激光是一種特殊形式的電磁波，由於低頻率氦氖激光對人體功能有調整和刺激作用，所以能增強代謝功能，並有消炎、止痛、止癢、消腫、加速傷口愈合等作用。因此，特別適用於對多種疾病的理療。對早期癌症的治療也有一定的效果。由於激光的能量集中，因此還常用於外科手術等。
電磁波用於農業上，主要是微波和激光對生物的熱效應和非熱效應，是農業上培育良種，殺死病菌、害蟲和雜草的有力手段，也是食品保鮮與保存的有效途徑。
需要提及的是，電磁波中的中波段以及紅外線，也有一定的醫療效果和生物效應，在醫療上和農業上，也都有實際的應用。
無線電的運用
1899年，美國的柯林斯用他本人發明的弧光無線電話，建造了第一個電波無線電話係統。
1903年，丹麥一個叫波爾森的人發明了一種電弧式無線電話。
最早實現無線電話通信的科學家是費森登。1906年，他在美國馬薩諸塞州的布蘭特·羅克建起了世界上第一座無線電話發射台。在當年聖誕節前夕，費森登首次用發射的無線電話信號來傳送音樂與講演，一個海上接收站和幾個陸上接收站，都收到了這個信號，傳送距離達到350千米。
無線電話的另一個開拓者是三極管的發明者德·福羅斯特。1906年，美國發明家德·福羅斯特對已有的二極管進行了改進，他首先研製出了真空三極管。三極管的功能比二極管的功能要多，它不僅能檢波，而且能使微弱的電流放大。這是一項非常重要的成果，它為電子工業及無線電通信技術的發展奠定了基礎。
1907年在美國的紐約，1908年在法國的巴黎，德·福羅斯特在鐵塔上利用麥克風發射了無線電話信號。1910年他使用了三極管通過無線電話線路，試播了意大利著名歌唱家卡魯索演唱的歌曲，並一舉成功。
後來，德·福羅斯特和他的助手們，找到了一種可以控製三極管放大作用的方法，使三極管的放大倍數大幅度地提高，工作性能也更加穩定。1912年，德·福羅斯特等人又發明了再生電路，利用正反饋技術使音頻信號放大到可以接收的程度。從此，三極管開始用於無線電電話機線路中，並且得到了推廣。
1913年，奧地利人和美國人，分別研製並使用了三極管的振蕩發生器和持續的高頻振蕩電路，從而促使無線電通信事業迅速地發展起來。
1915年，在舊金山國際博覽會上，德·福羅斯特公司的展台與美國電話電報公司的展台相隔不遠。美國電話電報公司的參展人員，采用德·福羅斯特的三極管放大器製成的電話中繼器，通過頭戴式耳機，與紐約進行了長途電話的演示，實現了橫貫大陸的無線電話通信。
在馬可尼實現無線電報飛越北大西洋傳送信號之後的第14個年頭，也即1915年，無線電電話信號也超過了北大西洋。就在這一年的9月30日，美國弗吉尼亞州的阿林頓，與舊金山和夏威夷通了電話，10月21日又與法國巴黎成功地進行了軍用無線電話通信，所用的發射機和接收機，都采用了電子管再生電路。
第一次世界大戰中，無線電話特別是機載無線電話和車載無線電話，在戰爭中發揮了重要的作用，開創了“陸、海、空、電”四軍協同作戰的新局麵。當時作為“第四軍”的“電”，主要是指無線電報和無線電話。這一新的情況，開始引起了各國政治家和軍事家的廣泛關注和高度重視。
1927年，英國首都倫敦和美國最大的城市紐約之間的無線電電話也正式開通。從此之後，無線電電話事業有了更加迅速的發展。
1948年，美國貝爾實驗室試製出了一種用於找人的尋呼接收機，稱為BenBoy(帶鈴的仆人)，簡稱BB機。20世紀50年代以後，各國無線電尋呼業務都迅速發展起來。在20世紀80年代初，尋呼機進入中國，至今，全國已有近2000個市、縣開通了尋呼業務。到1995年4月，我國用戶數已達到1900萬，成為用戶數量世界第一的無線電尋呼大國。
20世紀90年代，日本生產出多種形式的尋呼機；比如漢字尋呼機、筆型尋呼機、手表型尋呼機等。特別是還研製出一種融尋呼機和移動電話機於一體的通信設備，用戶不僅可以接收信息，還能發出信息，從而使既能收又能發的尋呼通信成為現實。
現在，我們來談談“大哥大”。它是“蜂窩”移動電話的俗稱，也就是通常所說的“手機”。
對於移動電話，現在人們已非常熟悉。早在1917年美國使用的機載電話，就是最早的空中無線電移動通信；1921年美國警方使用的車載無線電台，是最早的陸地無線電移動通信；1929年美國“利瓦埃森”號輪船上安裝了無線電話，以供乘客使用。1946年美國首先開通了人工轉接汽車(移動)電話係統以後，人工移動通信才開始發展起來。1964年美國研製的汽車自動移動通信係統獲得成功並投入使用，這個時候，移動電話技術才日益成熟起來。直到20世紀70年代，由於先進的電子開關器件、頻率合成器、微處理器等技術的出現，許多國家開始開發出一種新型的移動電話係統，這就是“蜂窩”無線電話通信係統。
在進行“蜂窩”無線電話通信時，通常是把某城市或某地區的一個大區域，分成若幹個“蜂房”形狀的無線電傳輸區，若幹個“蜂房”構成一個“蜂窩”。這種電話的名稱就來源於此。
每個“蜂窩”都配備有低功率發送器，一般都安裝在塔頂或高大的建築物上。第一個“蜂房”由中央計算機控製，並自動接入公共電話交換網，因此能傳送電話呼叫。當用戶從一個“蜂房”移動到另一個“蜂房”時，移動中的電話呼叫就會自動轉移到用戶所在的“蜂房”的發送器，而原“蜂房”的信號就會自動減弱，這種轉移方式稱為“接力”。
20世紀70年代在美國和日本，80年代在瑞典、挪威、丹麥、芬蘭等國家，都先後開通了“蜂窩”移動電話係統。20世紀80年代中期，“蜂窩”移動電話係統進入高速發展階段，1985年，全世界“蜂窩”移動電話用戶為55萬，到1990年5月，猛增到822萬。
我國“蜂窩”移動電話通信起步較早，1986年11月，上海引進了第一套900兆赫的。“蜂窩”移動電話係統。1987年11月，廣州開通了我國第一個900兆赫的“蜂窩”移動電話係統。隨後，在深圳、珠海、河北、天津等許多省市也相繼開通了這種電話係統。現在，不僅在城市，就是在農村的很多地方，很多人都使用上了被稱為“大哥大”的“蜂窩”移動電話。可以說“大哥大”在中國已家喻戶曉了。
人們對“大哥大”的卓越功能讚賞不已。因為使用它能迅速及時地獲得各種信息，從而能把握時機做出相應的決策，使事業成功的機會大大增加。廣大用戶已經從中得到節省時間、提高效率、贏得效益等好處。此外，在傳播消息、搶險救災、追捕罪犯等方麵，“大哥大”也顯示了它的威力。
還有一種電話叫做無繩電話。所謂“無繩”的指手機(送話器與受話器)與主機(原電話機)之間的連線，被各自配備的小功率無線電收信發信機取代，而主機仍然通過電話線與公眾電話網的交換機相連。用戶可以邊走動邊通話，給人們帶來方便。
第一代公用無繩電話是在20世紀70年代問世的，它的使用範圍小，實際上是附加在公用電話網上的一種移動業務。
第二代公用無繩電話始於20世紀80年代，它與第一代無繩電話相比，具有容量大、功能強、音質好等優點。1992年8月，我國深圳率先使用。
第三代無繩電話始於20世紀80年代末90年代初，它是為滿足高密度用戶環境的需要而設計的，其主要優點是可以雙向呼叫、全話音加密，還能傳輸數據信息等。日本獨立開發的第三代數字無繩電話係統，稱為“PHS”，PHS係統子機之間不用通過母機，就像對講機一樣直接呼叫，進行通話，這個優點是蜂窩移動電話不具備的。PHS的入網費、服務費大約為蜂窩移動電話的1／3，因此又稱為“平民大哥大”。它又是一種適合多媒體時代需要的通信係統，因此有人把它推崇為“新時代的無繩電話”。20世紀90年代，我國及東南亞的一些國家和地區，也開始建立了PHS係統。
各種無線電話的應用，推動了個人化通信的發展，奇妙的電磁波給人們帶來了方便。
電視機的誕生
電視是用電磁波傳送活動圖像及其伴音的一種廣播通信方式。世界上第一台實用電視機是在1925年由英國人貝爾德發明的。
貝爾德在少年時代就熱衷於科學，對製作電話、照相機、滑翔機等有著濃厚的興趣。他在上中學時就立誌成為一個科學家。後來，他考上了格雷斯的工科大學，從此便開始了他的研究生涯。
有一次，貝爾德在看書時了解到金屬無素“銫”具有一種特殊的性質：“在有光線的地方就可以導電。”這時，貝爾德突然閃出一個念頭：“要用銫的這種性質來發明電視。”從此以後，貝爾德便全身心地投入到了對銫的研究和實驗當中，在他看來，沒有什麼比實驗更為重要的了。
貝爾德大學畢業以後，第一次世界大戰爆發，再加上他家境貧困，為了謀生，他不得不中斷了自己的研究工作。但他始終沒有忘記自己要做一位科學家的理想。他父親是一個牧師，也經常鼓勵他要成為一個優秀的科學家，為人類的幸福做貢獻。貝爾德時刻記著父親的囑咐，他常說：“我一定要牢記爸爸的教誨，成為一個為人類做出貢獻的科學家。”
有一段時間，貝爾德的身體狀況不好，就到一個溫泉場去休養。這個時候，他又回想起以前做過的實驗，繼續進行研究的欲望又重新燃燒起來。當時收音機廣播剛剛開始，貝爾德想：“現在聲音可以用電波傳送了，那麼，如果銫的研究成功了，用電磁波傳送圖像也就可以成為現實了。”於是，在他恢複了健康不久，又開始了緊張的研究工作。
貝爾德家中經濟條件很差，所以實驗中使用的東西都是一些廢舊器材。由於貝爾德的苦心鑽研和不斷努力，性能良好的新的光電池終於製作成功，使用這種光電池和很多其他的機器組合成了一套新的實驗裝置。
1924年，貝爾德使用這種裝置通過電流，成功地傳送了一個布娃娃的形象。雖然畫麵不大，輪廓也不太清楚，但畢竟是實驗成功了。這時，在貝爾德蒼白的臉上浮現出了笑容，他幾乎跳了起來。
貝爾德為了改進電視機的性能，繼續進行著實驗。在他嘔心瀝血的研究之中，終於使傳送圖像的夢想變成了現實，他終於獲得了成功。
1925年10月2日，貝爾德和往常一樣在做把圖像投影到熒光屏上的實驗。當他緊張的眼神注視著熒光屏時，他驚呆了，那裏浮現出一個比原先要清楚好幾倍的布娃娃的臉。這時，他興高采烈，一口氣從三層樓上跑下來，叫了一個小店員上樓進行了演示，發現在屏幕上能清楚地看到人的各個細微的動作。
就這樣，世界上第一台電視機誕生了。兩年後，貝爾德在英國科技協會進行了電視機的公開實驗，獲得了成功。許多報紙在醒目位置刊登了“世界上第一台電視機的電明人——貝爾德”這一喜訊。
貝爾德繼續進行著電視機的研究工作。他一邊改進原有的電視機，一邊著手研究彩色電視機。1927年，他對彩色電視機的研究取得了進展，通過實驗也獲得了成功。後來，貝爾德又發明了更大畫麵的彩色電視機。在20世紀30年代，英、美、德、荷蘭、前蘇聯等國家試驗播出電視，使用的都是貝爾德發明的機械掃苗式電視機。這種電視機的特點是通過電動機和旋轉帶孔的圓盤等裝置來實現機械式掃描，缺點是結構複雜、有噪音，畫麵清晰度也有待提高。
差不多與此同時，美籍前蘇聯科學家茲沃爾金也投入到了對電視機的發明當中。他先後研製成功電視攝像設備、光電攝像管、電子掃描顯像管等。1925年他獲得了全電子掃描彩色電視係統的專利，1932年他為全美國無線電公司組裝出世界上第一套全電子電視係統。在接收機中使用了電子掃描係統和經過改進的陰極射線管及顯像管，從此電子掃描式電視機就進入了實用階段。20世紀30年代中期，電子化的電視迅速取得了發展，茲沃爾金於1938年製成了第一台實用的電視攝像機，1939年美國開始播放全電子式電視。由於電子式電視機比貝爾德機械式電視機要簡便得多，性能也更好，尤其是畫麵清晰，沒有噪音，所以不久英國的電台也開始使用電子掃描式電視機，機械掃描式電視機就逐漸被淘汰了。
到了1940年，哥倫比亞人發明的利用光電攝像管的彩電開始試驗。1949年彩色電視開始正式播放。20世紀50年代初，電視台如雨後春筍般地在世界各地建立了起來，使用的都是電子掃描式電視機。
貝爾德發明的機械式掃描電視機雖然在競爭中被淘汰，他本人也因貧困而離開了人世，但世界上第一台電視機畢竟是他發明的，曆史不會忘記他。
為了用電波傳送圖像，從19世紀下半葉開始，科學家們經過了50多年的艱苦探索。在這些探索者中，有不少人經濟條件優越，資金富有，設備齊全，但都沒有成功。誰也沒有想到，竟然是體弱多病、家境貧寒的貝爾德，完成了這項不可思議的偉大發明。這一壯舉，引起了世人的讚歎!這充分說明，遠大的理想，執著的追求，堅強的意誌，不懈的努力，是事業成功的保證。這是發明家貝爾德留給後人的比他的發明更為珍貴的精神財富。
短波通信
1899年3月，馬可尼成功地進行了使無線電波越過45千米寬的英吉利海峽的實驗。當時，馬可尼使用的是中波，波長為1000～100米，相應的頻率(即1秒內波動的次數)為300～3000千赫。中波是人們利用較早的波段之一，它主要用於廣播、導航、通信等。
短波波長為100～10米，相應的頻率是3～30兆赫。由於短波傳播的距離遠、經濟方便，因此短波的應用很快超過了中波。1921年，人類首次實現了短波跨越海洋的傳播，開創者並不是赫赫有名的專家，而是一個名不見經傳的業餘無線電愛好者的一次偶然的發現。
1921年，意大利羅馬市郊發生了一場大火災，一台功率隻有幾十瓦的業餘短波無線電台發出呼救信號，目的是讓，附近的消防人員迅速來救援。出乎意料的是這個呼救信號竟然被1500千米之外的哥本哈根(丹麥的首都)的一些接收機收到了。這當然對救羅馬的火災無濟於事，但這一發現引起了許多無線電愛好者的興趣，更引起了一些科學家的重視，他們都分別進行了類似的試驗。實驗結果表明，對於遠距離通信采說，短波比長波更為合適，於是短波通信線路開始在一些國家逐步建立了起來。924年，在德國的瑙恩與阿根廷的布宜諾斯艾利斯之間，建立起了第一條短波通信線路。
科學家們發現，無線電波能繞地球彎曲傳播，是因為在大氣層中有帶電粒子層的緣故，而這個帶電粒子層，是由於太陽紫外線對大氣層中空氣的電離作用而產生的。1924年，英國物理學家阿普爾頓在巴尼特的協助下，通過直接測量帶電粒子層的高度，最先證實了在離地麵高110～120米處有帶電粒子層的存在。這個帶電粒子層的存在，最早是由美國通信工程師肯內利和英國電氣工程師亥維賽在20世紀初提出的一個假設，現在這個假設得到了實驗上的證實，因此被稱為肯內利—亥維賽帶電粒子層，也叫E帶電粒子層。1926年，阿普爾頓又發現在離地麵高200～400米處，也存在一個帶電粒子層，人們把它叫做阿普爾頓帶電粒子層，也叫F帶電粒子層。由於阿普爾頓的突出貢獻，他在1947年榮獲了諾貝爾物理學獎。1930年，英國物理學家沃森·瓦特正式把存在於高空大氣層中的這些帶電粒子層命名為“電離層”。比如，上述的E帶電粒子層，叫做E電離層；F帶電粒子層，叫做F電離層。
人們經過長期的探索，逐步認識到中波段電磁波主要是在正電離層與地麵之間不斷反射而傳向遠方的。而短波段電磁波主要是在礦電離層與地麵之間不斷反射而傳向遠方的。顯然，短波傳播的距離比中波傳播的距離要遠得多。
用短波進行無線電通信就稱為短波通信，它主要靠天波和地波兩種方式進行傳播。天波傳播就是靠F電離層的反射進行傳播，它的傳播衰耗小，因此，用較小的功率、較低的成本，就能進行遠距離的通信和廣播。短波廣播至今仍是國際廣播中的主要手段，短波波段也是現代業餘無線電通信常用的波段。
1938年，前蘇聯建成了一個功率為120千瓦的短波無線電廣播電台，它是當時世界上功率最大的一個無線電廣播電台。
20世紀20年代問世的短波通信，改變了無線電通信發展的曆史進程。
微波通信
20世紀30年代，電磁波的應用進入微波階段。微波通常是指波長為1米～1毫米的電磁波，相應的頻率為300～300000兆赫。現在，微波已廣泛用於通信、雷達以及其他許多科學領域中，微波爐及微波治療儀早已進入了人們的日常生活中。
