Re: [新聞] 雷射照亮海底5百公尺　中國新衛星真

看板Military作者 (小餅乾)時間5年前 (2018/10/12 17:57), 5年前編輯推噓15(15推 0噓 32→)
留言47則, 15人參與, 5年前最新討論串1/1
※ 引述《wavelet (0)》之銘言： : 原文來源：上報 https://www.upmedia.mg/news_info.php?SerialNo=49729 : 原文摘要：雷射照亮海底5百公尺　中國新衛星真是「潛艦殺手」嗎？ : 中國「觀瀾號」海洋科學衛星能利用雷射光束、照亮海底500公尺內的區域 ， : 並讓衛星得以拍攝到影像 : 心得感想：記得電磁學課本有提到電磁波僅能穿透約36公尺水深...中國突破極限了嗎? ! 因為以前學習背景的關係，對電磁波有研讀過一陣子 所以我稍微嘗試用電磁波理論來推測中國是否具有超越人類的科技 以下會有一些數學式，我避免推導直接引用結果 由 Poyting 向量，我們可以得到電磁波功率在損耗介質中傳播的方程式為 P = (│E│^2／2│η│) exp(-2αz) Cosθ (W/m^2) 其中│E│為電場強度的大小，單位為 V/m 　　η為電磁波在物質中的複數本質阻抗，即η=│η│∠θ，單位為 Ω 　　α為電磁波在物質中的衰減常數，單位為 Np/m η與α會隨著電磁波本身的頻率不同而變化 　　　也會隨著不同的物質而改變 　　　因為每種物質都有自己的介電常數、導電係數、導磁常數等 　　z 表行進多少距離，單位為 m 上面那串數學式看起來不太友善，但我們只要注意一個點，就是 功率 P 與 exp(-2αz) 呈比例關係 也就是說電磁波在損耗介質中行進時，功率會呈 exp(-2αz) 衰減 接下來我們就代入一些海水的參數，稍微細算一下 因為該篇文章並沒有提到中國所使用的雷射頻率或波長是多少 所以我就用電磁學裡的參數來試算 考慮一個頻率 f = 1MHz 的電磁波 (均勻平面波) 傳播在海水中 海水的導電係數 σ = 4 (S/m) 海水的介電常數 ε = 2.25 ×10^-9 /π (F/m) 海水的導磁常數 μ = 4π ×10^-7 (H/m) 則該電磁波在海水中的損耗正切為 tanδ = σ/(ωε) = 4 / (4.5 ×10^-3) = 888.889 ＰＳ：ω = 2πf (rad/sec) 計算損耗正切是為了要計算衰減常數，計算如下 α = ω(√(με/ 2)) ×√(√( 1 + (tanδ)^2) - 1 ) = 3.972 (Np/m) 好，我們得到了衰減常數 α = 3.972 (Np/m) 我們之前提到了電磁波的功率在海水中呈 exp(-2αz) 衰減 所以當電磁波由海平面往下行進 500 公尺時，功率會衰減成 exp(-2αz) = exp( -2 ×3.972 ×500) = 0 基本上，上面那串大家用工程型計算機按出來就是零 也就是說電磁波就算搭載了 tera (T) W 等級的功率 在海中行進 500 公尺，電磁波就是會被衰減到沒有 當然啦，我們還是不知道中國方面實際的關鍵參數 如他們是用什麼樣的雷射、什麼樣的波長或頻率 而且中國是在什麼樣的海域、什麼樣的海水層做實驗 (每層鹽度都不同) 光以上幾項變數就可能讓最後計算得到的數據產生很大的變化 聲波可以在海中傳遞很遠，因為海水對聲波來講就是個傳遞介質 但電磁波能量就是這麼難搞 所以那篇文章說美國可以把電磁波打到海中 200 公尺 我都懷疑是得到外星人幫助了 要是說中國可以打到 500 公尺，嗯...... 我是不相信啦 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 124.11.193.75 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Military/M.1539338248.A.879.html
→
10/12 18:04, 5年前 , 1F
其實也沒得選，高功率雷射的三個波段，只有藍綠光對
10/12 18:04, 1F
→
10/12 18:04, 5年前 , 2F
海水的穿透率稍微高一些
10/12 18:04, 2F
→
10/12 18:12, 5年前 , 3F
