书城科普读物探究式科普丛书-巨大的天然冰体:冰川
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第7章 冰雪大世界——冰川探索篇(2)

北极有无边的冰雪、漫长的冬季。北极与南极一样有极昼和极夜现象,越接近北极点越明显。北极的冬天是漫长、寒冷而黑暗的,从每年的11月23日开始,有接近半年时间是完全看不见太阳的,温度也会降到-50℃。此时所有海浪和潮汐都消失了,海岸已冰封,只有风裹着雪四处扫荡。

到了4月,天气才会慢慢暖和起来,冰雪逐渐消融,大块的冰开始融化、碎裂、碰撞,发出巨响;小溪出现潺潺流水;天空变得明亮起来,太阳普照大地。五六月份,植物披上了生命的绿色,动物开始活跃并忙着繁殖后代。

北极的秋季非常短暂,在9月初,第一场暴风雪就会降临,北极很快又回到寒冷、黑暗的冬季。在北极,太阳永远升不到高空中。

即使在仲夏时节,太阳升起的角度也不超过23.5°。北极的年降水量一般在100~250毫米,在格陵兰海域可达500毫米。降水集中在近海陆地上,最主要的形式是夏季的雨水。

3.北极点

北极点,即指地球自转轴与固体地球表面的交点。若站在极点之上,你的前后左右,都是朝着南方。你只需原地转一圈,便可自豪地宣称自己已经“环球一周”。

在极点之上,有“原地环行地球”的潇洒,也有“不知朝夕”的麻烦。我们知道,人类把地球按照经度线分成了不同的时区,每15°为一个时区,全球共24个时区,相邻的两个时区相差1小时。而对于极点来说,地球所有经线都收拢到了一点,无所谓时差的划分,也就失去了时间的标准。若在极点进行一场乒乓球比赛,那个小小的球便一会儿从今天飞到了昨天,一会儿又从昨天飞回今天。

要从地形上指出北极点的准确位置,是一件十分困难的事情。

因为北极点上是一些相互碰撞、相互碾压的大堆块冰,这些块冰又以顺时针方向,时停时进地在北冰洋上打圈圈。今天你用来辨别北极点的冰层,明天就可能已经漂远。因此,只有用仪器才能精密地确定北极点的准确位置。

第三节人类探索的足迹

1.中国第一个南极科学考察站-长城站

中国南极长城站于1984年12月31日开建,1985年2月20日建成,以世界着名的长城命名。中国南极长城站是中国在南极建立的第一个科学考察站,是我国为对南极地区进行科学考察而在南极洲设立的常年性科学考察站。

长城站位于西南极洲南设得兰群岛乔治王岛南端,其地理坐标为南纬62°12′59″、西经58°57′52″。长城站所在的乔治王岛,是南极地区科学考察站分布最为密集的区域。全岛面积为1160平方千米,分布有9个国家的9个考察站。

中国南极长城站站区南北长2千米,东西宽1.26千米,占地面积2.52平方千米,平均海拔高度10米。

长城站所在的乔治王岛,是南设得兰群岛中最大的一个岛屿。

全岛85%的面积被冰雪覆盖,所处位置为南极洲的低纬地区,四周环海,具有南极洲海洋性气候特点,被称为南极洲的“热带”。年平均气温-2.8℃,最暖月1月平均气温约1.5℃,绝对最高气温可达13℃;最冷月8月平均气温-7.8℃,绝对最低气温-28.5℃。年降水量为550毫米,年平均风速7.2米/秒,全年风速超过10米/秒的大风天数为205天。处在南极半岛与南美大陆间的多气旋地带,天气变化剧烈,加之这里天气较暖和,降水较多,冰雪的年积累量和消融量都较大,冰流速度较快,冰川进退所反映的气候变化更为明显。

长城站自建站以来,经过3次、5次、13次队扩建,现已初具规模,有各种建筑25座,建筑总面积达4200平方米。

长城站是座很小的科研城,科研人员不仅可以在这里从事气象观测、固体潮观测、卫星多普勒观测、地震观测、地磁绝对值观测、高空大气物理观测等,还可在生物实验室、无线电波传播实验室、地质实验室、地貌和第四纪地质实验室、地球物理实验室和微机房里,进行综合研究、实验、分析和数据处理。

2.中国南极中山站

中国南极中山站简称中山站,是中国在南极洲建立的科学考察站之一,建立于1989年1月26日,以中国民主革命的伟大先驱者孙中山先生的名字命名。

中山站位于东南极大陆伊丽莎白公主地拉斯曼丘陵的维斯托登半岛上,其地理坐标为南纬69°22′24″、东经76°22′40″。中山站所在的拉斯曼丘陵,地处南极圈之内,位于普里兹湾东南沿岸,西南距艾默里冰架和查尔斯王子山脉几百千米,是进行南极海洋和大陆科学考察的理想区域。离中山站不远处有澳大利亚的劳基地和俄罗斯的进步站。