短波通信問世以後，曾經興旺過一段時間，但是它也有一些缺點。短波通信主要依靠天波傳輸，以電離層為中繼，但電離層的狀態很不穩定，季節的更換、晝夜的交替、氣候的變化等因素，都可以引起電離層的變化，進而引起短波通信過程的波動，甚至會中斷。短波通信還存在有天波與地波都傳輸不到的寂靜區域，如果接收電台在這些區域內，就無法接收到短波信號，通信就無法進行。此外，電離層有好幾個分層，同一頻率的信號會沿著不同的途徑反射到接收地點，這就是短波通信的“多徑效應”；它也會使接收質量大大降低。再加上在短波通信波段內電台日趨擁擠，因此，短波通信已經不能滿足人們的通信需要了。
為了滿足新的要求，1929年克拉維開始進行微波通信的試驗。1930年他在美國新澤西州的兩個電台之間，用直徑為3米的拋物麵天線進行了微波通信。同一年，還有人開始用微波進行無線電廣播。1933年，在克拉維的主持下，從英國的萊普尼列到法國的聖·因格列維特，開通了第一條商業用微波通信線路。
1936年，索思沃思提出了超高頻波導管的理論，並發明了微波用的波導管。簡單地說，波導管就是把電磁波限製在其內部的一種空心金屬管。波導理論的建立以及波導管的實驗與應用，促使微波技術日趨完善。
1937年，美國物理學家瓦裏安兄弟製出了雙腔速調管振蕩器，1939年，英國物理學家蘭、德爾和布特製造出了多腔磁控管。這是兩種微波電子管，它們可以分別以不同的方式，產生連續的微波振蕩。這些研究成果為微波技術的形成和發展奠定了基礎。
在第二次世界大戰期間，微波技術的研究是圍繞著軍用雷達的研製進行的，從而推動了微波元器件、高功率微波管、微波電路、微波測量等技術的研究與開發。
第二次世界大戰以後，微波技術的應用範圍擴大到了通信領域。利用同軸電纜進行微波傳輸，頻率可高達幾千兆赫。若要傳輸頻率更高、能量更大的微波時，就得用波導管了。在波導管內，微波以電場與磁場交替變化的電磁波的形式通過，如同在一個自由空間裏傳播的電磁波一樣。使用波導管進行微波通信，主要包括通常的微波接力通信和衛星通信。
微波接力通信是靠中繼站接力傳輸來實現微波信號遠距離傳送的。微波是沿直線傳播的，它不受大氣層和電離層的反射。由於地球表麵是球形曲麵，如果在地麵進行微波通信，就必須把天線架設到一定的高度，使發射天線與接收天線之間沒有物體阻擋，彼此可以“互視”。為了進行遠距離通信，就必須采用與接力賽類似的方法，相隔一定的距離建立一個接力站，即中繼站。將中繼站架設在高塔上或山頂上，微波在每個中繼站被放大之後再傳送出去。微波接力通信是現代通信中的主要手段之一。
衛星通信
衛星通信是微波通信的手段之一，它是在20世紀50年代後期開始發展起來的一種新技術。
最早提出利用衛星進行通信這一科學設想的是英國空軍的雷達教官與技師克拉克。1945年，克拉克在《無線電世界》雜誌上發表了一篇文章，文章的標題是“地球外的轉播站”。他在文章中詳細闡述了建立一個在全世界範圍內轉播無線電與電視信號的通信衛星係統的設想。
1957年10月4日，前蘇聯發射了第一顆人造地球衛星，開始了人類利用人造天體為自己服務的新時代，推動了通信衛星的發展。
1958年12月18日，美國發射了“斯科爾號”人造地球衛星，並成功地在A、B兩站間遠距離傳送了美國總統艾森豪威爾的聖誕節獻詞。這顆衛星雖然隻工作了12天，但它作為第一顆通信衛星而載人了史冊。
1960年8月12日，美國又成功地發射了“回聲1號”通信衛星，它是一個表麵塗鋁的塑料氣球，發射後充氣膨脹，直徑為30米。它不帶無線電設備，是一顆無源通信衛星。它能把無線電信號從一個地球站反射到另一個地球站，實現雙向無線電信號的傳遞，推動了美國衛星通信的發展。這也標誌著在世界範圍內進行無線電與電視通信的開始。
1962年7月10日，美國發射了“電星1號”通信衛星，這是人類發射的第一顆有源通信衛星，它既裝有接收機，又裝有發射機。第二天，美國觀眾通過這顆衛星，第一次收看到了大西洋東岸播出的電視節目實況，首次橫跨大西洋的電視轉播試驗獲得了成功。此外，這顆衛星還成功地傳送了電報、電話、數據和傳真照片。同年，美國還發射了“轉播1號”通信衛星，成為美國、歐洲、南美洲、日本之間的通信轉播站。
1963年7月26日，美國又成功地發射了“同步2號”通信衛星，這是第一顆進入對地同步軌道的衛星。在此之前發射的通信衛星都是中低軌道衛星，們於赤道上空10000千米以下的軌道上。地球同步衛星是高軌道衛星，它定位於赤道上空35786千米處的軌道上，與地球自轉同步，運行周期為一個恒星日，即23小時56分。從堆麵上看，它好像是停在空中靜止不動一樣。隻要有三個相互間隔120度角分布的同步衛星，就能實現在地球上除兩極以外的任何兩地之間的無線電通信。
1964年8月f9日，美國航空航天局發射了名叫“同步3號”的通信衛星，這是世界上第一顆試驗性對地同步衛星。當年秋天，利用它向美國傳播了在日本東京舉辦的第18屆奧林匹克運動會的實況，從而首次實現了跨越太平洋的電視圖像轉播。
1964年，西方國家組建了“國際通信衛星組織”，現在，這個組織已經發展到100多個國家，擁有國際電視和電話通信的大部分市場。
1965年4月6日，上述組織發射了第一代國際通信衛星“晨鳥”，成為這個組織使用的12顆衛星中的第一顆。它的重量是39千克，同年6月28日，正式開始承擔國際通信業務。
1965年4月下旬，前蘇聯成功地發射了準同步軌道衛星“閃電1號”，運行周期為12個小時，它為前蘇聯北部、西伯利亞、中亞地區提供了電視、廣播、傳真、電話等業務。
“晨鳥”和“閃電1號”衛星的使用，標誌著衛星通信進入了實用、提高和發展的新階段。
20世紀70年代，許多國家相繼發射了實驗用的廣播通信衛星。1976年1月，美國和加拿大合作發射了“通信技術衛星”，在更高的頻率段內進行衛星電視廣播實驗，取得了比較理想的結果。這是當時世界上功率最大的通信衛星，它除了傳送電視圖像外，還能進行雙向傳聲和數據通信。1977年，世界無線電管理會議製定了歐洲、非洲及遠東等地區直播衛星的發射標準、軌道和頻率，後來又製定了新的標準。前蘇聯、日本、澳大利亞等國，也在不同的頻率範圍內進行了試驗。
進入20世紀80年代以後，電視節目的衛星直播得到了更為迅速的發展。把地麵電視台播出的節目傳送到地球同步通信衛星上，再由衛星上安裝的星載電視發射機發射，就可轉發到衛星所覆蓋地區內用戶的衛星電視接收機。用戶隻要在自己的樓頂上安裝一個天線，就能用家中的電視機，接收到由通信衛星轉發的電視節目。
1983年11月，美國聯合衛星通信公司開辟了美國最早的衛星電視收費直播業務，為交費的用戶提供59個頻道服務的電視節目。
1984年4月8日，我國成功地發射了第一顆試驗通信衛星，成為世界上能獨立發射同步衛星的第五個國家。1988年7月，日本開始利用通信衛星向家庭提供24小時不問斷的電視節目。
1990年4月7日，我國用“長征3號”火箭成功地為外商發射了一顆國際商用通信衛星“亞洲1號”，也叫“亞星1號”。我國大部分地區，用直徑1米左右的衛星電視天線，就能接收到由它轉發的電視節目。從1991年起，中央電視台的節目一直使用這顆衛星轉播。
香港亞洲衛星集團所屬的亞洲衛星電視網，利用“亞星1號”向亞洲38個國家和地區免費開播了5套電視節目。從1992年初開始，每個台每天24小時不間斷地播出。1993年，“亞星2號”發射成功，在亞洲掀起了衛星電視接收的熱潮。
1993年，美國發射了直播電視衛星“空中電纜”，用戶隻要使用口徑僅為30厘米的拋物麵天線，就可以收看108個頻道的電視節目。
歐洲發射的電視直播衛星，如果在衛星電視天線上配接一個解調器，用戶還能收看到立體聲高度清晰的電視節目。
電視衛星直播有很多優點，圖像穩定可靠，圖像質量也好，不受地形的影響，能很好地消除重影現象，還能同時傳送多路彩色電視節目。直播衛星電視是實現電視大麵積覆蓋的先進手段，在信息社會裏將起著越來越重要的作用。
激光通信
從前邊所敘述的內容，我們可以看到在現代通信中，無線電波已經能把語言、聲音、文字、數據和圖像傳播到四麵八方。人們已不必為傳遞信息的速度而煩惱，因為無線電波的速度是每秒30萬千米，沒有什麼比這個速度再快的了。然而，在現代通信中使用的無線電波隻是電磁波的一部分，其他的主要是光波。
從通信事業發展的曆史過程看，作為開路先鋒的恰恰是光波。早在公元前700多年，烽火報警就為我們的祖先抵禦外來人侵之敵立下了汗馬功勞。2000多年以後，無規則的火花又率先成為人們了解電磁波的先驅。後來隻是因為普通的光波不是相幹波，頻率範圍很寬，相位也很不規則，而且通信距離短，質量也不穩定，於是才逐漸被無線電波所代替。但是無情的曆史也常常會愚弄人，又經過了200多年科學技術的突飛猛進，今天人們又不得不依靠光波來傳遞信息了，激光通信就是一例。但這不是簡單的複古，而是有著本質上的不同。
那麼，什麼是激光呢?簡單地說，當原子處於高能狀態時，如果用一個光子去刺激它，使它由高能狀態回到低能狀態，同時放出兩個光子，然後以這兩個光子再去分別刺激其他高能狀態的原子，以此類推形成光放大，這樣形成的光就叫做激光。所謂激光就是“受激輻射光放大”的簡稱，它的特點是：單色性好，相幹性好，方向性好，輻射的能量高度集中。可見，激光是與普通光有著本質區別的一種特殊的光。自從在1960年第一台激光器問世以來，激光科學和激光技術的發展非常迅速。激光在機械加工、電子工業、精密測量、軍事武器、醫學治療、通信技術等方麵均有大量應用。我國的激光技術發展也非常迅速，這一尖端技術在我國現代化建設中，必將發揮日益重要的作用。
利用激光通信有兩種方式，一種是激光大氣通信，另一種是光纖通信。
激光大氣通信，是以激光為光源，采用光調製器將信息調製在激光上，再通過光學發射天線發送出去。在接收端，光學接收天線將激光信號接收下來送到光探測器，它把激光信號變為電信號，再經過放大解調後又變為原來的信號。激光大氣通信的缺點是容易受氣候的影響，比如，大霧天氣下傳輸的衰耗值是晴天時的50倍，這是因為激光光波的波長很短，激光中的光粒子與大氣中塵埃和水汽滴大小可以比擬，所以它們能散射和吸收激光能。此外，大氣的湍流運動也會使激光束在傳播過程中產生閃爍和彌散，從而影響激光通信的效果。所以在地麵通信中，激光的大氣傳輸隻能用於近距離的點間通信。在宇宙航行中，同步衛星之間的高空大氣極為稀薄，這時用激光進行中繼通信，信號傳遞的效果是很好的。但這時又會遇到新的困難，這就是光束太窄，光學設備的對準、控製和跟蹤等都很不方便。
光纖通信是利用石英玻璃拉製成的導光纖維作為傳輸媒介的通信方式。這裏利用了光的全反射原理，將激光束限製在光纖芯中傳播，這樣就可以避開大氣的幹擾，減少能量損失，從而使信息傳輸的距離更遠。光纖通信中有兩個關鍵性問題：其一，要有高質量的光纖為基礎；其二，要有功率大、效率高、單色性好、壽命長的激光器作保證。現在對這兩方麵的問題，人們正在研究和改進之中。
光纖通信和有線電纜通信的過程相似，不過載波是激光(電磁波)而不是電流。它的工作原理大致是：把所傳輸的信息(如聲音)變成電信號，通過改變激光器電流的方法，對激光器發出的細小光束進行調製，受調製的激光束通過光纖維的長距離傳送，經過若幹個中繼站到達收信端，再通過收信端光電子管的檢測，就把從光纖維中傳輸過來的光信號還原成電信號，受話器又把電信號轉變為原來的信息(如聲音等)。
光纖是一種細如發絲的玻璃線，能“攜帶”光線。由於激光的頻率很高(波長隻有幾微米)，一根光纖雖然隻有頭發絲那麼細，但它傳輸的信息量卻很大。據初步估算，一根光纖可以同時傳送150萬路電話或2萬個電視節目。如果把幾十根或幾百根光纖維製成一條光纜，其外形直徑也不過1～2厘米，而通信容量卻大得驚人。光纖維也叫“光電線”，簡稱光纖，它是1966年由美國阿穆爾研究所的湯斯發明的。
1977年是光纖通信取得重要進展的一年，美國康寧公司製造出了第一根低損耗光導纖維，它的光能損耗小，使遠距離的光通信有了實現的可能。此外，一種高效率的、能在各種環境下長期工作的半導體激光器也製造成功，它就是雙異質結砷化镓激光器，這是光纖通信比較理想的光源，通常隻要幾十毫安的微弱電流就可以激發它。
1976年，英國有兩個城市間敷設了一條光纜，這個光纖係統能同時提供1920條電話通路。1982年，英國電信電話公司進行102千米光纖無中繼傳輸的試驗，取得了成功。1983年，美國電話電報公司將光纖通信廣泛應用於公用通信網，使用光纜長度近20萬千米。與此同時，日本也大力發展了光纖通信係統，還敷設了一條貫穿日本南北的光纜幹線。
我國從1977年以來，先後在上海、北京、桂林、武漢等地建立了光纖通信試驗係統，近幾年來又有了進一步的發展。
與通常的通信電纜相比，光纜輕、成本低，能節約大量的金屬資源。從加熱的玻璃棒一端，能拉出透明度極高、長達20千米的光纖來。
光纖通信具有突出的優點：一是傳輸信息的容量大，線。路損耗低；二是在同一條通道上能進行雙向傳輸，用戶能通過交互信息係統與對方對話；三是抗幹擾能力強，通信質量好；四是投資少，收效快，敷設方便，保密性好。因此，光纖通信是一種比較理想的通信方式，隻要不斷努力和改進，它的優點一定能得到充分的發揮，有著光明的發展前景。
光纖通信技術的應用，揭開了利用電磁波傳送信息的新紀元。可以預料，它與衛星通信一起，必將對人類社會的信息傳遞帶來無法估量的影響。
電子戰
20世紀初，在軍事上人們便開始了利用無線電通信，以保證作戰指揮上的需要。緊接著，敵對雙方彼此截獲、破譯和幹擾無線電信號的通信悄然興起，對抗鬥爭也隨之產生，逐漸地揭開了電子戰的序幕。
現在，無論是陸軍、海軍還是空軍，其武器裝備以及通信聯絡設備，都大量使用了電子設備和器材。在這種情況下，怎樣設法偵察、幹擾和壓製敵方的電子設備，如何采取措施保護己方的電子設備免受偵察、幹擾和壓製，在現代戰爭中已是越來越重要的現實問題了。因此，電子戰已引起了世界各國軍事家們的關注。據報道，前蘇聯軍隊曾認為，發展無線電電子器材和發展火箭核武器具有同樣重要的意義。美軍則認為，現在已進入了電子戰時代，當前奪取和保持電磁優勢，比第二次世界大戰中奪取空中優勢更為重要。由此可見，電子戰已經不是傳統軍事力量的一個補充，而是整個戰爭能力的有機組成部分，它已滲透到戰爭的各個方麵。各國軍事專家們普遍認為，今天的電子戰已經成為與地麵、海洋和空間作戰相並列的“第四維”、戰場。1970年的中東戰爭和1982年的馬島戰爭等許多戰例，都充分說明了電子戰在現代戰爭中的作用。
自20世紀初逐漸拉開電子戰的序幕之後，至今電子戰的範圍已日益擴大，已從地麵、海上、空中逐漸擴展到宇宙空間。其中，有通信對抗、雷達對抗、兵器製導對抗等等。此外，還有聲納、紅外、激光等光電技術領域的對抗。
1914年，第一次世界大戰一開始，電子戰這條看不見的戰線便悄悄地層開了。據有關材料記載，1914年8月4日，德軍入侵比利時，當天夜晚英國對德國宣戰。在戰鬥打響以後，英國在地中海的“格羅斯塔”號巡洋艦上，突然發現兩艘德國戰艦——“格義班”號和“布瑞斯勞”號，於是及時用無線電向基地發出電磁波信號，要求增援。但狡猾的德軍截獲了這一信息，便施放電磁波信號進行幹擾，破壞了英軍“格羅斯塔”號巡洋艦和基地的聯係，趁著夜色逃走了。這是海軍作戰史上較早的一次典型的電子戰。
第二次世界大戰階段，在1940年11月14日夜晚，法西斯德國空軍對英國大城市考文垂進行了夜間大轟炸。裝備有特殊儀器的德國空軍第100轟炸機聯隊，在伸手不見五指的夜空，準確地飛到了英國的縱深地帶，在考文垂市的上空，投下了大量的燃燒彈，使市區多處發生大火災。衝天的火光為後續的德國轟炸機群指示了投彈目標。緊接著，大約有400多架德國轟炸機，對這個城市進行了連續10多個小時的狂轟濫炸。使這個城市受到了極大的損失，考文垂市區的大部分都變成了一片瓦礫。
那麼，當時德國空軍第100轟炸機聯隊是憑著什麼本事，能在漆黑的夜裏準確無誤地飛到考文垂市的上空的呢?
