中国的极地科学考察事业

1、 / 5中国的极地科学考察事业我国极地科学考察起步于 80 年代初期，与早期先进国家差距一个世纪。自1984 年我国首次组队开展南极科学考察并成功建立我国第一个南极科学考察基地中国南极长城站（南纬62 13，西经58 58，距北京距离约15701 千米）至今，已走过了 20个年头。继 1985年建成长城站后，又于 1989年 2 月在东南极大陆的拉斯曼丘林地（南极圈内）成功建成第二个常年科学考察基地中国南极中山站（南纬69 22，东经76 23，距北京距离约12553千米）。我国已在北极建成了中国北极科学考察站。在不久的将来，我国还将在南极内陆冰盖上建立科学意义更深远的第三个考察站。从 198

2、4 年至 2004 年的 20 年中，我国以长城、中山两个常年考察站和极地科学考察船作为考察基地，广泛开展了极地气象学、地质与地球物理学、海洋学、生物学、高空大气物理学、测绘学、环境科学和人类医学等多学科考察，取得了令世人赞叹的科研成果，培养了一大批极地科研人员和后勤技术队伍，通过他们的艰辛工作和拼搏奉献，在短短的 20 年中使我国的极地科学考察研究工作跨了三大步，将100 年的差距缩短到了零的距离。不可接近的 DomeA南极是一块被厚厚冰盖所覆盖的大陆。 DomeA 是南极内陆距海岸线最遥远的一个冰穹，也是南极内陆冰盖海拔最高的地区，最高海拔4 0 3 9米，气候条件极端恶劣，被称为 “不可

3、接近之极” 。从科学考察价值和极地话语权角度来看，南极一共有四个必争之点：极点、冰点、磁点和高点。其中三个点已经被美国、法国、前苏联抢占 美国占据 南极点”，建立了阿蒙森 斯科特站；法国占据 南极磁点”，建立了迪蒙 迪维尔站；前苏联占据 “南极冰点 ”，测到了零下89 的全球最低气温，建立了东方站；现在，人类在南极仅剩有一个点，那就是：DomeA。DomeA是南极内陆距海岸线最遥远的一个冰穹，也是南极内陆冰盖海拔最高的地区，最高海拔4039米，气候条件极端恶劣，被称为 “不可接近之极”。从科学考察价值和极地话语权角度来看，南极一共有四个必争之点：极点、冰点、磁点和高点。其中三个点已经被美国、法

4、国、前苏联抢占 美国占据南极点”，建立了阿蒙森 斯科特站；法国占据 南极磁点”，建立了迪蒙 迪维尔 站；前苏联占据 “南极冰点”，建立了东方站；现在，人类在南极仅剩有一个点，那就是：DomeA。据介绍，东南极冰盖以 DomeC DomeBDomeA DomeF为分冰岭，其中DomeA 是这一分冰岭的最高点，占据最重要的位置。与国外已开展工作的DomeF等地点相比，DomeA地区的冰盖是原始堆积形成的，储存着全球的气候和大气环境信息。DomeA 地区也是南极冷源的中心区，可望获得近期地球表面的最低温度，在这里能够观测到在地球其他地区无法观测到的气候环境变化信息与特殊的自然现象。因此， DomeA

5、 在科学上的意义是地球上其他任何科学观测站所无法代替的。 “中国北极科学考察站今天正式投入运行。 ”随着红绸的飘落， “中国北极黄河站” 的铜牌在北冰洋的阳光中显得格外耀眼。28 日，中国北极黄河站落成仪式在北纬 78度 55分的挪威斯匹次卑尔根群岛北极科考基地 新奥尔松举行。中国人的目光，再次转向北方。地处北纬 78 度 55 分的斯匹次卑尔根群岛逐渐引起人们的关注。从二三百年前起，被巴伦支海、格陵兰海和北冰洋包围的斯匹次卑尔根群岛就是北极地理大发现的重镇。群岛上的新奥尔松，更是人类进军北极点的出发地之一。 16 世纪，荷兰探险家发现了这里；之后，无数北极探险家都曾踏足这里； 20 世纪 2

6、0 年代，美国人、挪威人、意大利人先后从这里驾驶飞机或飞艇飞跃北极点。进入20 世纪后半期，新奥尔松更是成为科学考察的重镇之一。挪威、英国、法国等7 个国家先后在这里建立了常年科学考察站。尤其值得一提的是，我国在20 世纪 20年代签署的斯匹次卑尔根群岛条约，为我国在群岛建站创造了可能，这一条约规定，签约国均有权在群岛上进行考察和开发活动。雪山和海湾目睹了中国来访者的身影。 2001 年到 2003 年，中国科学家和有关部门的工作人员几次来到这里考察。几经选择，国家海洋局最终确定了站址。一是因为这里至今少人居住，人类干扰较少，是一个科学研究的天然实验室；二是这里是一个国际平台，便于国际交流。不