中山站位于南极大陆沿海地带,气象要素的变化与长城站差别较大,比长城站寒冷干燥,更具备南极极地气候特点。中山站年平均气温-10℃左右,极端最低温度达-36.4℃。中山站地区受来自大陆冰盖的下降风影响,常吹东南偏东风,8级以上大风天数达174天,极大风速为43.6米/秒。降水天数162天,年平均湿度54%,全年晴天的天数要比长城站多得多。中山站有极昼和极夜现象,连续白昼时间54天,连续黑夜时间58天。

中山站建站10年来,经过多次扩建,现已初具规模,有各种建筑15座,建筑面积2700平方米,其中包括办公楼、宿舍楼、气象楼、科研楼和文体娱乐楼,以及发电楼、车库等。

站上生活用品齐备,可以满足考察队员的工作和生活需要。每年可接待度夏考察人员60名、越冬考察人员25名。队员宿舍内配备有多功能软床、沙发、写字台、衣柜等,室内温度适宜,常年可保持16℃~20℃。中山站与长城站一样,也建有污水与垃圾处理系统。发电机安装有消烟和减噪声设备,可减少发电机的废气排放,防止污染大气环境。

中山站设有实验室,配备有相应的分析仪器设备,可供科学考察人员对现场资料和样品进行初步分析研究。站上的气象观测场、固体潮观测室、地震地磁绝对值观测室、高空大气物理观测室等,均配备有相应的科学观测设备和仪器。中国南极考察队员在中山站全年进行的常规观测项目有气象、电离层、高层大气物理、地磁和地震等。

3.冰穹之巅的南极昆仑站

南极昆仑站是我国第一个南极内陆科学考察站,同时也是我国第三个南极科考站,是2009年1月27日在南极内陆冰盖的最高点冰穹A地区胜利建成的。“中国南极昆仑站”,这个名字是网络征集的站名。一是因为“昆仑”在我国历史文化中具有重要意义;另外,该站建在南极大陆的最高点,而“昆仑”则意味着高山,象征着制高点。

之所以选择冰穹A地区建站,是因为冰穹A地区是国际公认最合适的深冰芯钻取地点;同时,冰穹A地区可以监测和检测到全球平均大气环境,得到可用于改进全球大气环流模式的有关参数;此外,冰穹A位于臭氧层空洞中心位置,是探测臭氧层空洞变化的最佳区域。

我国南极长城站、中山站都在南极大陆边缘地区。25年来,我国南极考察也大都在这些区域展开。内陆昆仑站的建成,将实现我国南极考察从南极大陆边缘地区向南极大陆腹地的跨越。

目前,世界上共有28个国家在南极建立了53个科学考察站,绝大多数考察站都建在南极边缘地区,只有美国、俄罗斯、日本、法国和意大利、德国这6个国家在南极内陆地区建立了5个内陆科考站。昆仑站的成功建立,标志着我国成功跻身国际极地考察的“第一方阵”,成为继美、俄、日、法、意、德之后在南极内陆建站的第7个国家。

海拔4093米的冰穹A,是南极内陆冰盖的最高点。它与经线交汇的南极极点、全球温度最低的南极冰点、地球磁场南极的磁点并称为南极科考的四大“必争之点”。矗立在南极“冰盖之巅”的中国南极昆仑站,在苍穹下显得格外靓丽鲜艳。

目前,建成的昆仑站主体工程的建筑面积为236平方米,包括生活区和科研区,可供15~20人进行夏季科考。根据规划,3~5年后,昆仑站将逐步升级扩建到558.56平方米,成为满足科考人员越冬的常年站。

4.中国首座北极科学考察站-黄河站

神秘的南极和北极,天寒地冻,冰雪皑皑,对人类居住的蓝色星球有着很深的影响。自古以来,地球两极就吸引着无数人的目光。

继探险时代之后,美国、俄罗斯、法国、英国等国家先后在两极建立了众多科学考察站。这些探险和考察活动极大丰富了人类发展的文明史。

北极黄河站是中国首座北极科考站,于2004年7月28日成立。

北极黄河站位于北纬78°55′、东经11°56′。它处于挪威斯匹次卑尔根群岛的新奥尔松地区,是我国继南极长城、中山两站后的第三座极地科考站。

与黄河站为邻的有挪威、德国、法国、英国、意大利、日本、韩国的科考站。黄河站落成后,成为北极地区的第8座国家科学考察站。

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。这座小楼建于20世纪40年代,是混凝土结构,非常坚固。中国北极站的二层小楼,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。在小楼的顶部有五个小“阁楼”,那是北极科学考察中重要的设施-光学观测平台。最值得称道的是,北极黄河站拥有全球极地科考中规模最大的空间物理观测点。