原來德軍把這次大轟炸叫做“x式”轟炸。這種神奇的轟炸是在電磁波的指引下進行的，轟炸機在向目標飛行之前，首先要從德國空軍基地向目標開辟一條沒有阻礙的電子通道。如果飛機的航向始終同這條電磁波束相一致，飛行員便可從耳機中聽到一種連續的聲音；如果航向偏離了電波束，那連續聲馬上會變成斷續的聲音。在那個“月黑殺人夜”中，就是這條神秘的電波束，在起著微妙的導航作用。
當轟炸機接近目標時，上述那條電波束還要與另外三條電波束在不同的距離上交叉，呈現出“r形。轟炸機遇到第一個電波束交叉點時，信號會自行告訴飛行員：目標接近，做好準備。在距離目標20千米的地方，飛行員會聽到第二個電波束交叉點的信號。這時，飛行員立刻按動一下特製儀表上的按鈕，使儀表上的指針開始移動。當距離目標5千米時，飛行員會聽到第三個電波束交叉點的信號，然後再次按動儀表上的按鈕，此時走著的指針停住了，另外一個指針開始快速走動。當這個指針與前一個指針重合時，電路自動接通，炸彈立刻被投了下去。
這次轟炸任務是由電磁波束來引導並由掌握一定電磁波技術的飛行員與精密儀表的完美結合來完成的。這一次航空電子戰給人們留下了深刻的印象。
但是不久，這種“X”式轟炸就被英國人識破了。他們以同樣波長的電磁波，對德國軍隊進行電子幹擾，弄得德國飛行員暈頭轉向。英軍還用假火災做誘餌，引誘德軍機群飛向荒野地帶亂炸一通。從此，便挫敗了德國軍隊的“X”式轟炸。
發生在1982年5月的英國與阿根廷之間的馬島之戰，是第二次世界大戰以來規模最大的現代化海空大戰。交戰雙方圍繞著偵察與反偵察，幹擾與反幹擾，製導與反製導，展開了激烈的電子戰。現代化戰艦被擊沉，高性能戰機被擊落，密碼被破譯，通訊受幹擾，雷達遭摧毀等等，無一不是電子對抗的結果。“製電磁權“已經成為先於製海權和製空權的“戰場製高點”，成為主宰現代海、空戰的“主旋律”。英國“謝菲爾德”號驅逐艦在未加電子幹擾的情況下，被阿根廷的“飛魚”導彈擊中而沉人大海。在此之後，英軍廣泛采取了電子幹擾措施，並加強了對阿根廷軍隊的幹擾。相比之下，由於阿根廷軍隊中電子對抗的器材較少，因此，最終遭到了失敗。
電子對抗技術具有尖端性、群體性、動態性等特點。當前發展的趨勢表現有以下幾個方麵：
首先，C31係統是自動化指揮係統的別名，是高技術戰爭中的中樞神經。因此，發展C31係統的對抗能力，是發展電子對抗技術的重點。
其次，隱形和反隱形技術是電子對抗技術發展的新領域。
再次，電子計算機病毒對抗是電子對抗技術發展的新課題。
最後，利用和發展傳統電子對抗技術，是提高電子對抗能力的有效途徑。
總之，電子對抗技術的新發展，最終以增強電子對抗的綜合應用能力為目的。目前，各國都在朝著這個方向努力。
美國電子間諜
第二次世界大戰以後，美國為了軍事和經濟上的需要，大搞電子間諜活動。以美國為首，有英國、加拿大、澳大利亞、新西蘭參加的五國集團，組建了全球最為龐大的電子監聽係統——“梯隊”間諜係統，對全球尤其是對歐盟的政治經濟決策機構和商業貿易活動進行監聽，以幫助美國公司在國際市場上競爭，直接損害了歐洲各國的商業貿易、政治利益及安全。
同時，從20世紀50年代開始，出於在軍事上壓倒前蘇聯的需要，美國總統艾森豪威爾下令研究開發間諜衛星，即能夠從太空拍攝地球的製圖衛星係統。之後，美國的間諜衛星係統迅速發展，建立起了一個強大的低軌道衛星集群，它的主要任務就是截收全球的通訊信號、導彈發射信號和雷達波。現在，美國的間諜衛星已經在太空“晃悠”了刃多年，把地球的每一個角落都仔細勘測了無數遍。對此，美國並不滿足，特別是在冷戰結束以後，美國陸續關閉了部分監視軍用高頻無線電通訊的地麵監聽站，又把目標轉向了商業領域，偵察對象既有東方國家也有西方國家，包括美國的親密盟國也不放過。由於信息通訊技術日新月異，美國出於獨霸全球的戰略，便在全球範圍內，開展了多渠道、全方位的電子間諜活動，龐大的電子間諜監聽係統——“梯隊”，便投入了緊張繁忙的工作之中。
這個龐大的電子間諜機構到底幹了些什麼勾當呢?在20世紀末，美國著名記者詹姆斯出版了《迷宮》一書，在書中詹姆斯首次披露了“梯隊”電子監聽係統的核心內幕。
“梯隊”係統的核心部位設在美國西弗吉尼亞的舒格格羅夫山、華盛頓的亞基馬以及英國的兩個空軍基地內。它們都由美國的國家安全局控製，這些地麵站絕對對外保密。舒格格羅夫山地麵站內大大小小的碟形天線負責截收國際通訊衛星的信號，全世界134個國家通過國際通訊衛星進行的電話、電報和計算機通訊，都有可能被這個地麵站截收。這個地麵站裏駐有美國空軍和海軍最絕密的電子情報搜集部門，即美國空軍第544情報大隊和海軍安全大隊。據1998～1999年版的《美國空軍情報局年鑒》和有關內部資料透露，駐舒格格羅夫山的美國空軍第544情報大隊的任務是“加強對空軍作戰司令官和其他通訊衛星情報用戶的情報支援”，這個大隊下屬的單位遍及美國海內外；海軍安全大隊的任務是“負責梯隊係統的維護和運行”。設在華盛頓的亞基馬地麵站的任務是負責對所截獲的電子情報進行分析、處理，然後上報美國的最高決策層。
美國的鄰國加拿大是這個“梯隊”的重要組成部分。設在利特裏姆的“加拿大通訊安全部”負責截收拉丁美洲上空各國通訊衛星的信號。澳大利亞是“梯隊”在太平洋地區的最重要的合作夥伴，其核心部分是其西海岸的格拉爾頓。自1993年投入使用後，格拉爾頓地麵站有4個碟形衛星攔截天線，其偵察目標是在印度洋和太平洋上空軌道運行的國際通訊衛星。負責攔截的情報包括：朝鮮經濟、外交和軍事形勢，日本的貿易計劃，巴基斯坦的核武器技術發展情況等。澳大利亞另一個監聽站位於中北部海岸的肖爾灣，這個監聽站有2個碟形天線，自1979年投入運行以來，一直負責監視印度尼西亞的通訊衛星。
新西蘭的監聽站設在該國東海岸的懷霍帕伊，它於1989年投入運行，現由一幢情報處理大樓、一幢服務保障大樓和兩個碟形天線組成。這個地麵站極為森嚴，曾發生過多起外人因不明真相接近地麵站而被拘禁或被打死的事件。
這些分布在上述5個國家的10餘個絕密地麵監聽站，環環相扣，既有分工，又有合作，它們相互交流攔截情報的關鍵字眼，從而確保能攔截下最重要的情報。
“梯隊”係統的秘密被曝光之後，引起了國際社會的極大關注，許多國家都嚴厲斥責這一嚴重侵犯人權乃至違反國樂公約的罪惡行徑。歐洲一些國家為現代通訊無密可保而擔心，更為自己的隱私權遭到侵犯而憤怒。歐盟國家已開始對比事進行全方位的調查，調查的重點：“梯隊”電子監聽係統是否大規模介入了針對歐盟商業貿易的間諜活動，歐盟總部的政治和經決策機構是否遭到了“梯隊”的全麵監視等等。英國人也表示了同樣的憤怒，英國網絡權益和信息自由且織負責人雅曼警告說：“發生在民主社會裏的這種間諜行勾如同逃出了瓶子的魔鬼一樣可惡可怕!”德國人還呼籲歐盟各商業團體和機構“要迅速發展自己的技術和加密係統，防止美國打著全球安全威脅的名義，公然對我們進行間諜活動。”
美國《華盛頓郵報》也發表文章，抨擊美國政府的如此卑劣的間諜行為，對英國政府的做法也進行了嚴厲的斥責。澳大利亞和加拿大政府也遭受到了民眾的巨大壓力。
1999年10月，大西洋兩岸的人權維護組織秘密發起了所謂的“幹擾梯隊日”活動。他們在一天的時間裏，分別通過電腦輸入了諸如“恐怖分子”、“公司絕密”之類的“梯隊”係統專門識別的字眼，並發出大量的垃圾郵件，試圖導致“梯隊”係統負載過重而癱瘓。
這些事實表明，就是在和平時期，通過高科技手段進行電子戰的事例也是常存在的。
在憤怒之餘，人們開始反省目前高速發展的信息通訊技術所帶來的負麵影響，正視所存在的嚴重弊端，開始考慮應采取的防範措施。有關專家指出，“梯隊”係統其實並不完全像人們所擔心的那麼可怕，因為這套係統也有其致命的弱點：一方麵，由於通訊量與日俱增，“梯隊”係統已經無法對每一個通訊信號都進行捕捉，再加上該係統的計算機容量有限，所以對越來越多的通訊信號不得不放棄監視；另一方麵，這個係統對語言信號的識別技術，在短期內不可能改善，到目標為止，美英等最先進的情報機構也還沒有研製出可以識別特定人物語言聲音特征的計算機軟件，所以“梯隊”係統根本無法識別到底是誰在講話。還有，相關技術的發展也大大限製了“梯隊”係統的能力：一是光纖電纜的使用，通過空中傳輸的信號幾乎都可能被截收，但通過光纖電纜傳送的信號卻無法被截獲；二是加密技術的日臻完善，形成了一道嚴密的“防火牆”，使“梯隊”望而生畏、無法越過。美國統占全球的夢想，最後必將以失敗而告終。
海浪為何迎岸襲來
站在海岸上極目望去，波濤洶湧的海浪總是垂直於海岸線迎麵襲來，從來沒有見過沿海岸線前進的海浪，這是為什麼？
海麵上的波浪在深海處傳播的速度總是比淺海處的傳播速度快，越是近海岸，海水越淺，波浪的速度越慢。若用虛線AB表示海岸附近深水域與淺水域的分界線，那麼在深水域中，海浪在第1、2、3……、11秒走過的距離較大（因為速度快），因此，線條之間的間隔大；在淺水域中，同樣花費1秒鍾時間，海浪經過的距離短，表現為線條之間的間隔小。因此，在分界線處發生了海浪的波長和傳播方向的改變，海浪的傳播方向變得漸漸垂直於海岸線了。由於越靠近海岸的海水越淺，因此，海浪的速度也漸漸慢下來，這就使它的傳播方向越來越垂直於海岸線。當我們站在海岸麵向大海時，由於看到的海浪都是以垂直於海岸線的方向一排排襲來，我們就感到海浪是迎麵而來的。
在遠離海岸的大海深處，海浪的行進方向取決於海風與海流的方向，並不一定朝觀察者迎麵而來。
共振的幽靈
任何物體產生振動後，由於其本身的構成、大小、形狀等物理特性，原先以多種頻率開始的振動，漸漸會固定在某一頻率上振動，這個頻率叫做該物體的“固有頻率”，因為它與該物體的物理特性有關。當人們從外界再給這個物體加上一個振動（稱為策動）時，如果策動力的頻率與該物體的固有頻率正好相同，物體振動的振幅達到最大，這種現象叫做“共振”。物體產生共振時，由於它能從外界的策動源處取得最多的能量，往往會產生一些意想不到的後果。
18世紀中葉，法國昂熱市一座102米長的大橋上有一隊士兵經過。當他們在指揮官的口令下邁著整齊的步伐過橋時，橋梁突然斷裂，造成226名官兵和行人喪生。究其原因是共振造成的。因為大隊士兵邁正步走的頻率正好與大橋的固有頻率一致，使橋的振動加強，當它的振幅達到最大以至超過橋梁的抗壓力時，橋就斷了。類似的事件還發生在俄國和美國等地。鑒於成隊士兵正步走過橋時容易造成橋的共振，所以後來各國都規定大隊人馬過橋，要便步通過。
在我國的史籍中也有不少共振的記載。唐朝開元年間，洛陽有一個姓劉的和尚。他的房間內掛著一副磬，常敲磬解煩。有一天，劉和尚沒有敲磬，磬卻自動響起來了。這使他大為驚奇，終於驚擾成疾。他的一位好朋友曹紹夔是宮廷的樂令，不但能彈一手好琵琶，而且精通音律（即通曉聲學理論），聞訊前來探望劉和尚。經過一番觀察，他發現每當寺院裏的鍾響起來時，和尚房裏的磬也跟著響了。於是曹紹夔拿出刀來把磬磨去幾處，從此以後磬就不再自鳴了。他告訴劉和尚，這磬的音律（即現在所謂的固有頻率）和寺院的鍾的音律一致，敲鍾時由於共振，磬也就響了。將磬磨去了幾處就是改變它的音律，這樣就不會引起共鳴。和尚恍然大悟，病也隨之痊愈了。
登山運動員登山時嚴禁大聲喊叫。因為喊叫聲中某一頻率若正好與山上積雪的固有頻率相吻合，就會因共振引起雪崩，其後果十分嚴重。
核試驗是否泄密
1964年10月16日，我國政府宣布中國成功地爆炸了第一顆原子彈。在我國政府的新聞公報發布之前，世界各主要通訊社就搶先發布了這次爆炸的頭條新聞。他們的消息來自何方？當然，這不是由於我們失密造成的，而是設在世界各地的次聲監聽站收到了核爆炸所發出的強烈次聲波，從而得知中國進行了核爆炸。
