе реактивные струи), птицы и даже насекомые. Достаточно, например, трех птиц на квадратный километр зоны обзора, чтобы «забить» локатор. Стая журавлей или стая гусей маскирует большой реактивный самолет. Хотя радиоэхо от птиц наблюдали давно, вывод о том, что большинство точечных «призраков» имеют прямое отношение к пернатым, сделан только в конце 60-х годов. Очень чувствительный радар «видит» москита на расстоянии более двух километров. Все это говорит о трудности не только измерений скорости и координат одиночных объектов, но и самого их обнаружения. Взаимная маскировка сигналов приводит к «пробелам» в регистрации случайных объектов, тем более неопознанных..  

Радиолокационные миражи — причина различных курьезов. Именно миражи сыграли свою роль в случаях, подобных истории с крейсером в Средиземном море или «скачущим призраком». Впрочем, «скачущий призрак Нансай-Шото» объясняют еще и атмосферным волноводом: волны переотражались от подводной лодки и кораблей,, мало ослабляясь.

Незадолго до конца второй мировой войны американцы готовились захватить остров Киска в Тихом океане. Остров был занят японцами. Американский флот находился в 600 милях. Неожиданно операторы радаров обнаружили таинственную эскадру. Она находилась на расстоянии всего 50—40 миль. По сигналу боевой тревоги экипажи кораблей приготовились к обороне. Вскоре эскадра исчезла. Через несколько дней американский флот подошел к острову Киска. Противника там не было. Таинственная эскадра, как оказалось, эвакуировала японский гарнизон. Из-за радиомиража операторы ошиблись на 550 миль. Если бы они знали причуды распространения радиоволн, американский флот, вероятно, мог бы провести успешную операцию.

Почему небо голубое? Ответ общеизвестен. Свет рассеивается на неоднородностях атмосферы. Неоднородности — это не только взвешенные в атмосфере частицы пыли, но и сгущения и разрежения воздуха (флуктуации плотности), которые приводят к изменениям коэффициента преломления. Такое же физическое явление часто служит причиной «призраков».

Радиоволны также рассеиваются на неоднородностях атмосферы, а часть из них улавливается антенной радара. Только размеры неоднородностей плотности атмосферы должны быть во много раз больше, чем при рассеянии света, потому что и длина радиоволн гораздо больше. В отличие от микронеоднородностей, на которых рассеивается свет, не видимые глазом макронеоднородности, на которых рассеиваются радиоволны, не существуют постоянно, но возникают довольно часто и могут иметь самую причудливую конфигурацию. «Призраки» на экранах радаров — копии этих затейливых рисунков. Это могут быть и многокилометровые по высоте столбы, и горизонтальные полосы, и синусоидальные кривые, и профили морских волн с опрокидывающимися гребнями, и ряд концентрических окружностей, и любая другая фантазия природы, воплощенная в изменениях плотности атмосферы. Вертикальные столбы — это отражения радиоволн от восходящих и нисходящих потоков воздуха. Внутри столба образуются завихрения (турбулентность), а скорость потока воздуха может достигать нескольких сотен километров в час.