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第六大洲的秘密 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 0 发表于: 1961-07-13
第7版()
专栏:

第六大洲的秘密 苏联科学院院士 谢尔巴科夫
简单谈谈历史
南极洲,是研究得最不够的一个大陆。目前,一系列国家的科学家们正对它展开一场顽强的进攻,这一场进攻与人闯入宇宙、潜入世界大洋深处,发现地心的奥秘在许多方面是很相像的。近年来,南极洲所以成为地理学家和地球物理学家的注意中心,并不仅仅是由于南极洲上还有一些人迹未到的“空白点”,还有一些山脉和冰原没有名字。人们对地球上这个环境严酷的地区所以如此感到兴趣,原因是深刻得多的。因为,要弄清许多地球物理现象,必须研究受地球各个部分地理位置和受地球自转影响而产生的各种过程。地球的自转形成了各种不同的力场,力场制约着大气圈、水圈和岩石圈中一系列重要现象,而这些力场的中心,正是在两极地区。
因此,在国际地球物理年期间,决定用各地同时观测的方法研究全球的地球物理变化过程的传播规律时,南极地区受到特别重视。南极洲科学考察站的工作计划,包括对宇宙射线、电离层、极光、地电、地震的研究工作,包括重力测量学、地磁学、高空气象学、气象学、冰川学、海洋学、生物学、地质学等方面的研究工作,还包括绘制地图。
1956年1月,苏联第一个南极科学考察队乘“鄂毕号”和“勒拿号”来到南极。一个月之后,命名为“和平村”的苏联第一个南极观测站,在南极洲海岸上落成了。
苏联派第一批科学考察队去南极,是为了完成地球物理年的计划。与苏联一起相互配合、同时开始了研究工作的,有澳大利亚、英国、阿根廷、比利时、新西兰、挪威、美国、法国、智利、南非联邦和日本等十一个国家。
苏联建立科学站的情况
到1961年为止,苏联的考察队在南极大陆上已进行了五次冬季工作,在南极一带的海洋中完成了六次考察。参加考察队的总人数在二千人以上,其中有七百零九人参加了南极大陆上的冬季工作。先后参加野外科学考察和科学资料整理工作的,有四十多个科学研究单位和学校,它们分别属于苏联科学院、海运部、苏联部长会议水文气象观测事务总管理局、地质和矿藏保护部、俄罗斯联邦高等和中等专业教育部等系统。考察队的科学研究工作是按照苏联科学院南极洲研究联合委员会批准的计划进行的。
由于参加冬季工作的人数不能很多,而南极观测工作的科学价值又很高,所以制订计划时规定的工作相当繁重,要完成计划,观测人员就得进行尽可能紧张的工作,担负尽可能多的任务。
按照在国际地球物理年中承担的任务,苏联应在南极洲组织四个科学站。为了满足深入南极洲腹地,更圆满地解决考察队的规定科学题目的需要,实际上先后组织了十二个科学站。在1958年国际地球物理年中工作最紧张的时期,最多时有七个站同时工作。其中一个站工作时间不长,其他六个站连续进行了常年观测工作。
研究人员的勇敢精神
由于南极洲是地球上气候条件最严酷的地区,因此,准确而毫无间断地完成科学工作计划,就要求考察队人员具有特殊的忘我劳动的精神、特殊的勇敢和特殊的纪律性。苏联的“东方”、“苏维埃”、“共青团”三个科学站,位于南极洲大陆中部海拔三千五百米的地区。这三个站的工作人员曾经在人类所遇到过的最低的温度下工作。在南极的漫漫长夜里,这些科学站所在地区的严寒达到零下八十度。在“东方”科学站上,曾经记录下来地球表面的绝对最低温度——零下八十七点四度和零下八十八点三度。