次聲為何能將核爆炸信息傳到千裏之外？我們知道，人耳能聽到的聲波的最低頻率約為20赫，低於20赫的聲波人耳聽不到，被稱為“次聲”。由於次聲波在傳播時的能量損失很少，因此它可以傳得很遠。大型核爆炸產生的次聲波有時可以繞地球轉上幾圈。通過次聲監聽站的檢測，人們不僅可以測出核爆炸的地點和時間，還可以測出核爆炸的當量和所采用的方式是地上還是地下核爆炸。由於火箭升空時高速噴出白熾的火焰與大量氣體，引起空氣和地麵的振動，因而產生各種聲波，當然也包含次聲波，所以導彈的發射也逃不過次聲監聽站的“耳朵”。
地震、火山爆發、海嘯、台風等大自然現象，則是天然的次聲源。研究天然次聲波的發聲機製、傳播特性，可以提供地震之類自然災害的預報手段，還可以通過對自然界次聲所攜帶信息的研究，了解地層變化等自然現象。例如，智利大地震產生的次聲波，曾激發了地球的固有振動，其周期為1小時。知道了地球的固有振動頻率，就為研究地球的結構提供了有用的資料。
第二次世界大戰中，德國潛艇部隊司令鄧尼茨實行“海狼”計劃，派出大批潛艇實施水下攻擊，使美、英等同盟國運輸船隻損失大半。潛艇嶄露頭角，使人們對怎樣探測到這種水下戰艦產生了興趣。幾經周折之後，人們才發現對付潛艇的最好方法，是使用由法國物理學家朗之萬發明的“聲呐”（sonar，英文“聲波導航和測距”的字頭縮寫）。為什麼隻能依靠聲波來探測在水下遊弋的潛艇呢？
在水下能用望遠鏡看見遠處的潛艇嗎？不能，即使用現代的光學儀器，假定海水也較潔淨，在水下最多隻能看到幾十米遠的地方。那麼，在水下能用雷達來探測具有金屬外殼的潛艇嗎？更不行。因為電磁波在海水中的衰減太大。即使是波長為104米的極低頻電磁波，在海水中每傳播3米，其振幅就衰減成原來的十分之一；如果采用高頻（波長為幾十厘米）電磁波，在海水每傳播1米，其強度就衰減為原來的一千萬分之一！然而，海水對聲波的吸收遠比光波和電磁波小。如果用10千赫的超聲波在海水中傳播，每經過1千米，它的強度隻衰減為原來的十分之八。若用005千赫的次聲波，每傳播1千米它的強度隻衰減為原來的百分之九十八。因此，聲波（特別是低頻聲波）因其在水下傳播時衰減很小，可以用作水下傳遞信號的載體。
聲呐按工作原理，可以分為兩大類：（1）主動聲呐。這種聲呐能主動向水中發射各種形式的聲信號，碰到目標後就產生反射回波，接收回波信號再進行分析處理，就能得出目標所在方位和距離。（2）被動聲呐。它本身不發射聲波，隻是被動接收目標所發射的聲波（潛艇航行時，其發動機總有噪聲發出），再進行分析處理，也可以顯示出目標的方位距離。被動聲呐具有保密性好，定向距離遠等優點，但它在測距時較困難。
現在還發展了機載聲呐，它比軍艦的搜索速度快。從直升飛機上向巡邏海區投下一係列主動聲呐浮標，它們在水麵上向水下各處發射聲波，找到目標後會自動用無線電波發送。
聽不懂自己
我們有這樣的經驗：聽錄音機放出的自己的聲音總覺得不太像，而在別人聽來都認為像，這是怎麼回事呢？
我們平時聽到的聲音，可以通過兩條不同的途徑傳入耳內，一條途徑是通過空氣，將聲波的振動經過外耳、中耳一直傳到內耳，最後被聽覺神經感知。別人聽你的話，你自己（還有別人）聽從錄音機裏放出的自己的錄音，都是通過這樣的空氣途徑傳入耳內的。對別人說來，直接聽你講話，或是聽你的錄音，由於都是從空氣裏傳來的聲音，所以效果一樣，即這兩種聲音是很像的。
另一條途徑是通過骨頭來傳播聲音，這種方式叫“骨導”。我們平時聽自己講話，主要是靠骨導的這種方式。從聲帶發出的振動經過牙齒、牙床。上下頜骨等骨頭，傳入我們的內耳。因此，對我們自己來說，聽自己講話是通過骨導方式聽到的。由於空氣和骨頭是兩種不同的傳聲媒質，它們在傳播同一聲源發出的聲音時，會產生不同的效果，因此，我們聽上去就感到這兩種通過不同途徑傳來聲音的音色有差別。於是就覺得錄音機裏放出來的聲音不像是自己的聲音。
樂器的“四大家族”
古今中外的樂器少說也有幾百種，不過按它們發聲原理的不同，大體可歸為四大類。
1弦樂器它們通過拉、彈、撥、擊的方法使弦振動而發聲，再借助共鳴箱使弦的聲音在共鳴箱中共鳴而被放大。常見的弦樂器有小提琴、大提琴、吉他、二胡、琵琶等。鋼琴雖然靠鍵盤的敲擊來發音，但最終也是以弦的振動和共鳴箱來發音的，所以也可歸到弦樂器中。
2管樂器它們是一些一端封閉另一端開口的管子，人用嘴吹動簧片或哨子之類的振動器件，激發管內的空氣柱振動而發聲。西洋樂器的單簧管、雙簧管、長號、圓號、長笛、短笛等，以及民族樂器中的笛、笙、蕭、嗩呐等都屬於這一類。
3打擊樂器它們是指用器物（棒、槌等）打擊膜、板、棒等東西，使之振動而發音的樂器的總稱。這類樂器的激振器件與共鳴器件常常是同一件東西（如鈸、音叉等），振動形式都是靠外力打擊樂器使之振動而發音。這類樂器包括西洋樂器中的定音鼓、木琴、三角音叉等，還包括民族樂器中的鑼、鼓、錢、梆子等。
4電子樂器現代電子樂器可以分成兩類，一類如電吉他、電提琴等，是在原來樂器（吉他、提琴等）的基礎上，增添電子擴音係統和音色變化裝置，大大改善原有樂器的表現能力。另一類如電子琴等，完全由電子振蕩器來完成音階的組成。在傳統樂器中，鋼琴彈不出小提琴的音色，笛子也吹不出二胡的聲響。而電子琴依靠音色合成網絡，能演奏出幾十種不同的音色的樂器聲來。此外，它還裝有各種自動裝置，可以自動產生節奏、和弦等音響效果，大大簡化了演奏，甚至一台電子琴能奏出一個樂隊的效果來。電子琴的出現，是對傳統樂器的革命性變革。近年來出現的電子合成器，除了能模擬各種傳統樂器的演奏外，還能模擬人的歌唱聲、大自然的鳥鳴、風聲等，甚至能製造出人類從沒聽到過的“太空音樂”來。電子合成器的出現，把電子樂器的發展推向一個新的高峰。
現代阿裏巴巴
阿拉伯民間故事《阿裏巴巴和四十大盜》中，強盜把搶來的珍寶藏在一個秘密山洞裏，這個洞口很嚴密，普通人根本打不開，但是，隻要有人對著洞口喊一聲暗語“芝麻，芝麻，開門吧”，石頭門就會自動打開。阿裏巴巴就是因為聽到了強盜們說的這句暗語，最後得到了大批珍寶。這故事展示了人們想通過語言來控製某種裝置（如石頭門)的最早設想。這個設想在現在已經實現。
1984年，在英國倫敦舉辦的一次展覽會的開幕式上，剪彩後主持人對展覽廳大門說了聲“請開門”，大門竟自動打開了。更令參觀者驚奇的是，大廳裏展出的電視機、電冰箱、電燈、電爐等家用電器的開啟和關閉，都是用人的聲音來控製的。原來這是一次別開生麵的語言聲控設備展覽會。
語言聲控技術是近年來才發展起來的一門高新技術。它能將人發出的有聲語言轉變成控製信號，去指揮機器工作。目前的主要應用是：（1）語言翻譯機。它能將一種語言（口語或文字）自動翻譯成另一種語言（口語或文字），這將大大方便世界各國人民之間的相互交流。（2）計算機人工口語輸入。它將取消計算機輸入鍵盤，人們靠說話就能指揮計算機運算。（3）盲人用的讀報器。它能將印刷品上的文字通過光電掃描和語言合成器，變成盲人能聽見的聲音。
鳥的語音
鳥語是鳥類世界的“語言”，可分為三類：（1）敘鳴。它是鳥類的日常用語，可以表達集合、求食、警告、恐慌等含義。離群孤雁的鳴叫，就是對同伴呼喚的一種敘鳴。（2）效鳴。這是人類通過對鳥的訓練，使它們模仿人或其他動物的叫聲而發出的鳴叫。據統計，我國大約有三十多種會效鳴的鳥，如鸚鵡、八哥、畫眉、百靈、伯勞等。當然，鸚鵡、八哥等鳥類雖然能學人說話，但這隻是從發音上模仿，它們並不知道聲音裏的含義。所以人們用“鸚鵡學舌”來形容不求甚解的人，別人怎麼說他怎麼說。（3）鳴囀。這是雄鳥在發情季節發出的婉轉動聽的求愛聲。這種鳥語是鳥求愛時的獨特方式。在發情季節，雄鳥不僅以換好的羽毛表示自己身著“婚裝”，而且用美妙動聽的鳴囀“情歌”來吸引異性。
一些專門研究動物語言的鳥類學家，曾編過一本《鳥語辭典》，還灌製了一張有多種鳥語的唱片。這給人們以很大的啟發。農民們在成熟的稻田裏播放麻雀驚叫聲的錄音，使正在啄食的麻雀聽到同伴的驚叫後紛紛逃散。過去，飛鳥在機場上空飛行時，容易被飛機發動機吸進去，這往往會撞壞渦輪葉片，造成機毀人亡的慘劇。後來人們在機場四周播放鳥兒驚叫聲的錄音，嚇跑了飛鳥，保護了飛行安全。
魚有聽覺嗎
魚有聽覺嗎？人們誰也沒有見到過魚的耳朵，所以，魚的聽覺無從談起。但是，有一件事改變了人們對此的看法。
德國一個大魚場裏飼養了許多鱒魚，魚場附近的一座教堂每天早上8時都要打鍾，魚場的飼養員則在打鍾之後去喂魚，天天如此。有一天飼養員在教堂鍾聲響過半小時後再去喂魚，卻見一大群魚仍聚集在池塘邊，不斷把頭伸出水麵在等食。這件事把飼養員驚呆了，也引起了科學家們的興趣。
經過一段時間仔細觀察，發現魚是有聽覺的。它們在聽到鍾聲後不久就能進食，久而久之就形成了條件反射。因此，那天飼養員雖然還沒有趕來喂食，魚卻因已聽到鍾聲仍然向岸邊聚來。
魚不但能聽，還會“說”（叫）。漁民們都知道黃花魚會叫，而且叫得很響。黃花魚發聲靠的是體內一種密閉的充滿氣體的囊，稱之“鰾”。鰾是黃花魚的發聲器官，還起著共鳴器的作用。在鰾的邊上有一排鼓肌，它可以敲擊鰾。每敲一次，鰾就發生一次振動，這振動的頻率恰好等於鰾的固有頻率，因而發生共振，把鰾因振動而發出的聲音放大，形成了魚叫。當然，魚叫與人的叫聲不同，它不是從魚的喉嚨裏發出的，而是從魚鰾裏發出的。
震耳欲聾
人們常用“震耳欲聾”來形容強噪聲對人體的危害。不過，長期在噪聲下工作的人，除了聽覺不靈之外，還會發生頭昏、頭痛、神經衰弱和消化不良等症症。強烈的噪聲還會使人頭暈目眩、嘔吐、視覺模糊，甚至引起呼吸、脈搏、血壓、胃腸蠕動等方麵的變化，這時人全身微血管的供血減少，出現疲勞感，甚至講話能力都受到影響。噪聲還會使人的智力減退。美國洛杉機市內，位於噪聲較大的快車道沿線的學校，其學生的閱讀和數學考試的成績大大低於坐落在安靜地區學校的學生。
噪聲對運輸的危害也是顯而易而的。科學家們試驗過將兔子暴露在160分貝的特強噪聲下，它們很快就體溫升高、心跳紊亂、耳朵失聰、眼睛也暫時失明，無目的地亂闖亂撞。海洋中的生物十分害怕噪聲，因此，船舶航行時的螺旋槳噪聲，使附近的魚群逃之夭夭。由於這個原因，捕魚船的漁網要相當長的拖繩，以便將網撒得遠遠的，避免漁船的輪機聲驚擾魚群入網。有人根據噪聲對動物的影響，還發明了一種“噪聲彈”。這種炸彈爆炸時放出的噪聲，能使魚和其他海洋動物的聽覺中樞神經發生麻痹，造成短時間昏迷，從而浮上水麵。捕魚人可以趁機將大魚撈上來，把小魚留下，以保護水產資源。
超音速飛機飛行中的“爆音”
大家知道，船在水中行駛會激起波浪，逐漸向外傳播。飛機在飛行中也同樣隨時擾動周圍的空氣，使空氣的壓力、密度也隨之發生相應的變化，並不斷向外傳播。在擾動傳播的過程中，已被擾動的空氣，與未被擾動的空氣之間有一個分界麵，我們把這個分界麵叫做擾動波。因為飛機的速度有快有慢，所以擾動空氣有強有弱，擾動波也有強有弱。波麵前後壓力有顯著差別的，叫強擾動波，也叫激波。波麵前後壓力差別非常微小的，叫弱擾動波。
我們平常聽到的飛機飛行的聲音就是弱擾動波所產生的，也是通常我們講的音波。