能打到一兩百米水深的是ELF極長波，頻率30Hz，天線
10/12 18:12, 3F
的確，低頻波傳遞遠、損耗小，高頻波傳遞近、損耗大 海中鯨豚發出的聲波就是 20Hz ~ 2kHz 之間 換算波長等於 150km ~ 15000km 之間 這種超長波長傳遞跨度很大，但傳播速度會很慢 關於在損耗介質中的傳播速度也是有方程式可以計算 先計算相位常數 β = ω(√(με/ 2)) ×√(√( 1 + (tanδ)^2) + 1 ) (rad/m) 再計算傳播速度 u = ω/β (m/sec) 這邊就提一下不再計算了
→
10/12 18:12, 5年前 , 4F
長度就要兩千公里的怪物
10/12 18:12, 4F
→
10/12 18:12, 5年前 , 5F
美國那也只打算讓潛艦單向接受資訊而已
10/12 18:12, 5F
→
10/12 18:13, 5年前 , 6F
所以即使很弱只要能分辨就行
10/12 18:13, 6F
→
10/12 18:14, 5年前 , 7F
ELF只能拿來通訊，要拿來搜索潛艇，精度只能告訴你
10/12 18:14, 7F
→
10/12 18:14, 5年前 , 8F
大概是在台灣海峽而不是在夏威夷
10/12 18:14, 8F
→
10/12 18:14, 5年前 , 9F
不敢幻想幾百米深還能返回足夠訊號做辨識
10/12 18:14, 9F
推
10/12 18:16, 5年前 , 10F
海水跟空氣比算很容易估算的了
10/12 18:16, 10F
→
10/12 18:19, 5年前 , 11F
等月球基地蓋好後也是得架上ELF雷達來預防蟲族的突
10/12 18:19, 11F
→
10/12 18:19, 5年前 , 12F
擊登陸用隕石嘛(誤
10/12 18:19, 12F
推
10/12 18:21, 5年前 , 13F
推認真
10/12 18:21, 13F
推
10/12 18:43, 5年前 , 14F
推數學式與變數係數
10/12 18:43, 14F
推
10/12 20:20, 5年前 , 15F
推
10/12 20:20, 15F
推
10/12 20:21, 5年前 , 16F
Elf不是用來通訊，頻寬太低，頂多當鬧鐘用，叫潛艦
10/12 20:21, 16F
→
10/12 20:21, 5年前 , 17F
上浮潛望鏡深度收電文
10/12 20:21, 17F
→
10/12 21:08, 5年前 , 18F
15分傳3個字母的東西...就是叫潛艇
10/12 21:08, 18F
→
10/12 21:08, 5年前 , 19F
先浮上淺水，改用其他方式接受....
10/12 21:08, 19F
→
10/12 21:12, 5年前 , 20F
或指定某代號執行某特定單純的任務
10/12 21:12, 20F
→
10/12 21:13, 5年前 , 21F
例如，WW3了立刻把手上所有核彈丟出去
10/12 21:13, 21F
※ 編輯: saw6904 (124.11.193.43), 10/12/2018 23:18:16
推
10/13 01:13, 5年前 , 22F
雷射都是Thz的吧，用1Mhz算根本沒意義
10/13 01:13, 22F
推
10/13 01:30, 5年前 , 23F
可見光帶進去，大概10公分就沒了，顯示該公式只適
10/13 01:30, 23F
→
10/13 01:30, 5年前 , 24F
用於無線電波
10/13 01:30, 24F
其實光波、聲波、電磁波都適用 重點是波在損耗介質中的傳遞，其衰減因子是 exp(-2αz) 這是物理中絕對正確的 目前我只能從電磁學課本取到 f = 1MHz 的海水參數 若 f = 1THz 以上時，海水的 μ、ε、σ 都會不一樣 相對的 α、β 也會不一樣，最後計算得到的結果也會變 盡管如此，只要有學習過電磁波的就會知道衰減因子 exp(-2αz) 所以對文章中提到雷射光束可以照到 500 公尺海底就會直覺產生質疑 ※ 編輯: saw6904 (124.11.193.25), 10/13/2018 08:43:55
→
10/13 09:16, 5年前 , 25F
光達到200 m是可能的，現在空載光達到50m ok