在这样低的温度下,燃油、润滑油、金属、橡胶和其他材料都失去了自己通常的性质:航空汽油点不着了,润滑油变浓;建筑材料、橡胶和金属变得特别脆,很容易碎。严寒使房屋的某些部分时常损坏,科学站的设备时常发生故障。
内陆站的人们,要忍受缺氧、空气高度干燥、低气压等艰苦条件。在极地长夜期间,这些站与外界的联系完全断绝,因为这时空中和地面交通工具在极低的温度下无法工作。海岸站的工作也是很艰苦的,这里,狂风一刻不停地吹,卷起漫天的雪“雾”。在“和平村”科学站,冬季每月平均风速是每秒十七—十八米,即每小时六十—六十五公里。有时,十二级飓风以每秒五十六—七十米的速度(每小时二百—二百五十公里)扑向沿岸的科学站。房屋一直是埋在几米深的积雪中。由于大风的高压,雪一降下来,就立刻被压成结实的硬块,用铁锹都铲不动。只有用斧头劈,用铁棍砸,才能把雪弄成碎块。
极地工作者和海员们在冰层很厚、时常塌方的南极洲海岸上卸船时,表现得很勇敢。各考察队的队员们表现出高度自觉、忠于职守、热爱祖国的范例。极地工作者们为祖国的利益工作着,在最困难的条件下也保持了祖国的传统。1958年5月1日,刚刚建立不久的“苏维埃”科学站的冬季工作人员,在南极洲中部地区举行了五一节的游行。当时,在这个站上是极地的黑夜,温度降到零下七十四度,人们是在毫不熟悉的气象条件下头一次过冬。这里距离海岸基地“和平村”有一千四百公里,与外界完全隔断。但是,这个站的极地工作者们一直保持着勇敢、镇定和信心。
苏联极地工作者利用滑行—履带式列车深入了南极洲内陆,进行了科学研究飞行,对研究这个大陆作出重大的贡献。苏联的滑行—履带式列车在南极洲表面走了一万七千公里以上,在1958年从“和平村”海岸基地开到了大陆中心——“难达之极”,在1959年,开到了南地理极。在苏联作的许多次科学研究飞行中,特别要提出的,是从南极洲印度洋岸穿过南地理极到太平洋岸的不着陆飞行,以及到达“难达之极”的不着陆飞行。
苏联各考察队取得的科学研究成果,没有辜负一切期望,为祖国带来了新的光荣,博得了举世的公认和一致的赞扬。
复盖着南极洲的冰层
苏联派出的南极综合考察队,是研究地球及其上部各圈层(岩石圈、水圈、冰层、大气层和电离层)的各学科现代化合作最好的范例。
在南极的一系列科学研究成果表明,它们对于研究全球发生的许多自然现象是特别重要的。
复盖着南极洲的大冰层,是一个巨大的寒冷来源。大气一般环流问题,以及与之有关的地球各地区长期天气预报问题,不利用南极的水文气象资料是无法解决的。
地球大气高层中的一系列地球物理现象,在南极洲区域变化得最剧烈,因此要求在这个地区进行长期的详细观测。
现代科学日益迫切地要求查明整个地球的构造,首先是地壳的构造,因此,要研究南极洲地质构造。在东南极洲,苏联地质学家研究了远古的岩石形成的低山脉。在这个地区,曾经发生过规模大得惊人的地质变化。还发现了贵重的矿物,这些矿物将来可能被开采出来。此外,还发现了鲸群游弋的新的捕鲸区。
南极水域鲸的数目锐减,对科学界提出了一个极为迫切的问题:研究清楚南极海水的生产效能,寻找利用海中浮游生物为苏联居民取得新的营养品的新途径。
现在,我们可以报告,我们的党和政府交给的任务——不仅研究清楚这块巨大的土地上自然现象的规律,还要研究清楚它的可能的经济潜力,正在顺利执行!