弱擾動波的傳播速度就是音速，強擾動波的傳播速度就是超音速。飛機的飛行速度在低於音速時所產生的弱擾動波在氣流中的傳播，就象石頭投到水裏一樣向四麵擴散，飛機前後的空氣的壓力差別較小。而飛機作超音速飛行時，機頭、機翼、機身、機尾等處都會引起周圍空氣發生急劇的壓力變化，產生強烈的前激波和後激波。當前激波經過時，空氣壓力突然增高，經過之後壓力隨即平穩下降，以至降到大氣壓力以下。然後當後激波經過時，壓力又突然上升，逐漸恢複到大氣壓力。前後兩個激波經過時的間隔約為012～022秒。如果飛行的飛行高度不太高，我們就可以在激波經過瞬間，聽到好似晴天霹靂的雷聲或象炮彈爆炸的聲音，這就是超音速飛機飛行中的所謂“爆音”。由於有前後兩個激波，所以我們能夠聽到短促的兩聲爆音。
爆音與飛行高度、速度有關。在同樣飛行速度下，飛行高度低，地麵受激波就強，反之就弱。同樣，在高度相等，飛行速度越大，激波越強，反之就小。如果在低空作超音速飛行時，產生的爆音能震塌建築物。
子彈和聲音誰跑得快
一放槍，子彈“嗖”地飛出去了，同時有很響的聲音發出。子彈在飛行的時候，不斷地衝擊著空氣，同時伴隨著呼嘯聲。
有人說，子彈射出槍口的速度大約是900米／秒，聲音在空氣中傳播的速度一般是340米／秒，子彈的速度是聲速的2倍多，當然是子彈跑得快。
真是這樣嗎？我們再來看看，子彈在飛行過程中，不斷地跟空氣發生摩擦，它的速度會越來越慢；可是聲音在空氣中的速度，一般卻很少變化。那麼到底是誰跑得快呢？
還是讓我們來看看子彈和聲音的賽跑吧！
第一個階段，從子彈離開槍口到600米內的距離，子彈飛行的平均速度大約是450米／秒，子彈跑得比聲音快得多，遙遙領先。在這段距離裏，如果聽到槍聲，子彈早已越過了你，飛到前麵去了。
第二階段，從600米到900米的距離裏，由於空氣的阻力使子彈的速度減慢，子彈已經不及聲音跑得快了，這時，聲音逐漸趕了上來，兩個賽跑者幾乎肩並肩地到達900米的地方。
第三階段，在900米以後，子彈越跑越慢，聲音後來居上，終於超過了子彈。到了1200米的地方，子彈已經累得精疲力竭，快要跑不動了，聲音卻遠遠地跑在前麵了。這時候，如果你聽到了槍聲，子彈還沒有到你的麵前哩！
賽跑的結果，子彈隻能獲得900米以內的冠軍，而最後的冠軍卻屬於聲音。
小巷深處的腳步聲
夜晚，一個人在小巷裏行走，除了自己的腳步聲以外還會聽見一種“咯咯”的聲音，好像有人跟著似的，總讓人有點提心吊膽，莫名緊張起來。
其實，你隻要懂得了其中的科學道理，就不會再疑神疑鬼了。人在地麵上走，會發出腳步聲，腳步聲碰到小巷兩側的牆壁，就像皮球似的被彈回來，形成回聲。大白天，人來人往，回聲被來來往往行人的身體吸收了，或者被周圍的嘈雜聲淹沒了，因此隻能聽到單純的腳步聲。
在夜深人靜的時候，情形就不同了。這時，人在小巷裏走，除了聽見自己的腳步聲，還能夠清晰地聽到小巷兩側牆壁反射回來的回聲。小巷很窄，腳步聲的回聲碰到牆壁後，還會繼續發生反射，巷子越窄，反射的次數也就越多，這時可以聽見一連串“咯咯”的回聲，這叫做顫動回聲。
在我們生活中，任何現象和事物都包含有一定的科學道理，隻要你平時做個有心人，多開動腦筋，就會從你的身邊，學到更多的科學知識。
用超聲波清洗精密零件
隨著科學技術的發展，“精密零件的清洗工作也越來越重要。對於那些形狀複雜、多孔多槽的零件，像齒輪、細頸瓶、注射針管、微型軸承、鍾表零件等，用人工清洗，既費時又費力。對於一些特別精密的零件，像導彈慣性製導係統中齒輪等部件，不允許沾染一點汙垢，用人工清洗又難以達到清洗標準。
如果請超聲波幫忙，問題就能迎刃而解。隻要把待洗的零件浸到盛有清洗液（如皂水、汽油等）的缸子裏，然後再向清洗液裏通進超聲波，片刻工夫，零件就洗好了。
超聲波為什麼有這種本領呢？
原來，清洗液在超聲波作用下，一會兒受壓變密，一會兒受拉變疏，液體可受不了這番折騰，在受拉變疏時會發生碎裂，產生許多小空泡。這種小空泡一轉眼又會崩潰，同時產生很強的微衝擊波。這種現象在物理學上叫空化現象。因為超聲波的頻率很高，這種小空泡便急速地生而滅、滅而生。它們產生的衝擊波就像是許許多多無形的“小刷子”，勤快而起勁地衝刷著零件的每一個角落。因此，汙垢很快就被洗掉，絕對令人滿意。如洗手表，人工洗要一件件卸下來，功效很低。用超聲波洗隻要把整塊要芯浸到汽油裏，通進超聲波，幾分鍾就能洗好。
火車的汽笛聲為何會變調
自然界有各種各樣的聲音，有的聲音高，有的聲音低，我們就說它們的音調不一樣。音調高的聲音，振動的頻率就高，例如吹哨子聲音，音高就高，聽上去比較尖；音調低的聲音，振動的頻率就低，例如打鼓的聲音，音調就低，聽起來比較低沉。
火車汽笛聲的音調應該是固定的。但是，細心的人會發現，火車駛來時，汽笛聲要尖一些，也就是說音調要高些；開過以後，汽笛聲就變得低沉些，也就是說音調要低些。
這是什麼緣故呢？
問題的關鍵在於聲源和觀察者之間有相對運動。本來汽笛聲有一定的頻率，聲波中的“疏”和“密”是按一定距離排列的。可是當火車向你開來時，它把空氣中聲波的“疏”和“密”壓得更緊了，“疏”和“密”的間隔更近了。因此，相對於觀察者來說，就是聲音的振動頻率加快了，音調也就高了，聽到的聲音就尖一些；當火車離開你時，它把空氣中聲波的“疏”和“密”拉開了，“疏”和“密”的間隔遠了，因此，相對於觀察者來說，就是聲音的振動頻率減慢了，音調也就低了，聽到的聲音就變低沉了。火車的速度越大，音調的變化也越大。天天和火車打交道的鐵路工人，有著這方麵的豐富經驗，他們能從汽笛音調的變化，估計出火車的快慢和行駛的方向。
在科學上，當波源與觀察者有相對運動時，觀察者接收到的頻率和波源發出的頻率不同的現象，叫做多普勒效應。汽笛音調的變化是多普勒效應的一個實例。
在天文學上，根據多普勒效應，可以準確地計算出天體相對於地球運動的速度。人造衛星的運動速度也是利用多普勒效應測定的。人體血管中的血流速度也可利用多普勒效應測定。
貼在鋼軌上聽遠處的火車聲
要知道遠處是否有火車駛來，有經驗的鐵路工人或旅客往往將耳朵貼在鋼軌上傾聽。如果聽到聲音，火車不久就會呼嘯而來。這是為什麼呢？原來，這與聲音的傳播速度有關。
我們知道，聲音的傳播是有一定的速度的。但在日常生活中，比如，你和家人麵對麵地交談、欣賞電視節目等等，好像聲音一發出，你就聽到了。這是由於聲源（發出聲音的物體）離我們太近了。如果聲源離我們遠些，比如，看遠處的打樁機施工，你就不難發現，汽錘落定後隔一瞬間，你才能聽到汽錘與木樁相撞的聲音。
聲音的傳播不但有一定的速度，而且在不同的介質中，聲音傳播的速度是不同的。例如：聲音在空氣中大約每秒鍾能跑340米；聲音在水中的傳播速度就達到了1440米／秒；聲音在鋼軌中的傳播速度更快，大約是5000米／秒。而火車的時速一般為100～200千米，也就是說，火車的速度一般在60米／秒之內，比聲音在鋼軌中的傳播速度慢得多。如果距離我們5000米處有一列火車駛來，火車開到我們麵前，需要80多秒的時間；如果站立著聽，將近15秒才能聽到火車的聲音；如果將耳朵貼在鋼軌上，隻需1秒左右就能聽到隆隆的火車聲。
再說，聲音的強度在傳播過程中會衰減。聲音在空氣中傳播，聲音是傳向四麵八方的，衰減得很快。當你聽到火車聲響時，火車已臨近，倉猝之間往往釀成慘禍。而由於鋼軌對聲音的導向作用，聲音在鋼軌中衰減得較慢。當你把耳朵貼在鋼軌上聽到火車的聲響時，你就知道火車即將駛來，這時，火車離你還很遠，你是安全的。
那麼，如果用眼睛看呢？光跑得比聲音快多了，5000米距離，光隻需0000017秒就跑到了！但是，由於地平線的遮掩，薄霧浮塵的蔭蔽，軌道的彎曲，山巒、樹叢、建築物的阻擋等原因，我們無法一覽無餘地看清遠在5000米外的火車。所以，要判斷遠處是否有火車駛來，最簡單易行的辦法就是把耳朵貼在鋼軌上仔細聽一聽。
用杯做一套仿真編鍾
如果你喜歡欣賞音樂，你可以知道許多樂器的名定——揚琴、月琴、琵琶、二胡、鋼琴、豎琴、小提琴、黑管等等。你聽說過名叫“編鍾”的樂器嗎？
編鍾，是我國古代樂器中的一種。編鍾的音調十分莊嚴、從容、和諧。1978年，我國考古學家在湖北隨縣（今隨州市）的一座戰國早期的墓葬中發掘出許多文物，其中一套巨型編鍾堪稱稀世珍寶。
為什麼編鍾要用一套大小不同的鍾呢？這正是為了要它們發出不同音調的聲音來。我們知道，物體在單位時間裏振動的次數越多，即頻率越高，聲音就越尖，或者說音調越高。而頻率的高低，又決定於物體的質量、幾何形狀和大小。這套編鍾，大的頻率低，發音洪亮而低沉；小的頻率高，發音清越而亮亢。每一口鍾，都代表一個音調，配合起來，就成了一套樂器。
我們可以用水杯做一套仿真編鍾。方法很簡單，隻要弄一套同樣的玻璃杯，水杯裏盛入深淺不同的水，再按盛入水的多少順次排列。這時候，拿一根筷子，就可以敲出不同音調的聲音來。
杯子所發出的聲音，主要是由於杯壁在振動。這些杯子的形狀、大小和質料雖然相同，但是盛水的深淺各不相同，這就是相當於改變了杯壁的質量，因此發出的音調有高、有低。盛水越滿，質量越大，音調就越低。請水幫忙還有個好處，就是盛水量的多少可以調節，定音比較容易。經過仔細的校音後，一套仿真編鍾就做成了。
“拐彎”的聲音
“當，當，當……”我國的首都北京和上海等大城市裏，都裝有巨大的時鍾，每隔一定的時間，準確地向大家報告時刻。
如果你離開大鍾的距離比較遠，就會有這樣的感覺：報時的鍾聲，夜晚和清晨聽得很清楚，一到白天就不太清楚了，有時甚至聽不見。有人說：“這是因為夜晚和清晨的環境安靜，白天聲音嘈雜的緣故。”
這樣的解釋，隻對了一小部分，並不完全。你知道主要的原因是什麼？是由於聲音會“拐彎”。
聲音會拐彎嗎？
聲音是靠著空氣來傳播的。可是聲音有個怪脾氣，它在溫度均勻的空氣裏，是筆直地跑；一碰到空氣的溫度有高有低時，它就盡揀溫度低的地方走，於是聲音就拐彎了。
白天，太陽把地麵曬熱了，接近地麵的空氣溫度遠比空中來得高，鍾聲發出以後，走不多遠就往上拐到溫度較低的空中去了。因此在一定距離以外的地麵上，聽起來不清楚，再遠，人們就聽不見這個聲音了。夜晚和清晨，剛好相反，接近地麵的氣溫比空中來得低，鍾聲傳出以後，就順著溫度較低的地麵推進，於是人們在很遠以外也能清晰地聽到鍾聲。
聲音的這種脾氣，會造成很有趣的現象。在炎熱的沙漠裏，地麵上的溫度高極了，在50～60米以內，有人在大聲呼喊，隻看見嘴在動，卻聽不見在喊什麼，這是由於喊聲發出後，很快就往上拐到高空去了。相反，在北方的林海雪原裏，地麵的溫度比起高空來低很多，聲音全都沿著地麵傳播，因此人們大聲呼叫時，能傳播得很遠，甚至在1～2公裏外也能聽見。
如果某個區域接近地麵的大氣溫度變化得很厲害，這裏高、那裏低，那麼聲音拐到空中以後又會往下拐，往往造成非常奇怪的現象。1923年荷蘭的一座軍火庫爆炸，在100～160公裏地區內沒有聽到，可是在1300公裏的地方卻聽到了，這就是聲音在空氣中多次拐彎造成的現象。
逼真的立體聲
你在看寬銀幕電影的時候，一定會覺得比看普通電影更為逼真，有一種身臨其境的感覺。
寬銀幕電影的銀幕比普通電影寬大些，人物、場景也相應的大一些，這固然是我們看起來覺得有真實感的一個因素，事實上，它的立體聲伴音也起了不小的作用。
什麼是立體聲伴音？為什麼要用它呢？
我們生活的空間當然是立體的，日常生活中聽到的聲音來自四麵八方。人的雙耳具有一種本能，一聽到聲音，就能夠分辨它是從哪裏出來的———也就是能夠判斷聲源（發出聲音的人或物）的位置。如果你看到一個人在你左前方或右前方講話，而你聽到的講話聲卻好象是從正前方傳來的，你覺得奇怪嗎？普通電影就是這樣的。
我們看普通電影時，不但能分辨出人和物在左右上下方麵的位置，也能區別人和手的遠近位置。可是它的伴音卻是從一個固定地點的喇叭裏發出來的（即使有的影院用兩個或更多的喇叭，但發出的是同一個聲音，效果和一個喇叭差不多）。你看，分布在銀幕上不同地點的人和物發出的聲音，都從同一個喇叭放出，這不跟真實的情況有區別嗎？隻要聽眾稍加注意，就會感覺出來。寬銀幕電影的銀幕比普通電影寬不少，人物的距離也相應地加大了。如果仍用和普通電影一樣的伴音，那麼銀幕上的聲源和伴音聲源（喇叭）相跑很遠，就覺得更不真實。
