为什么有的雷达转得快，有的转得慢？

读完《雷达是怎么“看见”远处的飞机的？》，Gino 问了一个好问题：

“港口的船上，雷达呼呼地转，两秒多就是一圈。机场的雷达慢一点，山顶上那种圆球雷达更慢，十几秒才转一圈。为什么有的雷达转得快，有的转得慢？”

先想一想

雷达是转得越快越好吗？如果是，为什么不把所有雷达都做得飞快？

一、转一圈，看一眼

上一篇我们知道，雷达的天线只朝一个方向喊，要转一整圈，才能把四周都看一遍。所以雷达每转一圈，屏幕上的亮点才更新一次。就像每隔一会儿拍一张照片。

机场雷达大约 4 秒多转一圈¹。快降落的飞机每秒大约飞 75 米，4 秒就飞出去 300 米。要是雷达 12 秒才转一圈，两次之间飞机就飞了快 1 公里，中间它干了什么，谁也不知道。

图 1 · 雷达每转一圈，屏幕上的亮点才挪一次。转得越快，亮点挨得越近，飞机跟得越紧（示意图，飞机按每秒约 75 米算）

机场附近飞机多，有的在起飞，有的在降落，挨得又近。管飞机的叔叔阿姨要时时刻刻看清楚，所以机场雷达要转得快。

既然快这么好，为什么还有雷达要慢慢转呢？

二、转得快，就看得匆忙

雷达的光束很窄，像手电筒的一小束光。天线一转，光束就从飞机身上一扫而过。只有光束照着飞机的那一小会儿，雷达才能听到它的回声。

这一小会儿有多短？机场雷达扫过一架飞机，大约只有五十分之一秒，雷达在这点时间里能喊二十来声¹。

转得越快，这一小会儿就越短，能喊的次数也越少。转慢 3 倍，照着飞机的时间就长 3 倍，能喊的次数也多 3 倍。

图 2 · 光束照着飞机的那一小会儿，雷达一声接一声地喊。转得慢，照得久，能喊的次数就多（示意图）

喊这么多声干什么？一声不够吗？

三、看得远，就得慢慢转

远处的回声又弱又慢

无线电波跑出去会越散越开，弹回来的路上又散一遍。所以飞机远一点，回声就弱很多：远 2 倍，回声只剩十六分之一；远 4 倍，只剩两百多分之一²。

这么弱的回声，喊一声听不清。就像远处的朋友小声说话，你要让他多说几遍，才能听明白。

远处的回声还来得晚。要看 400 公里远，每喊一声都得等回声回来，再喊下一声，一秒钟最多喊不到 400 声。只看 100 公里的话，一秒钟能喊 1500 声左右。

图 3 · 远 4 倍，回声要多等 4 倍的时间，还弱到只剩两百多分之一（示意图）

所以要慢慢转

回声弱，要多喊几声；回声慢，每声都得多等一会儿。两样加起来，光束就得在每个方向多停一会儿，天线只好慢慢转。

管远处航线的雷达要看四百多公里，12 秒才转一圈³。

四、每种雷达挑自己的转速

现在可以回答 Gino 的问题了。雷达转多快，要看它想看多远：

船上的雷达只看附近四十多公里，回声又强又快，可以两秒多转一圈，有的一秒多就一圈⁴，旁边的小船、礁石都跟得紧紧的。
机场雷达看一百多公里，4 秒多一圈，既跟得紧，又听得清。
航线雷达看四百多公里，回声最弱最慢，只好 12 秒一圈。

图 4 · 看近处的雷达转得快，看远处的雷达转得慢（数字是常见型号的大约值）

小知识

有些新雷达干脆不转。它是一整面平板，上面排着很多很多小天线。小天线一起喊的时候，故意错开一丁点儿时间，电波就会拐向另一边⁵。这种雷达想看哪儿就看哪儿：近处一眼扫过，远处多停一会儿。

你开头猜对了吗？转得快和看得清，雷达只能挑一个多一点。

五、动手试试：手电筒当雷达

动手试试

你需要： 一支手电筒、一张白纸、一支粗记号笔、一个晚上关了灯的房间、一位家人。

在纸上写一个大大的数字，请家人把它贴在墙上，你不要偷看。
关灯，站到房间另一头，用手电筒在墙上从左到右快快地扫过去。看清是几了吗？
再慢慢地扫一次，让光斑在纸上多停一会儿。
请家人每隔几秒换一个数字，你再试试：扫得慢，能看清，可常常漏掉换过的数字；扫得快，不会漏，却每次都看不清。

手电筒的光斑就像雷达的光束。慢慢扫，光在纸上停得久，你就看得清；快快扫，回来得勤，你就跟得上。

图 5 · 手电筒的光斑就像雷达的光束：扫得慢才看得清，扫得快才回来得勤

注意安全

请大人陪着做。关灯前先把地上的东西收好，不要把手电筒照向别人的眼睛。

小结

雷达转一圈有什么用？ 转一圈，四周看一遍，屏幕上的亮点更新一次。
转得快有什么好？ 亮点更新得勤，飞机跟得紧。
转得快有什么不好？ 光束在每个方向停得短，能喊的次数少。
为什么看得远的雷达转得慢？ 远处的回声又弱又慢，要多喊几声、多等一会儿，只好慢慢转。

下次在港口或者机场看到雷达，数一数它多少秒转一圈，猜猜它想看多远。