科学发现常常推翻旧概念,创立新概念。在南极洲,情况却往往不是这样。这里没有任何旧的观测资料,在一系列问题上,有根据的科学概念根本就不曾有过。因此,在从前人迹未到的区域中,每一个观测结果都是一个发现。
巨大的冰层是南极洲地区的主要特点,这个特点规定了南极洲的许多性质,在冰层中隐藏着重大的秘密。这个面积比欧洲或澳洲还大的冰层的性质,它的运动情况和温度,在几年之前我们是一无所知的。现在,虽然仅仅进行了五年的研究工作,我们在这方面的知识范围就已经起了决定性的变化。从海岸到南地理极和“难达之极”(南极洲大陆的几何中心),已经作过几百次用来测定冰层厚度的地震测量和重力测量。测量结果,冰层的平均厚度约为二千五百米,冰层的体积约为三千万立方公里。冰层最厚处厚度超过四公里。这个厚度从前曾被认为是冰层增厚的理论极限,再增厚,冰就开始浮动了。在冰层的上部平均温度很低,有些地方温度低到零下五十六度。
目前,对冰层下的南极洲地势情况已经了解不少了,它原来是很复杂的。在大陆的中心,冰层下是一片广阔的山地,绵亘一千公里以上,海拔三千米以上。还有一片更加辽阔的平原,与南地理极衔接,它的长度超过二千公里,高度与海平面相近。这样一来,这块在一百多万年之前被冰层埋没的古老大陆,轮廓渐渐显示出来了。通过重力和地震测量,得知这些地区的地壳具有典型大陆性质,平均厚度达到三十五公里左右。
南极洲大陆上复盖着巨大沉重的冰层,使科学家有可能研究理论地质学上一个极重要的问题——地壳的弹性—塑性问题。研究表明,尽管冰层如此沉重,南极洲的重力异常值是接近于零的。由此可以得到这样一种看法:在南极洲地壳是凹下去的,目前地壳处于地壳均衡平衡状态。
在南极洲冰层形成期间,冰层重量可能不只一次地发生过变化,这时,就产生了许多次地壳断裂现象,这种断裂现象蔓延在大陆四周的浅滩上。在距大陆海岸五十至一百公里的海底,发现了一条长约三千五百公里既深又窄的海底洼地拉查廖夫海槽,它的深度达一千六百米。
苏联的地质学家在西经四度与东经十五度之间,在“莫德皇后地”成功地勘探了长约七百公里的山区。这大约占山区的三分之一;因为莫德皇后地沿纬度方向的长度达二千公里。由于这个山区有着不少裸露部分,收集了关于东南极洲台地极古老的结晶基底的一系列重要地质资料。
莫德皇后地的矿脉数量之多,体积之大,很使苏联的地质学家惊奇,这种矿脉往往蕴藏着珍贵的矿石。这些天然富源的价值非常高,即使在南极洲这样困难的条件下开采也是合算的。
苏联科学家在南极还发现了约三百个新的地理对象,包括巨大的山脉、高原和谷地,海湾和岛屿。在1959年标到地图上的“苏维埃”高原,位于冰雪复盖的南极洲中部,面积约为六十万平方公里。“国际地球物理年”谷地也是在1959年出现在苏联地图上的,它的长度有一千三百公里。
地磁现象上的意外结果
苏联南极综合考察队的地球物理学家们,在东南极洲的广大地区内弄清了产生一系列互相联系的现象的主要规律,这些现象包括:地磁场交变部分、地电、极光、电离层和宇宙线。
从这些规律中可以得出结论:地球南部高纬度地区和北部高纬度地区的许多电磁变化过程很不相同。夏季特有的地磁场变化,在南极持续的时间比在北极短,也就是说,从电磁现象来看,南半球的夏季比北半球的短。
看来,南北两半球的不对称是与南北极区域的恒定地磁场分布不同有关的,地磁场决定着两半球为大气层电离输送的微粒的数量有所不同,还规定着大气层的动力变化过程的不同,即电离的垂直和水平漂动情况不同。因此,在向南极内陆进军时,谢尼柯、麦德维捷夫和考察队其他队员所进行的磁力测量工作是很有价值的。这些测量的结果,使东南极洲的地磁图得到很大的校正。
在东南极洲,一连几年在几个点对地磁变化进行了连续记录,测量地磁变化的方法是绝对精确可靠的,这就使得科学家能够相当确实地测定了东南极洲地磁要素长期变化情况。根据对地磁场和极光的观测结果,测定了地磁电离最大扰乱的主要区域和内部区域的位置,测定了极光出现的频率,这对计算远距离无线电通信的通道具有重要意义。