為了使寬銀幕電影的伴音聽起來有立體感，必須要讓傳入左右兩耳的聲音有明顯的時間差別和響度差別。要達到這兩項要求，就要改變一般電影的發音方法。
假如我們在發出聲音的人或物的前麵幾個適當位置（彼此間有一定距離）上，放幾個話筒，那以它們收到的聲音在時間和響度上就有差別。如果把各個話筒收到的聲音分別錄下來，然後在電影院也在相應的位置上放同樣數目的喇叭，分別把這些錄音重放出來，聽眾聽到的聲音就有立體感了。經驗證明，錄音時用左、中、右三個話筒，錄下三條音就夠了；放映時也用三個喇叭，分別放在左、中、右三個位置，就能產生相當好的立體聲效果。這道理並不複雜，因為發出聲音的人或物靠近左邊時，左邊的話筒收到的聲音最強，中間的次之，右邊的最弱；重放時，也是左邊的喇叭發出的聲音最強，中間的較弱，右邊的最弱。雖然是三個喇叭同時在發聲，觀眾聽起來就覺得聲音是來自左邊。如果發聲的人或物在中間（或靠近右邊），情況也是類似的，重放時就覺得聲音來自中間（或右邊），因此就產生了立體聲的效果。
近來，電視也在試行采用立體聲伴音；不久的將來，立體聲伴音也可能在電視中廣泛應用。
光波和電波誰跑得快
如果有人問你：“光波和電波誰跑得快？”你大概會想，當然是光波跑得快囉！誰都知道，光波是世界上跑得最快的東西，它的傳播速度是30萬千米／秒，1秒鍾就可以繞著地球跑上七圈半呢！
我們再來看看電波吧。電波就是電磁波，電台和電視台就是通過發射電磁波，將精彩的節目送到千家萬戶的，我們一打開收音機或者電視機，就能立刻收聽到或收看到遠在幾萬千米之外的現場節目；移動電話也是利用電磁波來傳遞信息的，通過移動電話，你和遠方的親人或朋友講話，就像近在身邊一樣。看來，電磁波的速度也一定很快吧？是的！科學家測出：電磁波的傳播速度也是30萬千米／秒，一點不比光波慢！
電磁波和光波的速度相等，純粹是一種巧合嗎？當然不是！1865年，英國物理學家麥克斯韋就用他的方程組，計算出了電磁波的速度和光速相等，並據此大膽預言：光就是一種電磁波。光怎麼會和電磁波扯到一塊兒去了！我們能看到光，卻沒有聽說過能看到電台、電視台發射的電磁波。其實，這是由於它們的頻率不同的緣故。人眼能看到的電磁波隻是一個很窄的範圍，隻有頻率在41億～77億兆赫的電磁波才能引起人的視覺，這就是我們眼睛可以看見的可見光。比可見光頻率高的電磁波依次是紫外線、X射線、γ射線，而比可見光頻率低的電磁波是紅外線、微波、無線電波等，這些電磁波都無法引起人的視覺，我們的眼睛是看不到的。
電台和電視台發射的電磁波，恰恰是頻率從幾百千赫到幾萬兆赫的無線電波。像上海人民廣播電台990千赫，使用的是頻率為990千赫的電磁波；而調頻FM1037兆赫，使用的是頻率為1037兆赫的電磁波。它們的頻率與可見光的頻率相差很遠，所以眼睛根本無法看到。
既然光和電台、電視台發射的電波都是電磁波，隻不過兩者的頻率範圍不一樣，而電磁波的傳播速度和頻率無關，因此光波和電波的速度相等就是理所當然的事情了。
冰能“燒開”水
看了這個題目，你也許會大惑不解，冰隻能冷卻水，怎麼能“燒開”水？的確，通常情況，冰隻能使水冷卻，不能使水沸騰。但在特殊條件下，冰能使水沸騰。
在燒瓶內灌半瓶水，放在火上加熱，待水沸騰後將燒瓶從火上取下並用塞子將瓶口塞住，這時沸騰停止了，把瓶倒過來在瓶底上放一些碎冰時，立刻看到水又重新沸騰起來。
液體的沸點與液麵上空氣的壓強有關。壓強高，沸點高，壓強低，沸點低。當我們把瓶口塞住時，瓶中隻有滾熱的水和水蒸氣，瓶中的空氣幾乎全被水蒸氣趕跑了，液麵上隻有蒸氣壓強，沒有空氣壓強。在瓶底放上碎冰後，瓶底冷卻使水蒸氣凝結為水滴，因此水麵上壓強降低，沸點也降低，所以，水又重新沸騰起來。
真空工廠
宇宙空間的的真空度可達到26×10－16帕，地球上能夠達到的真空度隻有13×10－10帕，因此，在宇宙空間中的一個容器裏隻有1個空氣分子的話，把這個容器搬到地球上的最高真空裏去，它裏麵競然增加100億個空氣分子！
有些精密產品常常需要在高真空環境中進行生產或加工，以減少空氣分子對產品質量的影響。例如，要製作性能更佳的半導體器件和厚度隻有幾個原子直徑的超大規模集成電路，地麵實驗室的真空度已經“力不從心”了，隻有到宇宙空間中去，利用那裏的超高真空度建造“真空工廠”才能實現這一目標。作為這項發展的第一步，軌道空間站應運而生了。
在未來的真空工廠裏除了生產高質量電子器材外，還可以生產高級有機化合物。在超高真空中，有機化合物在較低的溫度下就會發生氣化，因此，不需要加以高溫就可以使有機化合物在沒有裂解的情況下完成蒸餾分離。這樣，在地球上無法提取的純粹形態的有機化合物，在空間真空工廠中就可能用簡單的方法提取出來，這對我們進一步了解複雜有機化合物的結構和性能，並設法以最低的成本將其製造出來，都具有十分重要的意義。總之，真空工廠在材料工業中是可以大有作為的。
衛星的冷熱病
衛星在太空中運行時，太陽曬到的部分溫度可高達一二百攝氏度，而太陽曬不到的地方卻很冷，可冷到零下一二百攝氏度。地麵上太陽曬得到的地方與曬不到的地方的溫差至多相差幾十攝氏度，在太空中為什麼會相差幾百攝氏度？這是由於太空中沒有空氣，因此也不存在由於空氣對流所造成的氣溫調節作用。
由於在太空中，衛星表麵曬到和曬不到太陽的部分有著高達幾百攝氏度的溫差，將使衛星上的儀器無法正常工作，為此，科學家們必須事先采取溫控措施，以保持衛星有較恒定的“體溫”。在地麵上人們可以用空調機來製冷，或用電爐來加熱，然而在太空中卻行不通。因為衛星發射的費用十分昂貴，所以由衛星帶上天的各種儀器的重量必須“斤斤計較”。為了調節衛星的“體溫”，而把空調或電爐送上天顯然是不合算的。通常科學家們采取一些被動的調溫方法。例如，在衛星表麵塗上一層“溫控塗層”，以限製衛星受太陽暴曬時吸收過多的輻射熱，同時又防止曬不到太陽的那部分向外輻射造成熱量損失。也有把安放儀器的艙室做成像熱水瓶膽那樣的雙層真空隔熱艙，以保持艙內儀器有一個常溫工作環境。
一旦衛星的溫控裝置因意外事故而失靈，那將給衛星帶來災難性後果。1973年5月，美國的“天空實驗室”發射63秒後，它的軌道工作艙外塗有隔熱層的“微流星防護罩”，因提前打開而損壞，結果使艙內溫度劇升55℃，儀器無法工作。最後，美國宇航局隻好再趕製一幅“遮陽篷”和一頂“遮陽傘”，並派宇航員送上太空安裝，這樣才治好了“天空實驗室”的“冷熱病”。
蹈火舞者為何不怕火
蹈火舞盛行於古代波斯，後來流行於巴爾幹半島的保加利亞等地。今天，太平洋斐濟群島、南美洲的蘇裏南及印度和非洲的一些部落，在月夜還舉行這種特殊的舞會。
夜幕降臨時，村旁的篝火成為一堆赤色的炭火，吐露著最後一點餘焰。這時，人們把炭火向四周耙開，珍珠般的炭粒平整而厚實地鋪在地麵上。當火焰“地毯”上零星的火舌完全消失，隻有炭粒在黑暗中閃爍赤色光芒時，樂隊奏起悅耳的音樂。火焰地毯周圍的人們跟著樂曲的節拍鼓掌，一群男女舞蹈者赤著腳奔向火焰地毯，在炭火上手舞足蹈，嘴裏還愉快地吆喝著。
蹈火舞者赤腳踏在炭火上，腳掌的皮膚為什麼不會被灼傷呢？我們之所以會有這樣的疑問，是由於一個不正確的概念在作怪：人體一接觸赤熱的物體，皮膚的溫度馬上會升高到和所接觸的物體一樣高。事實並非如此，有人利用熱傳導公式計算，並假定炭燒到600℃，炭的熱活動量是100個單位，皮膚的熱活動量是1500個單位，人的體溫為37℃，計算出腳掌皮膚的溫度僅升高了35℃，也就是說，腳掌皮膚的溫度總共為37℃＋35℃＝72℃。這個溫度與赤熱炭火的溫度（600℃）相比顯然是微不足道的。
當然，腳掌皮膚溫度升高35℃也是不好受的，腳底的皮膚還可能產生灼傷，出現紅腫現象。蹈火舞者一般不受傷是因為他們訓練有素。首先，舞蹈者經過長期鍛煉，腳掌上有一層厚厚的老繭皮，跳舞時好像穿了一雙薄底鞋，保護著腳掌不被灼傷。其次，事先作了充分的準備，舞池中的木炭要被敲碎成豆粒那樣大小，細小疏鬆的木炭可以減少熱活動量，使腳掌溫度的升高不太厲害。當然，還要十分注意不使木炭中夾雜一些熱活動量大的物體，如石塊、鐵釘等，以免灼傷腳掌皮膚。
地球的“體溫計”
在1億年前，地球上的溫度是多少？可沒有那時候的任何氣象資料，何以知道地球上的溫度？但這個問題又十分重要，因為地球上的年平均溫度會影響到地球上一切生物的發展。
解決這個難題的是美國化學家比奇萊森和尤裏，他們是從研究同位素著手的。我們知道自然界的許多元素都有若幹個同位素，這些同位素的化學性質一樣，但是原子量稍有差異。例如，氧氣由兩種同位氧16和氧18混合而成，氧16是最常見的氧，它占了氧氣成分的絕大部分，氧18很稀少。這兩種同位素與其他元素發生氧化反應生成化合物時，它們各自在化合物中的比率會隨溫度的變化而不同。比奇萊森和尤裏深入研究了這種現象，提出隻要把生物化石中的氧16和氧18的比率測出來，就可以知道那種生物活著的時候，地球上的溫度是多少。
用他們發明的這種“體溫計”對地球曆史上不同發展階段的溫度進行測量，結果得到在1億年前地球海洋的平均溫度為21℃左右；1000萬年之後（距今9000萬年），它緩慢下降到16℃；再過1000萬年（距今8000萬年），海洋的平均溫度再上升到21℃；此後，海洋溫度又逐步下降，在3000萬年前約為7℃，到2000萬年竟下降到6℃。地球溫度的這些變化，足以造成恐龍滅絕以及哺乳動物大量出現。
“記憶”合金
70年代，世界材料科學中出現了一種具有“記憶”形狀能力的合金。例如，一根螺旋狀高溫合金，經高溫退火後，它的形狀處於螺旋狀態。在室溫下，即使花很大力氣把它強行拉直，但隻要把它加熱到一定的“變態溫度”時，這根合金仿佛記起了什麼似的，立即恢複到它原來的螺旋形態。這是怎麼回事？難道合金也具有人那樣的記憶力？
不！這隻是利用某些合金在固態時其晶體結構隨溫度發生變化的規律而已。例如，鎳－鈦合金在40℃以上和40℃以下的晶體結構是不同的，當溫度在40℃上下變化時，合金就會收縮或膨脹，使形態發生變化。這裏，40℃就是鎳－鈦合金的“變態溫度”。各種合金都有自己的變態溫度。上述那種高溫合金的變態溫度很高。在高溫時它被做成螺旋狀是處於穩定狀態。在室溫下把它強行拉直時，它卻處於不穩定狀態，因此，隻要把它加熱到變態溫度，它就立即恢複到原來處於穩定狀態的螺旋形狀了。
至今，發現具有“記憶”形狀能力的合金已達80種，有些已在某些領域獲得實際應用。例如，通常的鉚接必須從一邊插入鉚釘，在另一邊用氣錘將鉚釘的頭錘扁。但是，遇到封閉的容器或開口狹窄的容器，你根本無法深入到容器裏去作業，這時可用“記憶合金”事前做成兩頭都是扁的鉚釘，在低溫下把一端的扁頭硬壓成插孔大小的圓柱狀。鉚接時，隻要從低溫箱中將鉚釘取出，迅速插入被鉚容器的插孔內，再把鉚釘加熱到變態溫度以上，原先被壓圓的一端便自動回複成扁形，這樣就把容器牢固地鉚緊了。用記憶合金接合斷骨也很有發展前途。用金屬材料接合斷骨時，必須把它的兩端在插入接孔後再彎成勾形，以防脫落。這一過程與訂書釘將紙訂合在一起很相似。可是這種操作會給病人增加很多痛苦。有了記憶合金後這個難題就迎刃而解了。事先在室溫下將合金板製成兩端都是倒勾形的，在低溫下將其拉直成形（就像訂書釘一樣），再將冷凍的形合金接到斷骨兩端，合金受體溫加熱後立即恢複原狀，從而把斷骨牢牢接合在一起。
金屬乎?塑料乎?
