人們利用風箏研究氣象已有一百多年的曆史了,直到現代飛機和氣球普遍應用以後,風箏才下崗。進入20世紀80年代,風箏又被重新啟用,美國新墨西哥州羅斯韋爾的塔拉公司研製的係纜式氣動提升風速儀就是一種新型氣象風箏,這種風箏能飛到700多米高空,測量每小時130千米以上的風速。係纜式風速儀的測量精確度比較高,是研究風的擴散等尖端理論問題不可缺少的重要設備。
在茫茫大海上,要迅速而有效地找到一隻遇難的小船的確切位置,是很困難的,用現在先進的雷達,也隻能在半徑幾十千米的範圍內分辨出海麵上的微小目標。為此,美國皮爾·華特生設計了一種求援風箏,供船舶和私人遊艇等出海時帶上,遇到緊急情況時放上天去,請求救援。這種救援風箏的係纜兼作裝在風箏裏的無線電發信機的天線,能將同時遇難呼救信號“SOS”向四麵八方播發出去。風箏本身是用塗鋁聚酯薄膜做成的,質輕堅韌。表麵塗的一層特殊鋁合金,即便是在最微弱的日光照射下,也能發出紅外線來,足以使前來救援的直升機上安裝的紅外遙感儀接收到感應信號,從而大大縮小搜尋範圍,然後再根據飄揚在空中的風箏,便能很快找到目標。
誰在“作怪”
在19世紀的沙皇俄國,發生了一起鐵路大慘案。事情是這樣的:
沙皇政府的一位將軍,要到西伯利亞視察,事先通知沿途做好準備。有個小鎮的駐軍司令很想借這個機會巴結這位將軍,這天一大早就把士兵集合起來,命令他們在車站鐵軌兩旁列隊歡迎。士兵們持槍站在鐵軌兩旁,期待著將軍的光臨。一小時、兩小時……半天過去了,仍不見火車的蹤影。士兵們又累又餓,都快站不住了。忽然,遠處傳來了汽笛聲,不一會兒就看到火車頭冒的煙。司令官高喊立正,士兵們強打精神立正。隻見火車尖聲叫著,毫無減速的意思,風馳電掣般地駛過士兵的隊列之間。就在這時,好像有一雙無形的大手,猛推著緊靠鐵軌的士兵向列車撲去。隻見士兵一個接一個翻倒在列車上。眨眼之間,那個噴著白煙的鋼鐵怪物駛過去了,鐵軌上一片血肉模糊。司令官當時就嚇昏了。
誰是這起慘案的凶手?官司打到最高法院,法官們一籌莫展。官司打到彼得堡科學院,科學家們指出,把士兵們推到車輪下的,是高速氣流。但是,難道不應該說,製造這起慘案的,正是那個既愚昧無知又逢迎拍馬的駐軍司令嗎?為什麼這樣說呢?
早在慘案發生一百多年前的1783年,瑞典科學家丹尼爾·伯努利就指出:在氣體流動時,流速大的地方壓強小,流速小的地方壓強大。後來人們把這個物理規律稱為“伯努利原理”。
伯努利原理和慘案又有什麼關係呢?
列車高速行駛的時候,帶動周圍的空氣一起高速運動,離列車越近流速越高,遠處的空氣流速低。這就是說,離列車越近壓強越小,會把靠近鐵軌站立的士兵推現車輪下。由於駐軍司令愚昧無知,結果造成慘案。現在,如果你到大車站去,站台上離邊沿1米左右畫著一條白線,那就是告訴人們:站在線外,離開高速氣流遠一點。
同樣,城市中和公路上要求人走人行道,自行車不要走機動車道,也都有這方麵的考慮。
高速氣流造成的壓強差力量那麼大,能不能用它來為人類服務呢?當然可以。比如,你家裏用的噴霧器,就是用活塞向噴口壓氣,造成高速氣流,在噴口形成低氣壓,於是,瓶中的藥就被吸上來,噴射出去。
如果沒有高速氣流形成的壓強差,飛機也飛不起來,因為飛機機翼上方氣流速度高,下方氣流速度低,使機翼上下出現壓差,這就是飛機動力的來源。
大難不死,焉知非福兩百年前的一個夏季,美國東部的海岸邊,有幾個少年坐在一條小船上釣魚。他們玩得太高興了,誰也沒注意到一場大風暴突然向他們襲來。狂風呼嘯,巨浪洶湧,小船像一片枯葉在波峰浪穀之間掙紮。他們沒有見過這樣的場麵,嚇得不知如何是好。他們費盡了力氣,才把小船劃到岸邊,少年們終於脫險了,其中一個就是後來發明蒸汽輪船的羅伯特·福爾頓。
翻開豐富多彩的船舶發展史,人們就會注意到這樣一個事實:在19世紀以前,無論是江河中的樓船畫舫,舶舨漁舟,還是漂洋過海的巨航大舶,艨艟戰艦,或纖拉竿撐,或飄搖槳劃,或迎風張帆,都有一個共同點,即它們的行駛全靠人力或風力。這種船隻的缺陷十分明顯,每逢風向變換,或潮流逆轉,本來已經很低的船速又得大大減速,甚至根本無法航行。
那晚上,福爾頓躺在床上怎麼也睡不著,一閉上眼睛就想起白天在海上遇到的危險。他想:用木槳劃又慢又費力,能不能想個辦法,叫船行駛得又快又省力呢?
