本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
上週五晚,以波士頓馬拉松爆炸案開始的 ужасная 一週終於有了一個令人欣慰,卻又令人心情沉重的結局。馬拉松和麻省理工學院 ужасных 恐怖事件的最後一名嫌疑人在一場極其危險的捉迷藏遊戲中被逮捕。
為了幫助將焦哈爾·察爾納耶夫繩之以法,官員們利用了我們通常看不見的東西——熱量。
照片(和影片)就像這些一樣,突顯了偵查技術已經發展到了何種程度。具體來說,察爾納耶夫是在安裝在警用直升機上的 FLIR(前視紅外)攝像頭的幫助下被識別出來的。但是,這種看似 X 射線般的視覺是如何工作的?所謂的 бомбер 嫌犯有可能躲過這隻看似全知全能的眼睛嗎?
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你看不見的東西會暴露你
紅外 (IR) 輻射能夠穿透許多幹擾物,例如煙霧、霧氣或船篷,因為它由長電磁波組成。看看電磁波譜,您會看到紅外線的波長比可見光更長(就在可見光之前——infra,在紅色光之下)。正如我們從熱影像中看到的那樣,熱量恰好將其大部分能量以紅外線的形式散發到宇宙中。事實上,如果您將某物加熱到足夠高的溫度,這些長紅外波長會更緊密地聚集在一起,直到一些波長滲入可見光譜。這就是為什麼您可以將某物加熱到“發紅光”的原因。繼續加熱,它會發出藍光,遵循相同的光譜。(請注意,大多數彩色熱影像都反轉了此比例。這是因為將較紅的區域視為較熱的區域更直觀。)
因此,當您檢視紅外影像時,您實際上並不是“看穿”任何東西。紅外線只是另一種電磁輻射,它恰好能夠穿透您的相機聚焦的材料。當警察“看穿”察爾納耶夫藏身的船篷時,他們看到了他,是因為他身體發出的長波長穿透了船篷材料,而不是某種超人般的 X 射線視覺。
但是,由於用紅外線看到某人或某物需要輻射穿透它和攝像機之間的任何東西,因此必然存在一些材料可以有效地阻擋紅外線。躲在這樣的材料後面會讓你對看到看不見的東西的相機隱形。
無處可逃,一處可藏
玻璃,特別是您家中使用的那種玻璃,旨在阻擋紅外輻射。保持所有熱量對於降低取暖費用非常重要。將紅外攝像機對準大多數玻璃,它會嚴重扭曲,甚至完全阻擋來自玻璃後面的任何紅外輻射。您將獲得玻璃的相對錶面溫度,僅此而已。
您可以很容易地證明這一點。首先注意這個影片中,車窗升起和車窗降下時,您可以看到的物體之間的差異(攝像機與用於抓捕波士頓 бомбера 嫌犯的 FLIR 技術相同)。接下來,找到一種發出近紅外輻射(波長較短,接近可見光)的裝置,例如您的電視遙控器。它傳送的訊號對您來說仍然是不可見的,但我敢打賭您可以隔著窗戶換頻道。您的遙控器發出的較短波長可以穿透玻璃,而 FLIR 無法穿透乘客車窗。(這部分解釋了為什麼您的汽車在夏天會變得如此 нечестиво 熱;玻璃會捕獲紅外輻射!)
如果察爾納耶夫想躲避紅外攝像機,他不可能選擇更糟糕的地方了。
遮蔽您的熱訊號的理想場所將是玻璃溫室。周圍都是旨在反射熱量的玻璃,您將對紅外攝像機(和“捕食者”無人機)隱形。可見光可以進入,但紅外線無法逸出。事實上,這部分解釋了為什麼人類能夠在這個星球上生存。來自太陽的光穿透我們的大氣層,加熱地表,然後熱量試圖逸出。溫室氣體將紅外線反射回地球,將熱量保持在內部——溫室效應。透過用玻璃遮蔽自己並躲在溫室氣體的包圍中,像在馬薩諸塞州沃特敦使用的那種直升機就會失明。
除非他掌握一些關鍵的物理學知識,否則所謂的波士頓 бомбер 嫌犯永遠無法逃脫紅外探測。當然,知道如何遮蔽天空中的“千里眼”有一個關鍵的缺點:將自己置於玻璃後面會將您完全暴露在可見光譜中。而現在他身陷囹圄。
圖片來源: 馬薩諸塞州州警察提供的紅外照片;玻璃後面的紅外照片來自MoistureView。