誰都知道，金屬比塑料堅固，但金屬的加工成型卻沒有塑料那麼容易。例如，用衝壓法加工鋁材長筒形容器，在衝壓成型後不可避免地會出現“耳朵形”的缺口。為了使它達到設計要求，必須再進行幾道工序的機械加工，這就大大增加了成本，有什麼東西既有金屬的堅固性，又有塑料的可塑性呢？科學家們終於發現了在一定溫度下呈現超塑性的合金。
金屬材料多少都有些塑性。通常用延伸率來表示其塑性，即用金屬材料在拉斷時的增長量同原來長度之比的百分率來表示。一般黑色金屬的延伸率為40％左右，有色金屬也不超過60％。而具有超塑性能的合金，在一定溫度下一般都能達到100％以上，有的甚至達到1000％～2000％。例如，一種鋅－銅－鋁合金板材，在慢速彎曲時，即使彎曲到180°，亦即將板材彎到兩麵重疊的程度，它也不會斷裂。
現在已知道合金的超塑性有兩大類：一種稱為微細晶粒超塑性；另一種稱為相變超塑性。無論哪一種超塑性都必須在一定的變形度和一定的變形速度下才會產生。例如，錫－鉍共晶合金在20℃時的最大延伸率可達1950％，鈷－10％鋁合金在1200℃時的最大延伸率可達850％，普通的低合金鋼在800～900℃時也可達400％。
利用合金的超塑性可以輕而易舉像塑料一樣地進行零件的成型加工。例如，衝壓加工長筒形容器時，用一般金屬進行一次深衝成型，所獲得的最大筒深（H）和直徑（d）之比約為075，而用超塑合金成型時H／d可達11，為普通金屬的14倍多，而且衝出的長筒容器不會出現耳朵狀缺陷。它的製成品的顯微組織均勻致密，各個方向的機械強度和抗疲勞性能都很好。最大的優點是可以大大節約金屬材料。例如，生產一隻68千克的鎳盤燃氣機盤，用通常的鍛造加工，所需的坯錠重達204千克，而用超塑合金鍛造，坯錠隻要725千克就足夠了。每隻節約材料130千克以上，實在是個巨大的數字。
鐵板燒
吃過“鐵板燒”的人都看到過生牛肉絲倒在滾燙的鐵板上“哧”“哧”作響的情景，但是，幾乎沒有人想到這裏麵還有什麼學問可以研究。二百多年前德國物理學家萊頓弗羅斯特倒是對類似的現象進行過一番研究，1756年他發表一篇論文論述了水滴在高溫表麵上所發生的奇怪現象。
一隻鐵勺子在爐火上燒得通紅，將小水滴落到勺裏會發生什麼現象？根據日常經驗人們都會這樣回答：小水滴落到鐵勺表麵就立即被汽化了，表麵溫度越高水滴被汽化得越快。可是，萊頓弗羅斯特仔細觀察了這個過程，發現實際情況並非如此。當第一滴小水滴落到鐵勺表麵時，它的汽化過程竟然長達30秒鍾。而第二滴的汽化隻延續10秒，以後落下去的水滴隻保留1～2秒就被汽化了。究竟是什麼原因造成這種“萊頓弗羅斯特現象”？這位物理學家當時也作出了正確的解釋。很遺憾，他的論文發表後長期不為人們所重視，直到1956年論文翻譯成英文後，才引起眾多業餘科學家的興趣。其中有一位美國中學生羅克薩爾，1978年，他以《當液滴落到灼熱表麵彈起時發生的萊頓弗羅斯特現象的理論》的論文，獲得了美國第37屆科學人才選拔賽第八名。
經過羅克薩爾等人的研究，現在對“萊頓弗羅斯特現象”是這樣解釋的：當第一滴小水滴落到灼熱金屬表麵時，由於彈性作用它會向上反彈，同時在接觸高溫表麵的一瞬間，水滴表麵一薄層被迅速汽化，形成了一個厚約01毫米的蒸氣層。這層蒸氣一方麵支持住小水滴，使之懸浮在金屬板上，另一方麵又起了絕熱作用，使金屬表麵的熱量不能很快傳遞給水滴，從而延緩了整個水滴的汽化過程。當第二滴水滴落到金屬表麵時，由於自然冷卻和第一滴水的冷卻作用，表麵溫度已沒有最初時那麼高了，因此，第二滴水滴表麵的水蒸氣層就沒有那麼厚。由於水蒸氣的導熱性能比水要差很多，因此水蒸氣層的厚薄對水滴的汽化影響很大。第二滴水表麵的水蒸氣層較薄，所以它的汽化就加快了，以後落下去的水滴表麵的水蒸氣層更薄，所以它們的汽化更快。
勾踐古劍
相傳春秋戰國末期有一個著名的相劍家，他看到越王勾踐所藏的寶劍時大為震驚，稱之為無價之寶。但是，越王勾踐劍後來失傳了。1965年，在湖北省發掘楚墓時發現了兩把寒光閃閃的寶劍，其中一把劍的劍身上鑄有“越王勾踐自作用劍”八個字。這兩把寶劍在地下埋藏了兩千多年，至今依然光彩奪目，非常鋒利，毫無鏽蝕，真可謂是無價之寶。勾踐劍在國外展出時產生了很大的轟動，世界各地的青銅器考古專家都競相讚歎，中國在兩千多年前就能製造出如此高級的寶劍，真是了不起。
這兩把珍貴的寶劍在地下埋藏了兩千多年，當它們重見天日的時候，為什麼還是那麼鋒芒畢露呢？這些古劍的成分是青銅，即銅和錫的合金。煉劍的合金成分十分重要，純銅很軟，不能做兵器，可是銅中加錫多了雖然硬，但變脆，一擊就斷。要做到既堅韌又鋒利，非得研究銅錫的合理配比不可。春秋戰國時期，我國古代工匠在長期的鑄劍實踐中，已經積累了許多青銅製品的配比經驗。古劍是把銅和錫按一定的比例熔融後澆鑄而成的，再經過研磨，使它鋒利。越王勾踐劍的刀口磨得非常精細，可與目前精密磨床加工得到的產品相媲美。
經檢驗，越王勾踐劍劍身上的黑色菱形格子花紋及黑色劍格，是經過硫化處理的，也就是用硫或硫化合物和金屬表麵相互作用，使之形成一個薄薄的保護層（硫化層），並且還含有別的元素。這種處理方法，使寶劍既美觀，又增強了抗腐蝕性能。到了秦始皇時期，劍的表麵處理技術又有了新的提高，采用了防腐能力非常強的鉻鹽氧化法，即用鉻鹽作氧化劑，在劍的表麵形成一層非常之密的氧化層，使它不再起別的化學作用。這種方法在國外隻是近數十年才開始應用。不論是硫化層還是氧化層，它們都非常之薄，隻有百分之一毫米，大約是一張報紙厚度的十分之一。就靠這薄薄的保護層，使古劍在陰冷潮濕的土層裏埋藏了兩千多年，不鏽不腐，依然光芒四射，鋒利異常，這真是我國古代科學技術上的一項重大成就。
棉襖會給你溫暖嗎
假如有人說，棉襖不會給人溫暖，你可能以為這個人在跟你開玩笑。
天冷了，穿上棉襖不是暖和得多了嗎？可是，你做個實驗，看看結果怎樣？譬如：你拿一支溫度計，把它的溫度記下來，然後把它裹在棉襖裏。幾小時後，再把它拿出來看看，溫度計上的水銀柱一點也沒有上升，還是在原來的位置。這說明棉襖一點也沒有給溫度計什麼溫暖。
另外，你拿一支棒冰用棉襖蓋好；再拿另一支棒冰放在桌子上。等到桌上的那支棒冰融化完了，再揭開棉襖看看，這一支棒冰幾乎還沒有開始融化。棉襖不但沒有給棒冰加熱，而且還在使它保持冷卻，使它融化得更慢呢。
這就是棉襖不會給人溫暖的證明。那麼，為什麼穿棉襖會感到溫暖呢？
火會給人溫暖，太陽會給人溫暖，食物進入人體也會給人溫暖，因為這些東西都是熱源。棉襖不是熱源，它是一種不良導熱體，所以不會給人溫暖，但是它能阻止我們身體的熱量跑到外麵去，因此能幫助我們保持身體的溫暖。
夏天用小棉被蓋著棒冰，棒冰就不容易融化。冬天下雪，雪花不僅不會凍死農作物，反而能保持大地的溫暖，它們的道理都是一樣的。
鋼軌中的空隙
你仔細看過行駛火車的鋼軌嗎？如果你很細心，就會發現在兩條鋼軌銜接的地方，都有一點空隙。這個空隙稱為“軌縫”。也許你會想：為什麼要留出這點空隙呢？怪不得我們乘火車的時候，總是不斷聽到車輪撞擊軌縫發出的那種叫人厭煩的“咯登，咯噔”的聲音。
1825年，英國鋪設的第一條鐵路用的鋼軌，是一根連一根地焊接在一起的。這種鋼軌到了炎熱的夏天就受熱膨脹，會七歪八扭，左右彎曲，甚至還會朝上拱起；而到了天寒地凍的冬季，鋼軌受冷收縮，竟會凍裂成幾段。
金屬的熱脹冷縮，看來好象變化很小。但是積累起來，就不是一個小數目。用精密的儀器測定，鋼軌溫度每增減1℃，每一米鋼軌就伸縮00000118米。假如在一年氣溫變化中，鋼軌的溫度上下相差80℃，那麼對於1000公裏長的鐵路來說，就要增長1000000米×00000118×80=944米。這樣，一條鐵路，原來平平整整鋪在枕木上，一旦長出那麼一大截來，長到哪裏去呢？隻能互相擠軋，結果就是上麵所說的：不是扭曲，就是拱起。
人們接受這個教訓以後，再不象過去那樣，把鋼軌一根緊接一根地焊在一起了，而是象我們通常看到的那樣，把每根鋼軌用魚尾板和螺栓連接起來，中間留有適當的軌縫，讓鋼軌有伸縮的餘地。每根鋼軌越長，需要的軌縫也就越大。但是為了保證行車安全，軌縫不允許太大，一般不能超過11毫米。因此常見的鋼軌的長度一般為125米或25米。
軌縫雖然解決了鋼軌熱脹冷縮的問題，卻給列車的運行帶來了不少害處。由於軌縫的存在，使列車行駛時產生劇烈的震動，發出“咯噔咯噔”的噪聲，不僅影響旅客的休息，而且因為車輪和鋼軌的端部不斷衝擊，軌縫處就產生凹陷現象，使車輪和鋼軌的使用壽命大大降低，給養護工作帶來了很大的困難。據統計，養護一條鐵路，花在接頭上的費用要占養護線路全部費用的40％左右。就鋼軌破損來說，60％是發生在接頭處。因此，軌縫就成了鐵路上的一害，長期以來，許多人想方設法，想要改進鋼軌的接頭方法。
近年來，由於發明了把鋼軌強製鎖定在枕木上的彈性扣件和防爬設備，采用了特殊穩定的道床以後，出現了用長鋼軌鋪設成的無縫線路，使軌縫產生的危害得到了初步的解決。
無縫線路實際上也是有縫的。隻不過是把每根鋼軌的長度增加到125米或250米。把長鋼軌鋪放到工地上以後，又把幾根這樣的長軌焊接在一起，成為1公裏到2公裏長的軌線。再裝好特製的彈性扣件和防爬設備。顯而易見，無縫線路的接頭數目比普通線路的接頭數目大大減少；無縫線路1公裏或2公裏才有一個接頭，而普通線路每公裏差不多要有80個接頭。自然，旅客聽到的“咯噔”聲也大為減少，甚至已經忽略不注意。
材料熱脹冷縮的特點，雖然有時給我們帶來麻煩，但是，隻要我們掌握了它的規律，還是能替我們服務的。例如機器的轉軸在轉動部分磨損較快，如果把整根軸換掉又太可惜，有時采用套的辦法。在套在時候，就是根據金屬熱脹冷縮的原理，把套上去的軸套孔比軸做得小一些，讓它燒熱脹後套上去，冷卻以後就能緊緊地包在軸上，永遠不會脫掉。相反，在架設高壓線或是其他架空線的時候，都要保持電線有一定的弧形下垂，絕對不能拉得很緊，否則，在低溫時，就會繃斷。
走馬燈
空氣具有這樣一個特性：當它受了熱以後，體積就會膨脹，因而身體變輕（也就是比重變小）向上升；受了冷呢，就會收縮變重而向下沉。
走馬燈能夠自動不停地轉動，就是利用空氣的這種特性。
我們不妨來研究一下走馬燈的構造：走馬燈最主要的部分，就是會自動旋轉的部分，它的構造是怎樣的呢？這往往是一隻用半透明薄紙糊成的圓筒形成的紙屏，表麵畫著彩色的圖畫。圓筒的內部同普通的燈籠一樣點著一支蠟燭。所不同的是這隻圓筒裝在燈架上一根可以轉動的軸上，圓筒底部漏空可以通風，圓筒頂上裝有一隻紙做的風車。
粗粗一看，燈中間點著的這根蠟燭，它的作用似乎隻是照亮那隻會轉動的圓筒形的紙屏，使人們能看到上麵的圖畫而已。其實，除了這一點以外，它在這盞燈中間還起著一個重要的作用，它就是使這隻走馬燈轉動的動力。
當這支蠟燭點燃後，圓筒形紙屏內部的空氣被它燒熱了，空氣一熱就上升，當上升的熱空氣經過紙屏頂上那隻風車的時候，完全同一股風經過它一樣，會把它吹得轉動起來。風車既然是連在這圓筒形紙屏上，因此也就把紙屏帶著轉動起來了。圓筒形紙屏內部原有的空氣向上跑掉了，外麵的冷空氣就立刻從下麵補充進去。因此，就源源不絕地有上升的熱空氣去吹動那隻風車，使圓筒形的紙屏不停地轉動，直到蠟燭熄滅為止。
溫度計中裝著什麼
天氣冷了，溫度計裏的紅色（或銀白色的）液柱，一天天在下降；天氣暖了，這液柱又一天天地回升，它能迅速地告訴我們氣溫的變化。
溫度計中的液柱是什麼東西？
紅色的液柱是灑精，銀白色的液柱是水銀。
為什麼有的溫度計裏灌酒精，有的溫度計裏裝水銀呢？
酒精和水銀各有不同的職能，酒精是很“耐寒”的，它在-117℃才會凝結，就是在地球上溫度最低的南極洲，酒精溫度計也能用。水銀就不同了，在-39℃就凝結。水銀凝固後，失去了流動性，即使周圍的溫度繼續下降，水銀也不能再指示溫度了。在我國東北有些地方，冬季的氣溫常在-40℃，因此在這些比較寒冷的地方隻適宜用酒精溫度計了。
酒精溫度計還有一個優點，就是讀數清楚。因為酒精柱的膨脹能力比水銀要大幾十倍，在同樣的溫度變化下，酒精溫度計中的紅色酒精柱（加了紅顏色的緣故）比水銀溫度計裏的銀白色水銀柱升降變化要顯著得多。
可是，酒精也有個大缺點，就是同樣重量的酒精和水銀，要使它們的溫度升高1℃所花的熱量，酒精比水銀大得多。使酒精升高（或降低）1℃的熱量，大約可以使水銀升高（或降低）20℃。對於同樣的溫度變化，水銀溫度計比酒精溫度計又靈敏得多。因此在作科學實驗中，或是在測量人的體溫時，一般都用水銀溫度計。水銀溫度計還有一個優點，就是能用來測量高溫，因為它的沸點高達3566℃。
除了用水銀、酒精作液柱溫度計以外，還有用丙酮、甲醇、苯、乙醚、甘油等物質作液柱的溫度計。
水到沸點，溫度會上升嗎
在平常的氣壓下，水燒到將近100℃，就沸騰起來了。也許你想，要是把火燒得更旺些，開水的溫度該會超過100℃了吧？實驗證明，不論你怎樣加大火力，溫度計裏的水銀柱再也不上升了，還是停留在100℃。
水沸騰起來的時候，雖然它還是不斷地從火焰那裏大量地吸收熱量，但是，熱量又同時由水分子變成蒸氣帶到空氣裏去。每1克水分子化成蒸氣，都要帶走500多卡的熱量。這時候火焰的熱量一傳給水壺，立刻就被水分子帶到空氣中去了。壺裏水的熱量不能積聚下來，溫度自然就升不高了。盡管你加大火力，但是所增加的熱量，隻不過使更多的水蒸發罷了，水的溫度是升不上去的。
不過，要使水在沸騰時的溫度升高，也有一個辦法，那就是增加氣壓。因為作用在水麵上的氣體壓力，總是竭力阻擋著水分子溜到空氣裏去。氣壓愈高，水要克服氣壓而化成蒸汽，必須有更高的溫度才行。因此讓氣壓增加，水的溫度也就升高了。
在地麵上，任何物體受到的壓強都是1個大氣壓。從地麵往地下走，愈往深處走，氣壓愈大，水的沸點也就愈高；深度平均每增加1公裏，水的沸點就提高3℃。在深達300米的礦井裏，水要到101℃才沸騰，在1000米深處是103℃。如果使水承受的壓力更大，沸點也就更高。象14個大氣壓的蒸汽鍋爐，它裏麵的水要到200℃才會沸騰。
