
飛機誕生不久,人們就給它裝上了磁羅盤,讓它來指示航向。起初,磁羅盤的性能并不可靠,它往往在高緯度地區變得“癡癡呆呆”,毫無反應。
有一次,一架小型飛機飛進了北極圈的上空,駕駛員突然發現磁羅盤失去了靈敏性,無論怎么調整航向,羅盤的指針都只有一點兒偏移。“糟糕,迷航了!”駕駛員驚恐萬分,試圖找到正確的航線,但是在白茫茫的冰原之上,怎么能分清方向呢?眼見燃油就要耗盡,飛行員只好把飛機迫降在雪地上。
為什么到北極附近,磁羅盤就失去了作用呢?
原來,地磁場的兩極就在地球兩極的附近,飛機進入兩極地區時,磁羅盤的指針被磁極牢牢地吸引向下,就失去了往日精確指示方向的作用。在這種情況下,要選擇正確的方向,必須改用其他的方法。
一個辦法就是采用偏振光羅盤。
人的眼睛是覺察不到偏振光的,只有借助專門的儀器才能觀察到。但是,自然界的許多生物,如蜜蜂、螞蟻、甲蟲、水蚤等,都能看到偏振光,并利用偏振光來導航。
百花盛開的時節,蜂箱里總是先飛出一些蜜蜂來尋找蜜源。它們是偵察蜂,每當找到了蜜源,總要先觀察一下太陽的位置,然后飛回巢中,在工蜂們面前跳起與太陽位置有關的舞蹈。
當蜜源在蜂巢和太陽的連線上時,它跳起8字形舞;當蜜源、蜂巢和太陽的連線形成一定角度時,蜜蜂舞蹈中的直跑方向也偏離相應的角度;當蜜源在蜂巢和太陽的連線的延長線上時,它也跳起8字形舞,但雙環連弧是向下的。
這樣,蜜蜂風雨無阻的導航之謎就揭開了。晴天,它依據太陽光來確定方向,而陰天不見太陽時,它是利用特有的“偏光羅盤”來確定太陽的位置。
蜜蜂的“偏振光羅盤”在眼睛里。它的復眼由6000多個小眼組成,每個小眼有八個感光細胞,排列成輻射狀。這些小眼能感覺偏振光,6000多個“偏振光片”就形成了蜜蜂精巧的偏振光羅盤。
沙漠螞蟻也是利用偏振光定向的能手。為了尋找食物,沙漠螞蟻離開洞穴后,常常到處轉來轉去,一旦獲得食物,它就能筆直地返回巢穴。如果在它返回的路上,讓沙漠螞蟻通過各種顏色的濾光片來觀察天空,那么,波長為0.41微米的紫外光會使螞蟻東跑西竄,迷失方向;如果使天空光去掉偏振,螞蟻也會迷途難返。這說明,沙漠螞蟻正是利用偏振紫外光來辨識方向的。
利用蜜蜂、螞蟻的偏振光導向原理,人們制成了偏光天文羅盤。即使在陰雨天氣,飛機和船舶也能根據太陽的方位自動地測定航向,就是到了南北極附近的高緯度地區,人們也不用擔心磁羅盤失靈了。