宇宙射线的变化的记录材料为研究低能区宇宙射线的性质提供了宝贵的资料,有助于研究宇宙射线的所谓“太阳成份”问题,有助于进一步弄清太阳上与地球上各种现象的相互关系。
气候“工厂”
五年前,南极上空的大气变化过程还是一个不可知的领域。人们只是偶尔在夏季深入过南极大陆的内地,逗留时间也非常短。在南极大陆内地第一个冬季科学工作站,就是在1956年建立的苏联“少先队”站。后来,在远离海岸的冰层上工作的,有两个美国冬季站,一个英国冬季站,一个法国冬季站和五个苏联冬季站。因而,南极上空气象状况的一些主要特点都经过了极全面深入的研究。这些考察,对于南极地带的天气预报是必要的,目前在南极正在进行着紧张的捕鲸工作,在不久的将来还要开辟飞越南极的洲际航空线。同时,这些考察对于北半球的长期天气预报也是必要的,因为北半球的大气环流与南半球的大气环流是密切相关的。同时,大气过程的知识将帮助我们了解,在不久前还复盖在苏联国土上的巨大冰层是怎样形成的,为什么消失了。
大家知道,地球的气候并不是一成不变的,气候的寒暖变化幅度很大。一度在北极和南极曾生长着亚热带的植物,以后气候变冷,结果,各大洲广大地区上复盖了厚达几公里的冰层。在最近一百万年中,有过几个冰川期,在冰川期之间又有过气候暖和的间冰期。最后的冰层,只是在一万一千年以前才在欧洲和北美洲融化的。这些地区将来如何呢?现在气候向着哪个方向变化呢?将要到来一个新的冰川期,还是气候在重新逐渐变暖呢?我们研究南极冰层的发展规律的时候,有可能得到对这个问题的回答。
冰层的命运,是受大气环流决定的。人们认为,大面积的冰层会造成自己的特殊的环流类型,这种环流类型归根结底将使对冰层的降水停止,同时还会导致冰层的破坏。这种环流就是经常性的强大反气旋的环流,在这种环流中,天气晴朗,无风,温度很低,几乎完全无云无雨。
其实,尽管南极大陆中部年平均气温很低(在零下五十六度左右),但是经常有带有湿气和水分的相当温暖的气团进入。这类气团随着大气高层的气流进入大陆深处,也随着海洋反气旋进入。南半球高纬度地区的大气变化过程,包括气团的经向交换,比早先估计的要活跃得多。在大陆冰层上的降水积聚也多。
由于进行了大量的观察,因而在最近两年能够作出南极物质平衡的第一批计算,也就是冰山带走的积冰的数量和大气降水量的比较。在大陆表面每年平均降水一百三十毫米左右,相当于在一千四百一十万平方公里的面积上降下一千八百三十立方公里的水。冰山离开冰层飘走时,带走的冰的数量每年有七百三十立方公里。由此可见,根据最新的计算,南极的冰层每年增长近一千一百立方公里。
南极冰层增长的事实和规模,只有借助于高度测量方法精确地测量冰层的高度才有可能最后地确定。在经常的暴风雪、气候严寒和积雪松散的条件下进行这些工作是异常困难的。这项工作到1959年才开始。南极第四大陆考察队一批队员们在地球物理学家谢格洛夫领导下乘坐特别装备起来的越野车深入南极大陆八百七十公里,沿途进行大地测量,测定了冰层剖面的高度,差误不到二米。这个无比艰辛的工作,断断续续地进行了六个半月,引起了其他国家极地考察人员的惊异。再作一次这样的大地测量,就能十分精确地确定冰面高度的变化。
南极严寒的气候,由于气流和洋流向北运动,影响到遥远的北方。南极大陆的沿海地区,是世界大洋深处冷水形成的基本地区。这些水穿过赤道,流向遥远的北方,对气候有着很大的影响。海洋考察队曾经研究过它们的形成和运动,现在根据这些材料绘成了南冰洋海洋环流的详图。
(齐仲、贾青、温溪摘译自6月26日、27日苏联《真理报》)
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