利用這個道理，人們就製造了高壓鍋。高壓鍋的密封性好，當水沸騰化成蒸汽以後，跑不出去，隻好仍然停留在鍋內，這就使鍋內的水承受的氣壓增加了，於是溫度便能繼續升高。由於高壓鍋內的溫度高，因此食物能很快地燒熟。當然，蒸汽壓太高會引起鍋子爆裂，所以高壓鍋內必須裝有安全閥門。當蒸汽的壓力超過規定的數值時，就讓一部分蒸汽通過安全閥門跑出去，使鍋內保持一定的氣壓。
在低氣壓的情況下，水的沸點也會降低。高山上不容易把飯煮熟，就是因為高山上氣壓低，水不到100℃就沸騰的緣故。象在世界的最高峰——珠穆朗瑪峰的峰頂上燒水，隻要燒到72℃左右，水就沸騰了。
美麗的冰花
數九寒冬，早晨起床一看玻璃窗，呀！上麵結滿了漂亮的冰花，有的像蘭花，有的像馬尾花，晶瑩透明。是誰在玻璃上描繪了這麼多美麗的圖畫呢？
除了大自然，還有誰呢？這是嚴寒用冰描畫出來的。
冰嘛，我們誰都看到過。結在水裏的冰是一大片一大片的，那是因為水分子比較密，大量的水在結冰的時候，冰晶都互相纏結起來了；而雪花呈六棱形，因為水蒸氣分子比較疏，在凝結時，又沒有受到外界不均衡的壓力，冰晶以它自有的角度構成了它的外形。其實，大塊的冰，它的冰晶也是六角形的，因此彼此糾纏著，我們看不出罷了。
玻璃窗上的冰花，原來也是六角形，當最初的冰晶凝成以後，就逐漸向四周發展，這時候情況就複雜起來了。有的時候風力大，有的時候風力小；而且玻璃有的光滑、有的毛糙，有的玻璃上積有汙垢、有的一塵不染。這樣，水蒸氣蒙上去的時候，就不均勻了，有的地方水蒸氣積得多些，有的地方積得少些。當冰晶向四周延伸的時候，遇到水蒸氣積聚多的地方，冰就結得厚些；遇到水蒸氣積聚少的地方，冰就結得薄些；在冰結得特別薄的地方，遇到一點點熱或壓力，又會立即熔化，因此形成了各式各樣的花紋。這就跟我們畫畫差不多，顏料用得多些，畫上的顏色就濃些；顏料用得少些，畫上的顏色就淡些；不著顏料的地方，就是畫紙原來的顏色。
冒汽的棒冰
照理說，隻有熱的東西會冒汽，棒冰是冰冷的東西，它為什麼也能冒汽呢？
我們知道，夏天空氣的溫度比棒冰高得多，棒冰在空氣中會慢慢融化。冰在融化的時候，要吸收周圍空氣中的熱量，使周圍空氣的溫度降低。空氣中有許多水蒸氣，它一受冷就會凝結成小水珠。當棒冰周圍空氣的溫度降低以後，空氣中的水蒸氣就變成了無數很細很細的霧狀小水珠，看上去就象棒冰在冒汽一樣。
實際上棒冰並不會冒汽，這不過是棒冰周圍空氣受冷後所玩的把戲罷了。
冬暖夏涼的井水
井水是冬暖夏涼。這是什麼道理？難道它會自動調節溫度嗎？
其實，井水的溫度並沒有多大的變化，變化得厲害的倒是地麵上的溫度。井水冬暖夏涼，這隻是相對於地麵上的溫度來說的，決不是冬天井水的溫度比夏天高。
地球表麵直接受到日曬和氣流的影響，氣溫變化很大，夏天總是比冬天熱得多，夜間總是比白天冷一些。地下的泥土不能直接從大氣中吸熱，也不能直接向大氣中散熱，泥土傳熱又很慢，這種落後現象越顯著。
井水是聚集在地下深處的水，它的溫度同地下深處泥土的溫度差不多。夏季太陽一出，地麵溫度很快上升，但地下溫度總是升得不那麼快，這時井水的溫度總比地麵上空氣的溫度來得低，我們摸起來就覺得它特別涼。冬季寒風一起，地麵溫度很快下降，地下溫度卻降得不那麼快，這時井水的溫度也就比地麵上空氣的溫度來得高。因而產生了井水冬暖夏涼的感覺。
如果我們用溫度計量一量，就會發現在較淺的水井裏，井水的溫度也是夏天比冬天高的，不過它的變化沒有地麵上溫度的變化那麼大，一般隻差三四度；而地麵上冬夏的溫度卻相差幾十度。
不但井水有冬暖夏涼之感，地窖也同樣有些感覺。冬季利用地窖存儲水果、蔬菜可以防凍，夏季利用地窖存儲水果、蔬菜可以防腐。在城市的街道下麵，埋設著自來水管，即使在滴水成冰的嚴冬，也不會凍結。但是，露出地麵的水管，就必須用稻草包紮起來，否則就會凍結，甚至把水管脹裂。
紙做的鍋
把紙送到火裏，很快就燒光了。用紙來做鍋子，真是不可設想的事。但如果我們懂得了一個道理，那麼，紙的確也可以做鍋子。
紙是怎麼燃燒起來的呢？因為紙是可以燃燒的東西，當它加熱到可以燃燒的熱度，才會燒起來。那麼，我們有沒有辦法讓熱隨時在紙上散掉，不讓它達到燃燒的熱度呢？有辦法的。可以利用別的物體來幫助紙散熱，如水、金屬等。
你可以先做個實驗，用比較厚的紙做成一個不漏水的盒子，盛滿水，擱在火爐的鐵板上，直到水燒開了，紙盒還是沒有燒起來。這是什麼道理呢？因為紙盒隨時把受到的熱立刻傳給了水，所以水到了沸點，就開了，而紙盒卻不會燒起來。
同樣，把紙條螺旋形地緊緊地繞在一根圓銅杆上，或者用棉線繞在銅杆上，放在火上燒，火焰雖舐著紙和棉線，但受到的熱，被銅杆吸去了，所以紙片和棉線在很長一段時間內是不會燃燒的。當然，時間過久了，銅杆到了很高的熱度時，紙和棉線還是會被燒燃的。
影子的妙用
地球上到處有影子，不過各處的影子都不相同：北極圈裏是影子的大人國，那裏的太陽總是斜照的，於是物體的影子在白茫茫的雪原上伸展得很遠；赤道地帶則是影子的小人國，那兒的太陽總是高懸在頭頂上，影子變得很小很小，在正午的陽光下，人們好像踩著自己的影子在走路。人們早就注意到地球上不同地方成影的不同，並在實際生活中予以不同的運用。例如，古希臘的雕像多，而古埃及則多浮雕，為什麼古代藝術會有這些差異？原來，這種差異與希臘和埃及兩地的成影情況不同有關。在非洲的強烈陽光下，埃及地麵上的一切東西都投下明顯的影子。在這種照射情況下，浮雕就會顯得跟木刻畫一樣清晰。可是，若將古希臘的阿波羅雕像放到埃及去的話，在烈日照射之下，阿波羅的眼窩會黑得可怕，鼻子下的黑影會使這位太陽神“長出”胡須來。但是在希臘，陽光透過地中海上空的薄雲後會變得十分柔和，維納斯女神的雕像在柔和日光的照射下，顯得十分美麗動人。不過，你若是將古埃及的浮雕搬到希臘去的話，淡淡的影子卻會使浮雕變得模糊不清，白色的浮雕掛在白色的牆壁上簡直看不見了。
望遠鏡助戰
利珀希是荷蘭的一個眼鏡製造商。他的一個孩子趁他不在時，偷偷玩弄讓其照料的那些透鏡。玩呀，玩呀，最後當孩子把兩塊透鏡放在眼前，一塊離眼近一塊離眼遠時，驚訝地發現遠處的原來看不清的東西竟然變得又大又近了！當利珀希回到店鋪時，孩子馬上把自己的這一發現告訴了他。這回，他並沒有因為孩子貪玩而打他。
利珀希很快就明白了這一發現的重要性。他想到人不可能老是手上拿著兩塊透鏡眺望遠方，這太不方便了。於是，他配備了一根金屬管，透鏡則安裝在管子兩端適宜的位置上。這樣，世界上第一個望遠鏡就誕生了，利珀希把它稱為“視管”。1612年，意大利紅衣主教的書記愛奧亞尼斯·狄米西亞尼建議用“望遠鏡”來稱呼利珀希的發明。1650年左右，這個詞開始流行。
那個時代，荷蘭正在進行一場反抗西班牙的獨立戰爭，已經苦戰了四十年。愛國的利珀希把自己發明的望遠鏡獻給了荷蘭政府，那時荷蘭共和國的最高行政長官莫裏斯是一位賢能君主，他對科學很感興趣，因而立即看出這種儀器的重要性。他給利珀希一筆錢命令他為政府生產一批望遠鏡。荷蘭海軍作戰用了望遠鏡後，能在西班牙人發現他們之前就發現敵人，於是，荷蘭人就處於優勢地位。加上其他種種因素，荷蘭最終贏得了獨立戰爭。
“視覺位移”
人和動物都長著兩隻眼睛，為什麼不跟鼻子一樣隻長一隻呢？這是因為生存競爭的需要，用兩隻眼睛觀察周圍比用一隻眼睛來得準確和精細。人們觀察到的世界為什麼是立體的？這也是因為人長著兩隻眼睛的緣故。
成年人的雙眼大約相隔65厘米，觀察物體（例如一本豎立著的書）時，兩隻眼睛從不同的位置和角度注視著物體，左眼看到書的封底，右眼看到封麵。這本書的封麵和封底同時在視網膜上成像，左右兩麵的印象合起來，人就得到對這本書的立體感覺了。引起這種立體感覺的效應叫“視覺位移”。
用兩隻眼睛同時觀察一個物體時，物體上每一點對兩隻眼睛都有一個張角。物體離雙眼越近，其上每一點對雙眼的張角越大，視差位移也越大。正是這種視差位移，使我們能區別物體的遠近，並獲得有深度的立體感。對於遠離我們的物體，兩眼的視線幾乎是平行的，視差位移接近於零，所以我們很難判斷這個物體的距離，更不會對它產生立體感覺了。夜望星空，你會感覺到天上所有的星星似乎都在同一球麵上，分不清遠近，這就是視差位移為零造成的結果。
當然，隻有一隻眼的話，也就無所謂視差位移了，其結果也是無法產生立體感。例如，閉上一隻眼睛去做穿針引線的細活，往往看上去好像線已經穿過針孔了，其實是從邊上過去的，並沒有穿進去。
擋光玻璃
看見這個題目你一定認為是把“擋風玻璃”寫錯了。汽車駕駛員前麵的那塊玻璃，因為能擋住迎麵而來的疾風，所以叫“擋風玻璃”，但是，駕駛員們卻希望它還具備另一種功能。夜間開車時，迎麵駛來的車輛如果開亮大燈，耀眼的燈光會使駕駛員睜不開眼來，這就很容易發生事故。為此，相對駛過的車輛在交會時，一般都關掉大燈而用黃色小燈，同時彼此減速。不過，這樣一來又要影響行車效率。有什麼辦法可以既不關前燈和減速，又使雙方駕駛員感到燈光不炫眼呢？偏振光可以幫忙。
讓我們把車輛大燈的玻璃和駕駛室的擋風玻璃都換上偏振玻璃，而且使前燈偏振玻璃的偏振化方向和擋風玻璃的偏振化方向成45°角。這樣，從對麵車的前燈射來的偏振光因為與這邊車的擋風玻璃的偏振化方向成90°角，相互正交的狀態使透過的光強接近於零，於是這邊的駕駛員就不感到炫眼了。對於那邊的駕駛員來說，由於前燈射出的偏振光與自己前麵的偏振玻璃的偏振方向隻成45°角，所以他仍能看得見前燈射向前方的光。
穿牆照相
若說眼睛能透過牆壁看到屋裏的東西，那是騙人的事情。然而，利用現代激光技術做到“穿牆照相”，卻是不遠的事情了。
大霧天開車時，後麵車輛的駕駛員隻看到前車尾部的輪廓。如果這個駕駛員想看得更清楚一點而打開前燈，那他就錯了。這樣做不但不能看得更清楚，反而使前車的輪廓也不見了。這是怎麼回事？原來是“後向散射”在搗鬼。當後車前燈發射的光射向前車時，前車的尾部當然會反射一部分光，但沿途被霧粒散射的光也不少，其中向正後方散射的光叫“後向散射光”。大量因霧粒產生的後向散射光的存在，大大提高了背景亮度，以至把從前車反射回來的“目標反射光”都湮沒了。於是，駕駛員就更看不清前麵的情況。
但是人們想出一個巧妙的方法，可以“穿霧照相”。在大霧天給較遠的目標拍照，為了克服後向散射的影響，可以先向目標發射一部分激光，事先在照相機前麵放置一個能高速開關的快門，並使它在激光信號從發射到反射至快門之前的整個期間都處於關閉狀態，由於快門始終關閉，所以霧粒產生的後向散射光，絕大部分都被拒之快門之外。一直到目標反射光返回照相機時，快門才突然開啟，等反射光（當然也有很少一部分同時到達的後向散射光）全部進入照相機後，快門才關上。這樣，我們就獲得一張前方目標的比較清晰的照片。
現在，人們依靠這種“穿霧照相”技術，不僅能穿透濃霧看清物體，而且在暗無天日的海底，能照見100米開外的物體了。據報道，利用這種技術，加上能穿透布料的紅外激光，已經能穿透幕布進行照相。將來，當穿透能力十分強（能穿透磚石）的γ射線激光器發明時，利用γ射線來照明目標，穿牆照相就能實現了。
霧天“通行光”
大霧彌漫時，汽車必須開亮霧燈才能行駛。霧燈照射出來的光是黃色光，選擇黃光作為霧天中的“通行光”，經過了科學家的精心考慮。
霧燈的光必須具有較強的散射作用，才能讓光束盡可能向前方散布成麵積較大的光簇。根據物理定律，波長越短的光越容易被散射。黃光的波長約為56×10-7米，紅光則在76×10-7米左右，黃光的波長比紅光差不多短1／3，所以黃光的散射強度要比紅光強得多，這就是霧燈采用黃色光而不用紅色光的道理。
綠色光、藍色光乃至紫色光的波長不是比黃色光更短嗎，為什麼不采用它們作為霧燈的燈光呢？要知道，綠色光早已被“委以重任”了——紅綠燈上占了一“席”之地。藍色光和紫色光雖然波長很短，但是它們有兩大缺點使其不能成為霧燈的光：一是藍色、紫色的光色較暗，不易被發現；二是這兩種色光的顏色與戶外傍晚、黎明和陰天時天空的顏色十分接近，而大霧恰恰最容易在這樣的時候彌漫大地。在這樣一種“天幕”大背景的襯托下，再用藍色或紫色光顯然不符合要求。
黃色光不僅用在汽車霧燈上，在城市道路的十字路口，到深更半夜交通紅綠燈停開時，就依靠路中央不停閃爍的黃光，來提醒駕駛員注意降低車速，安全駛過十字路口。此外，鐵路上的巡道工、幫助交通警察指揮交通的糾察等，他們身上都穿著黃色工作服，為的是容易被遠處急駛而來的火車或汽車上的司機所發現。
彗尾背陽之謎
在天空中出現的彗星，後麵帶著長長的發光尾巴，乍一看很像一把掃帚，所以俗稱“掃帚星”。德國天文學家開普勒在長期的觀測中發現，彗星經過太陽附近時，它的尾巴大都始終背著太陽。
肉眼可見的明亮彗星，一般由三部分構成：彗星頭部中央有一個密集而明亮的“彗核”；核的周圍有雲霧狀的球形“彗發”，彗核與彗發有時又稱為“彗頭”；彗核後麵拖著的一條長長的明亮尾巴，就叫“彗尾”。彗尾通常總是背向太陽。根據彗尾背離太陽的程度，天文學家把彗尾分成三種類型：Ⅰ型彗尾幾乎是直線，其方向很接近於太陽到彗星連線的延長方向；Ⅱ型彗尾朝著和彗星運行的相反方向彎曲得較大；Ⅲ型彗尾則彎曲更大。
彗尾是怎樣形成的呢？為什麼大都始終背向太陽？彗星離太陽很遠時，是暗而冷的一團物質，並無“頭”“尾”之分。當彗星接近太陽時，由於太陽輻射的加熱作用，使彗核中的物質“蒸發”，不斷拋出氣體和塵埃，並開始發光。這時，太陽對彗星產生兩種相反的作用，一種是萬有引力產生的吸引作用，一種是太陽輻射壓力和太陽風所產生的排斥作用。這種排斥作用的斥力，迫使微小的氣體分子和塵埃向背離太陽的方向運動，從而形成一條或幾條彗尾，三種類型的彗尾具有不同的形狀，是因為太陽對它們產生的兩種作用的相對強度不同。對於Ⅰ型和Ⅱ型彗尾，太陽光和太陽風產生的斥力超過萬有引力，就Ⅲ型彗尾而言，則是引力大於斥力，結果，整個彗尾因受到太陽引力而彎向太陽。