電磁波王國的「巨人」

電磁波的波長有長有短，那麼有沒有比地球直徑還長的電磁波呢？

地球

的腦電波

地球直徑約為1.3萬千米，但是頻率為3赫茲到30赫茲的電磁波，其波長就會達到1萬千米到10萬千米！超過了地球的直徑。這種極低頻率的電磁波就像是電磁波中的巨人，小小的地球，一步就跨過去了！可以想像，地球這麼大的障礙物對於電磁波「巨人」來說，根本算不上什麼障礙物。這很容易理解，一塊石頭，對於我們來說，一步就邁過去了，不算障礙，但是對於小小的螞蟻來說，要爬過去，可就費勁了。

值得一提的是，地面與大氣電離層之間的這一圈空間，恰好形成了7.8赫茲的電磁波能夠共振的空腔，而這個頻率的電磁波波長恰好是地球圓周的長度，這種電磁波一步就可以繞過整個地球，並在地球與電離層之間不斷穿梭震蕩，因此地球周圍相當於被這種極低頻的電磁波包圍著。

這種極低頻電磁波是雷電或地震產生的，雷電的襲擊會導致大氣層中的電子震動起來，從而引發出3到30000赫茲的電磁波。這其中尤其7.8赫茲的電磁波會一圈又一圈地環繞地球很長時間。

有意思的是，人類的腦電波頻率也在極低頻範圍內，例如大腦產生的α波頻率是8到13赫茲，人類在思考的時候，大腦被這種極低頻電磁波包圍，不時還有「思想火花」冒出。而地球則經常被這種極低頻的電磁波包圍，時常會有閃電出現。這讓人感覺地球好像也在思考呢。

電磁

波「巨人」輕易鑽入海洋深處

極低頻電磁波不僅縈繞在地球周圍，可以到達地球的各個角落，而且它穿透地下的能力更強。

但是，一般導電物質會對電磁波產生屏蔽作用，一是通過表面的反射將大部分電磁信號反射掉，二是沒有反射掉的電磁波進入屏蔽層後，與導電物質相互作用，電磁波就會被干擾掉。由於海水的導電性，海水會屏蔽普通的電磁波，因此水下的潛艇很難通過普通的方式與陸上指揮中心通訊。

但是極低頻電磁波波長太長了，在這個電磁波巨人看來，海洋這麼大的水域一步就跨到邊了，因此海水表面無法把它反射回去，它通過邊緣，很容易就進入海水中。不過它在海水中的傳播會損失能量，無法到達很深的海底，但能夠把信號傳播到水下200米深的地方。

因此，自1970年代，美國海軍就設立了巨大的水下天線，用極低頻電磁波進行潛艇和陸上之間的通訊。

想利

用電磁波「巨人」不容易

但是用極低頻電磁波通訊還有個最大的困難，接收這種信號需要異常巨大的天線！

例如幾十赫茲的電磁波，其波長就有5000千米的樣子，發射和接收這種電磁波的天線至少需要幾百千米長才能有效地發射或接收到信號，這容易理解，小的發射天線振動頻率勢必太快，是沒法產生頻率很低的電磁波的。而對於接收天線來說，如果很短的話，電磁波巨人就會輕易繞過去，與天線碰到的機會很少，也就很難被天線接收到。但是要在地球表面豎起這麼高的天線是不可能的，不管什麼材料組成的天線，都無法達到這麼高，否則就會被自身的重力壓碎。

經多方研究之後，美國海軍想出另一個辦法，在地面上扯出很長的電線——地面天線來發射這種電波，並分別在威斯康星州和密歇根州設立信號發射站，採用的天線是22到45千米長的電線連接起來的，由於電能損耗大，用這麼龐大的系統發射信號，需要好幾個發電站為它供電。

即使這樣，水下潛艇由於無法安裝很長的天線，因此能夠接收到的信號也是很有限的。只有在緊急時刻，地面指揮中心才用這種電磁波巨人發射諸如「上浮接指令」之類含義的幾個簡單詞語，隱藏在海中角落的潛艇就會上浮到距離水面幾米的位置，之後，地面指揮中心利用正常的電磁信號（波長只有幾米到幾百米）與潛艇進行信息傳遞。

目前來看，電磁波「巨人」的貢獻還有限，不過說不定隨著科學的發展，它們會有新的貢獻呢。

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