7、落的极地阳光里，绛红色的两层小楼显得格外肃穆庄严。中国极地考察事业的见证人、 65 岁的武汉大学鄂栋臣教授激动地说： “长城、中山建站以及首次北极科考，加上这次北极建站，中国极地事业的四个里程碑我都赶上了，我相信，中国的极地事业将蒸蒸日上，中国人将越来越走向世界。 ”走进中国北极第一站五星红旗、中国结、河北石狮、宁夏 “黄河石 ” ,7月 28 日，当这些深深打着 “中国 ”烙印的物品齐聚新奥尔松地区 北纬 78度 55分、东经 11 度 56分的挪威斯匹次卑尔根群岛北极科考基地上时，一个值得所有中国人铭记的日子诞生了 我国第一个常年北极科考站 “中国北极黄河站”正式落成。中国北极站所 “驻扎

8、” 的站房，是一座总面积约500 平方米的斜坡顶二层独栋小楼 “黄河站是北极地区的第 8座国家科学考察站。 ”中国北极站的首任站长、中国极地研究中心副主任杨惠根博士这样告诉记者， “目前，与中国北极科考站为邻的有挪威、德国、法国、英国、意大利、日本、韩国的科考站。 ”中国北极站所 “驻扎 ”的站房，是一座斜坡顶的二层独栋小楼，与其他 7个国家科考站的距离都不远。总面积约 500 平方米，实验室、办公室、阅览休息室、宿舍、储藏室一应俱全。黄河站的顶部有5 个小 “阁楼 ” ，是北极科学考察中重要的设施 光学观测平台。透过透明的 “阁楼 ”顶部，科学家坐在屋里就可以获得空间物理、极光等观测的数据。

9、值得一提的是，中国北极站拥有全球极地科考中规模最大的空间物理观测点，屋内装备有3个三波段极光全天空CCD成像仪。除观测平台外，科考站内还建有多个实验室，其中包括有上下水设备的湿实验室和没有上下水设备的干实验室，以用于不同类型的实验。科考采集的样品，无论是来自海洋，还是来自陆地，都可以在站内进行实验研究。新奥尔松是到北极点的桥头堡，这里是研究高空大气物理，尤其是极光的理想之地之所以选择在新奥尔松建立中国北极站，原因有多个方面，据杨惠根介绍，首先是根据斯匹次卑尔根群岛条约，该群岛是我国在北极圈内建立常年科学考察站的唯一选择。其次，新奥尔松是到北极点的桥头堡，是理想的国际北极合作研究基地，便于开展国

10、际合作研究与交流，共享必要的野外作业实验条件和观测数据资料。再次，这里是极隙区，是研究高空大气物理尤其是极光的理想之地。最后，斯瓦尔巴德群岛是世界上保持原生自然的最后几个岛屿之一，新奥尔松由大峡湾、冰川、冰碛岩、冰川河流、山和一个典型的苔原生态系统所包围，其地形地貌、地层系统、生态环境的复杂多样性，为海洋、大气、冰川与海冰、生物生态、地质、大地测量等学科的研究提供了天然的场所。对极隙区的了解直接关系着航天器的飞行安全，而极地正是了解极隙区的好地方什么是极隙区？为何说它是研究高空大气物理尤其是极光的理想之地？杨惠根给记者解开了这个谜：对极隙区的了解直接关系着航天器的飞行安全，而极地正是了解极隙区

11、的好地方。在空间物理学中，地球空间包括地球磁层、电离层和中高层大气。其中，地球磁层是由太阳风与地球磁场相互作用形成的。地球磁层的形状像一个羽毛球，其向着太阳的一侧呈一椭球面，其背阳的一侧是拉长向外略张开的圆筒形，称为磁尾。太阳风是太阳粒子的辐射流，它以每秒数百公里的速度飞向地球。一般情况下，太阳风等离子体是不易进入磁层的，只有在地球封闭磁力线和张开磁力线分界的漏斗形区，才可冲入磁层及电离层和高层大气。这个太阳风所突破的漏斗区就称为极隙区。极隙区是一个非常重要的区域，因为太阳风的离子体一旦由此冲入地球磁层，就可能引起地球空间环境剧烈的变化。杨惠根举了一个简单的例子，空间飞行器的控制程序都是二进制

12、的，也就是“0和”“ 1的反复累加。如果一旦受太阳”粒子影响，就会引起单离子反转现象，也就是“ 0变成”“ 1，而” “ 1变成” “ 0，这将”导致空间飞行器的控制程序紊乱，引发坠落。事实证明，大多数空间飞行器出事故，都在极隙区，因为极隙区是所有围绕地球两极运行的极轨卫星的必经之地。在一天当中，南北两极约有4 个小时处于极隙区，在极地有长期观测点就为科学家了解极隙区提供了非常方便的条件。北极黄河站几乎与南极中山站处于同一磁纬度上，在各国的空间物理学观测中，这是绝无仅有的建成后的北极黄河站几乎与南极中山站处于同一磁纬度上，这个自然条件对于空间物理学研究来说简直是求之不得。在当今各国的空间物理学观测中，这个条件完全可以说是绝无仅有的 杨惠根一席话，让记者窥见了两站遥相呼应的秘密。地球是一个巨大的磁体，磁力线从南北两极发出，形成无数个闭合的磁力线圈，地球就被这些无形的磁力线弧包围着。而外层空间的高能粒子一旦被地球磁力线 “捕获” ，就会沉降在两极地区，神秘的极光也就在这个过程中形成。高能粒子被捕获后，就会形成一种特殊的现象“ 磁共轭 ” 。在 “磁共轭 ”现象中，粒子会围绕着磁力线在南北两极之间反复