10/13 09:16, 25F
推
10/13 11:03, 5年前 , 26F
理論是對的，但頻率錯太多，藍光頻率是 600 THz
10/13 11:03, 26F
→
10/13 11:03, 5年前 , 27F
用 1MHz 的值去算根本不對
10/13 11:03, 27F
→
10/13 11:04, 5年前 , 28F
不然要怎麼解釋藍光可以透到200m 下？
10/13 11:04, 28F
推
10/13 12:57, 5年前 , 29F
認真 推
10/13 12:57, 29F
推
10/13 21:24, 5年前 , 30F
不用講的這麼復雜，把GOPRO開直播丟到水中大約1.5米
10/13 21:24, 30F
→
10/13 21:25, 5年前 , 31F
就會斷訊了，1.5還是高估值，同樣也可以丟IPHONE
10/13 21:25, 31F
→
10/13 21:25, 5年前 , 32F
大約也是1.5米上下手機電話就撥不出去了
10/13 21:25, 32F
推
10/13 21:29, 5年前 , 33F
手機頻率大約是700MHZ~5GHZ 雷射更高頻波長隨便都在
10/13 21:29, 33F
→
10/13 21:31, 5年前 , 34F
500nm的，毫米波雷達也才10mm，要打穿純水都有困難
10/13 21:31, 34F
推
10/13 21:36, 5年前 , 35F
自然光穿透率約在100~200米上下，高頻的藍光可以穿
10/13 21:36, 35F
→
10/13 21:37, 5年前 , 36F
到200左右，但是更多情況是被海中的浮遊生物跟雜質
10/13 21:37, 36F
→
10/13 21:37, 5年前 , 37F
吸收跟反射掉了，更不用說原文是從太空打下來
10/13 21:37, 37F
→
10/13 21:38, 5年前 , 38F
如果真的這麼厲害美蘇早就用來跟自家潛艦連線了
10/13 21:38, 38F
※ 編輯: saw6904 (124.11.192.146), 10/13/2018 21:56:14
→
10/13 23:40, 5年前 , 39F
美國其實有繼續在通訊實驗
10/13 23:40, 39F
→
10/13 23:41, 5年前 , 40F
現在問題是這文章吹牛到脫離通訊功能
10/13 23:41, 40F
推
10/15 09:58, 5年前 , 41F
說雷射能夠穿透海水是超虎爛的，頂多能夠偵測到海
10/15 09:58, 41F
→
10/15 09:58, 5年前 , 42F
水溫度或密度變化，大致判斷潛艇位置而已
10/15 09:58, 42F
推
10/15 17:56, 5年前 , 43F
推導的假設有一點問題，電磁波頻率若為1MHz，這種
10/15 17:56, 43F
→
10/15 17:56, 5年前 , 44F
底頻率通常是由天線發射，若是引文所提到的雷射光，
10/15 17:56, 44F
→
10/15 17:56, 5年前 , 45F
電磁波頻率會很高。就連頻率最低的紅外光雷射，頻率
10/15 17:56, 45F
→
10/15 17:56, 5年前 , 46F
都要100THZ以上。
10/15 17:56, 46F
因為我手邊的電磁學課本是只有 f = 1MHz 時海水的各項參數 所以我用一般電磁波頻率來試算 我在文中也提了兩次，頻率不同，關於海水的各項參數亦不同 最後得到的結果當然也會有差異 不過重點在於各種波的功率是呈 exp(-2αz) 衰減 這有學過普通物理或電磁學的學生都知道的概念 所以若是物理系或電機、電子、電信、光電學習背景的人 聽到雷射光可以照亮 500 公尺海底，基本上是不會相信的 ※ 編輯: saw6904 (124.11.192.85), 10/15/2018 22:52:58
推
10/22 13:41, 5年前 , 47F
雖然我直接跳留言了，還是頂一下
10/22 13:41, 47F
※ 編輯: saw6904 (124.11.193.110), 10/28/2018 23:01:41
‣ 更多 saw6904 的文章
文章代碼(AID): #1Rm708Xv (Military)