天剛蒙蒙亮,福爾頓又來到海邊。他爬上小船,坐在船頭苦思冥想起來。他把腿泡在暖和的海水裏,來回踢打浪花。不知什麼時候,小船竟悄悄地離開了海岸。
等到福爾頓發覺,小船已經漂出很遠了。“咦,我沒有劃槳,船怎麼自己走了這麼遠?”福爾頓驚奇萬分。他試了又試,才發現原來是自己的腿起了槳的作用。他高興極了,心想:要是做幾個腳底板那樣的木片裝在小船的左舷和右舷,把它們搖起來是不是能使船走得快些,也省力些呢?福爾頓決心試一試,真給小船裝上了一對槳輪。他和朋友們一同登上小船,搖動槳輪,小船前進了,比過去快得多,而且很省力,福爾頓和朋友們都樂得閉不上嘴。
後來,福爾頓去英國倫敦求學,認識了發明蒸汽機的瓦特。兩個人誌趣相同,成了要好的朋友。福爾頓看了瓦特的蒸汽機,他想:蒸汽機既然能開動機器,一定也能轉動槳輪。給小船的槳輪裝上蒸汽機,小船不就成了機器船,不必再用人搖了嗎?經過17年零6個月的反複試驗,福爾頓設計製造的一艘輪船,終於在法國塞納河畔下水了。
可惜,福爾頓的第一艘蒸汽輪船沒有來得及試航,就被一場無情的大風暴折斷了船身。福爾頓一點也不氣餒,他請工人把船打撈上來,重新修建。1803年,這艘船又出現在塞納河畔,可是試驗又失敗了。福爾頓反複檢查設計圖,總結失敗的教訓,決定回美國去繼續進行試驗。
1807年8月9日,福爾頓精心設計製造的輪船“克雷門特號”在紐約的哈德遜河上露麵了。這艘輪船經過8天試驗獲得了成功。1807年8月17日是他的“克雷門特號”汽船正式試航的日子,紐約市哈德遜河岸上取集著一批好奇的觀眾。據記載,當福爾頓離開碼頭上船時,騷動的人群中傳出了幾聲嘲笑。隨後是一片沉默。接著,突然爆發出一陣喝彩聲,一名觀眾大聲叫嚷:“天哪,那玩意兒開動啦!”9月7日至11日,“克雷門特號”又做了一次成功的長距離試驗,從紐約出發,溯哈德遜河而上,抵奧爾巴尼後又返航紐約。往返航程480千米,平均時速8千米。這隻形似戰車的“水上怪物”,白天吐煙,夜間噴火,把一艘艘帆船拋在後麵,使沿河兩岸的居民驚歎不已。
這是一次具有曆史意義的航行,它標誌著“輪船時代”的開始。“克雷門特號”雖然隻是一艘排水量僅為百噸的槳輪汽船,技術性能還很不完善,但此後它在哈德遜河上定期航行,成為世界上第一艘蒸汽班輪。福爾頓本人當時興奮地寫道:“由蒸汽推動船隻的可能性現在得到了充分證明”。恩格斯在《英國工人階級狀況》一書中指出:“蒸汽不僅在陸路交通工具方麵引起了革命,而且使水路交通工具具有了新的麵貌。第一艘輪船是1807年在北美的哈德遜河下水的。”