中国北极科考站的建立,为我国在北极地区创造了一个永久性的科研平台,这为解开空间物理、空间环境探测等众多学科的谜团提供了极其有利的条件。北极建站后,中国科学家还将建立中国北极卫星常年观测站。

第四节探索两极

1.南极为什么比北极寒冷

南极气温比北极低,年平均温度要低26℃,在冬季则低44℃。

同样位于地球的两极,为什么气温却有如此大的差别呢?

第一,我们知道南极拥有世界上最大的冰盖,这巨大的冰盖使之成为世界上的第一大“冷源”,它终日散发着寒气,冷却空气。

第二,白色的南极冰盖像一个巨大的反光镜,将接收到的太阳辐射绝大部分都反射回空中了。而北极由于不具备像南极这样规模的冰盖,也就不会散失掉巨大的辐射能。第三,南极是大陆,在它的周围,围绕着茫茫的南大洋。南大洋的绝大部分时间是被海冰封冻的,有些甚至长年不化,大大阻碍了海水与空气之间的交换,因此,南极四周的海面始终保持着较低的温度。而北极是海洋,周围环绕的是陆地。这个根本的区别导致了两者很大的不同。

我们知道,大陆吸热多,但散热也快,所以,南极大陆的储热能力很差。而北极是海洋,海水的储热能力远远超过了南极大陆。所以,这个地形上的差异导致了南极比北极寒冷得多。第四,南极是世界的风极,那里连绵不断的大风最终也能导致极度的寒冷。

最后,还有一个很重要的原因,在南纬40°~60°有很强的西风环流,南极地区的周围形成了一个极其特殊的风的“屏壁”,从而大大阻碍了热带地区的暖气流进入南极洲。同时它的海流也环极绕行,不受大陆所阻。然而北冰洋则不同,它的风和海流都被限制在一个内洋盆中。北冰洋虽然是一个大陆包围的海洋,但在格陵兰岛东面的格陵兰海和挪威海形成了这种大陆包围的一个大豁口,成为大西洋进入北冰洋的一个主要通道。总之这种地形,尤其是在冬季,有利地促进了暖空气从大西洋向北的运动。地形决定了它们各自的气流和洋流,而这种不同,又加强了两极地区气候的根本差别。

2.南极的冰为何比北极的多

南极和北极是地球上纬度位置最高的地方,终年积雪覆盖,异常寒冷。而南极比北极要冷得多。不仅如此,南极的冰层平均厚度为2000米,最厚的地方超过4000米,而北极的冰层只有2米~4米厚。南极和北极同处地球两极,纬度相同,接受太阳照射的角度和时间也相同,为什么南极的冰要比北极的多呢?

南极有一块很大的陆地,面积约为1240万平方千米,陆地储热的能力差,无法将夏季获得的热量有效地储存起来,在接受热能的同时又将热量辐射掉了,所以南极冰多。南极大陆上的冰川有20多万座,它们缓慢地移动,四周的海岸断裂成巨大的冰块,漂浮在水里,这些冰川就似一个个围绕南极大陆的岛屿。而北极地区主要是海水,海水能够储藏较多的能量,然后再慢慢把热量释放出来。因此北极比南极气温高,冰层也就薄,所以南极的冰比北极的多。

3.南极圈和北极圈

南极圈即南纬66°34′纬线圈。这是南半球上发生极昼、极夜现象最北的界线。南极圈以南的区域,阳光斜射,虽然有一段时间太阳总在地平线以上照射(极昼),但正午太阳高度角很小,因而获得太阳的热量很少,为南寒带。

南极圈是南温带和南寒带的分界线。

南极圈附近因无地形阻拦,盛行西风,多温带气旋,又有海冰漂浮,海象非常凶险。西方航海界因此有种说法:咆哮的南纬40°,狂暴的南纬50°,尖叫的南纬60°。

北极圈即北纬66°34′纬线圈。这是北半球上发生极昼、极夜现象最南的界线。北极圈以北的区域,阳光斜射,正午太阳高度角很小,并有一段时间是漫长的黑夜(极夜),因而获得太阳热量很少,为北寒带。

北极圈是北温带和北寒带的分界线。