作者:丁佳 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2018/2/6 16:54:59
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苦寒地成世外桃源:120度子午线上“黄金链”

 

“那里车进不去了,得走上去。”

大巴车停在了北京昌平十三陵德胜口村附近的一条山沟沟里,顺着科研人员指着的一条土路,人们顶着十三陵刺骨的冷风,开始往山坡上爬。十几分钟后,一座富有年代感的低矮小楼,出现在大家面前。

这里是中国科学院地质与地球物理研究所北京空间环境国家野外科学观测研究站北京主站,在过去30多年时间里,它与其他三个“兄弟”子站一道,构成了一道跨越中国南北的“黄金链”。

天上的“无影手”

我们普通人看天空,看到的是白云蓝天,日月星辰。但在科学家眼中,天空可不像看上去那么平静,它无时无刻不在发生着剧烈的变化,进而深刻地影响着人类赖以生存的地球。

而这一切,尤以电离层最为典型。电离层是一个环绕地球的带电粒子层,含有相当浓度的电子和离子,高度一般距离地面60~1000千米。

电离层变化的主要驱动力来自太阳活动。中科院地质与地球物理研究所地球与行星物理中科院重点实验室副主任刘立波告诉《中国科学报》记者,“虽然对于地面上的我们来说,太阳看上去并无变化,但其实它并不‘老实’,非常‘调皮’,如果我们从太空中观测太阳,会看到持续的活动,包括光线、粒子和磁场的爆发等等。”

当太阳风暴的能量注入到电离层时,电离层就会有所反应。在电离层急剧变化期间,无线电通讯经常受到严重破坏,甚至破坏输电网,给国民经济、人身安全造成极大危害。

而地面的上的温室效应也会对电离层带来影响,从而影响高空的空间环境。

“大气的稠密度会影响卫星、空间碎片等的运行轨道,一旦运行轨道变化,将可能对我们的空间站、卫星等带来不可预测的威胁。”刘立波说,“所以我们必须要对电离层进行密切的监测,这对民用和军事都至关重要。”

四大“眼线”串起“黄金链”

上世纪八十年代初,我们国家迎来了科学的春天,这时,中科院地质与地球物理研究所的科学家们思考着如何推动我国地球物理科学观测研究的进步,最有效地观测我国上空地磁场和高空大气的变化与扰动传播,科学家们思来想去,决定在地面上布设几个“眼线”。

1985年,研究所在昌平建设了北京野外科学观测研究站,并在此后十余年间,沿东经120度子午线附近,从我国大陆最北端到最南端,纬度间隔约10度均匀布局,先后在漠河、武汉和三亚建设了三个子站。

“从地理位置上看,这几个台站的观测范围经过了东亚电离层异常区域、蒙古地磁场异常区域等多个重要区域,跨越中纬与低纬地区,可以说是观测研究地球空间环境现象的一条‘黄金链’。”中科院地质与地球物理所研究员、空间环境探测实验室原主任宁百齐说。

在观测研究内容上,这条观测链以空间环境中涉及的磁层、电离层、中高层大气以及地球磁场为主要观测和研究对象,具有同时观测我国空间环境不同经纬度变化、不同空间层次和不同观测参量的能力。

如今,在这条“黄金链”的支撑下,科学家得以开展空间物理研究和空间天气预报模式研究,以及相关的空间技术应用研究,对我国空间和国防工程应用发挥了重要作用。

但是,仰望星空不总是一件浪漫的事。

在“神州北极”仰望星空

在我国北方边陲漠河,夏天很短暂,冬天却很漫长,最低温度经常在零下40度以下。上世纪80年代,漠河站一年经费只有2万多元,冬天地磁观测房间里没有暖气,仪器要开机工作,要先用电灯泡烤一烤。

可是,仪器至少能用上“电暖气”,待遇比人好。台站工作人员在室外走上一圈,进来全身都是白的,却只能烧点柴火取取暖。

“那时候当地老百姓形容我们台站人员远看像捡破烂的,近看像要饭的,仔细一看原来是科学院的”。宁百齐自嘲地说。

野外观测要长期坚守,很是寂寞。但一代代科研人员从未放弃,他们要在中国的最北端,建成一座现代化的地球物理野外台站。

在科研人员的坚持和呵护下,漠河站慢慢发展壮大,成为中科院日地空间环境观测研究网络骨干台站、国家重大科技基础项目“子午工程”重要台站、国际电离层无线电观测网站点,积累了大量观测数据,支撑产出了一批重要的研究成果。

漠河站的观测条件也在中科院支持下逐步改善,安上了公共暖气、自来水,观测设备更加自动化,科研人员再也不需要穿着军大衣、趴在地上观测天空了。

但他们的心仍然火热,能做的事情也更多了。在国家项目的支持下,科研人员目前正在漠河调试自主研发的地面电磁探测装备。“我们要测试这些新的国产仪器装备在极寒条件下的运行情况,仪器的可靠性与稳定性,以其尽快打破国外的技术垄断与封锁。”中科院地质地球所副所长底青云说。

宁百齐还记得自己1997年第一次到漠河站的那一晚,天空黑洞洞的,银河系群星璀璨,一颗彗星挂在天上,将他的心全部照亮。

边塞苦寒之地,在那一刻成为世外桃源。

 
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