专栏名称: 中科院物理所
物理所科研动态和综合新闻;物理学前沿和科学传播。
目录
相关文章推荐
51好读  ›  专栏  ›  中科院物理所

“那是鸟啊,伙计!”

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2025-05-13 13:06

正文

请到「今天看啥」查看全文


很多鸟类学家不同意。墨西哥湾北岸的美国人都见识过,从南岸飞来的候鸟群聚集在森林里休息的壮观景象,候鸟必然是从海面上飞来才会累成这样,绕着岸飞的话,随时可休息,不会累。风暴天气里,墨西哥湾里的船的周围会突然出现大量的鸟,这也是候鸟直接穿越海面的间接证据。

鸟类学家乔治 · 洛厄里(George Lowery,1913年10月2日——1978年1月19日)决定用观月法找到直接证据。

乔治 · 洛厄里(George Lowery,1913年10月2日——1978年1月19日),图源:LSU

他在海上和对岸尤卡坦半岛陆地上做了观测,证明候鸟的确飞越了广阔的海面。

洛厄里后来又招募了几十名志愿者同时展开观测,发现了更多有意思的现象。比如,鸟类学家曾认为,候鸟夜间迁徙是白天飞行的旅程的延续,为了多赶点路,而洛厄里研究却发现, 夜间迁徙的候鸟就纯是走夜路。

洛厄里为了更深入了解候鸟迁徙,决定组织一个大项目,招募并培训几千名志愿者,在几百个地点同时展开观测。

1952年10月1日至4日的晚上,2500名志愿者,在从加拿大到巴拿马之间235个观测点上,架起望远镜并朝向月亮,认真观测和记录候鸟飞行数据。

在那个没有互联网的时代,组织起这项活动本身就是伟大的成就。当时还没有公众科学 (citizen science) 这个术语,它的定义是"公众参与的科学研究",包括非职业的科学家、科学爱好者和志愿者参与的科研活动,范围涵盖科学问题探索、新技术发展、数据收集与分析等。洛厄里因这项活动成为公众科学的先驱者之一。

志愿者按要求填写好了观测数据表格,邮寄到了洛厄里的办公室,堆成一座纸山。

洛厄里接下来要解决的难题是处理数据。那时候没有计算机,数据都是纸质的,且是手写的。

洛厄里与他的研究生和工作伙伴鲍勃·纽曼 (Bob Newman) 花了14年的时间,才完成全部的数据处理,最终在1966年发表了论文 (The Auk, 1966, 83, 547–586)

洛厄里与纽曼论文中的两个插图

他们给出了跨越北美大陆的候鸟迁徙模式及其与天气的关系。这项工作非常轰动,影响了未来几代人对候鸟迁徙的研究。这是今天借助卫星才能做到的事情,他们用人海战术做到了。

这是洛厄里观月法研究的巅峰,也是绝唱,因为鸟类学家开始采用一项新技术——雷达。

SAIXIANSHENG
雷达天使 ‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

雷达是用无线电波的反射信号发现目标并测定其位置、速度、形状的电子设备,早期用作军事用途。在第二次世界大战爆发前,英国海岸就部署了雷达,用来探测来袭的德国飞机。

雷达原理的示意图。图源:wikicommons

雷达操作员如果探测到飞机,屏幕上就有个点以确定的速度和轨迹运动。但雷达操作员总能探测到一些奇怪的信号,在屏幕上时隐时现,还像无头苍蝇一样乱飞,有时在屏幕上连成长线,换算到真实长度,会达到50公里。这些信号令人百思不得其解。有时,战斗机升空查看却一无所获。这些无法识别的信号,雷达操作员称之为“天使”。

识别出“天使”信号的,是在雷达站为战争服务的鸟类学家戴维·赖克(David Lambert Lack,1910年7月16日—1973年3月12日),他当时正巡查各雷达站,在某个雷达站遇到自己当年在剑桥的同学、昆虫学家乔治·瓦利(George C. Varley,1910——1983)。 瓦利向赖克描述了“天使”信号,赖克听完,立即就给出答案:“那是鸟啊,伙计。”

戴维·赖克(David Lambert Lack,1910年7月16日—1973年3月12日),英国演化生物学家,研究方向为鸟类生态学和行为学。图源:wikicommons

赖克的观点没人信,他和瓦利决定一起给出确定的证明。 他们说服一位军官将一只死去的海鸥绑在气球上,并将其放飞到一座雷达站的上空,证明鸟类确实可以反射雷达信号。

瓦利后来给出了直接证据。1941年9月,他使用一台强大的望远镜,实时跟踪了一个天使信号,从望远镜中发现该信号来自一群塘鹅,这是一种大型白色海鸟。

塘鹅,北大西洋最大的海鸟,翼展最大为两米。图源:wikicommons

战争期间,赖克和瓦利一直用雷达观测鸟。最初,他们只能观测大鸟,如塘鹅等,后来雷达越来越先进,他们用雷达也能观测到小鸟——如椋鸟——的鸟群。

军队中的物理学家不相信他们看到的信号来自鸟,坚持认为怪异的“天使”信号来自电离层的离子云。瓦利说,那一定是羽毛包着的离子云。







请到「今天看啥」查看全文