[科学技术]探访我国境内最北科研台站——极寒之地“逐日”记

2015年11月5日，美国宇航局发布了一张为艺术家绘制的概念图，展示了太阳风暴袭击火星，电离火星高层大气中的分子或原子，产生极光的场景。图片由视觉中国提供(数据图片)

中国，漠河，零下30摄氏度。

52岁的李来顺脱下外套，所有衣服都留有拉链和纽扣，在推开地磁观测室的门之前，反复确认不再有铁制品干扰地磁信号。

这是中国最北的科研观测野外站——中国科学院地质与地球物理研究所漠河观测站(以下简称中国科学院地质与地球物理研究所)。它位于黑龙江省漠河县北集镇以北约1公里处，一年中约有三分之二时间处于冰冻状态，属于极冷地区。

在这里，刚烧开的热水可以通过洒在空的户外瞬间凝结成冰，储存在墙上的面条像砖头一样坚硬。然而，这种环境对中国环境的观察和研究具有重要意义。

站在俯瞰我国领土的空台，沿着东经120度的子午线，我们可以看到四个站点，漠河、北京、武汉和三亚，它们以大约10度的纬度间隔均匀分布。中国科学院地质与地球研究所研究员、前空环境检测实验室主任宁白起表示，这些台站构成了中国地球空环境观测的“金链”,也是国家重大科技基础设施项目“子午线工程”的重要组成部分。

其中，位于最北端的漠河是一个“前哨”站，用于监测来自北极空.的环境干扰一旦北极“扰动”扩散到低纬度，就会尽快得到第一手资料。为此，包括李来顺在内的许多研究人员已经在这里工作了30年。不久前，中国青年报和中青在线的一名记者实地访问了这里。

太阳“风暴”来了，电网瘫痪，卫星异常不是危言耸听

人们抬头看太阳，它似乎总是那么安静，春天开花，日出日落。但是，在科学家眼里，挂在天上的太阳可能会发生剧烈的变化，进而影响到我们赖以生存的地球。

中国科学院地质与地球科学研究所地球与行星物理实验室副主任刘立波说，太阳实际上是一颗非常活跃、充满活力的行星。从空台观察太阳，我们可以看到持续的活动，包括光、粒子和磁场的爆发。当然，太阳“发脾气”的时候也有“太阳耀斑”。

1859年9月的一个早晨，英国天文学家卡灵顿在他自己的天文观测室里例行公事地观测太阳黑子。

他身上发生了不可思议的事情。在太阳表面北侧的一个黑子群附近，突然出现两个极其明亮的白光，亮度迅速增加，远远超过光球背景，但白光只持续了几分钟，很快就消失了。

十几个小时后，英国当地地磁台记录到强烈的地磁扰动。第二天，世界上许多地方都观察到了美丽的极光，包括河北和中国其他地方。

这就是著名的“卡林顿事件”。

在科学界，这一事件彻底否定了“太阳是固体球”的理论，表明太阳是气体球。对于大众来说，这是人类第一次看到“太阳风暴”的严重性。

据史料记载，“卡林顿事件”造成8天恶劣天气。幸运的是，当时人类社会主要依靠蒸汽机和劳动力，没有人造卫星、无线电通信和现代电力传输网络。刘立波说,“魔鬼般”的太阳风暴并没有给地球带来太严重的灾难。

但是，在通讯离不开手机网络，出门不用卫星导航的今天，这一切都变了——

1989年3月的一个晚上，加拿大魁北克的供电网络完全瘫痪，全省陷入黑暗和寒冷中长达九个小时。同时，美国和日本的通信卫星出现异常，全球无线电通信信号受到极大干扰。

后来，人们意识到这场灾难的罪魁祸首是“太阳风暴”,它扰乱了地球上空的电离层，影响甚至中断了全球无线电通信。

中国科学院空地质与地球研究所环境探测实验室主任李国主告诉记者，他对太阳与地球之间环境事件的来源和机制有着深刻的认识，并早期探测和预测了太阳与地球之间环境事件的发生。

这需要为地球做一个“天气预报”。李国主说:“天气预报对地球的重要性不亚于天气预报对人类的重要性。”虽然，对于地球上的大多数人来说，这场“战争”是如此的平静，几乎不存在。

为中国最北部的地球做一个“天气预报”

其实说到大气，一般分为对流层、平流层、中间层、热层、散射层，其实是根据大气温度随高度分布的特点来划分的。

如果大气按照电离状态分层，可以分为中性层和电离层。后者是地球周围的带电粒子层，高度一般在离地面60 km到1000 km之间。这是整个环境研究中重要的“观察”对象。

中国科学院空地质与地球研究所环境探测实验室高级工程师赵秀宽告诉记者，电离层也被称为“空中部魔镜”,它不仅响应太阳能的“注入”,还会受到地球上台风等天气的影响，因此它是不可预测的。

赵秀宽说，当太阳活动剧烈爆发时，会引起大规模的电离层扰动，首先影响高纬度地区，然后向低纬度地区扩散。熟悉的极光是太阳和地球空.之间环境事件的光学表现在剧烈的磁暴中，极光带可以从极地延伸到中高纬度。

在这个过程中，漠河火车站可能是国内第一个“感知”它的。李国主说，在空进行环境监测的纬度越高，越有利于研究空环境事件的来源和机制，越早察觉和预测。

这就是在祖国最北端设立观测点的意义。

去年9月的一个晚上，一场太阳风暴仍然历历在目，这是自2005年以来最强的一次太阳喷发。

在这一事件爆发之前，中国科学院National/きだよ 0科学中心发布了“预警”，通知伴随日冕物质抛射的太阳耀斑爆炸的“到达”时间，并提醒这可能对地球磁层、电离层和高层大气造成强烈干扰，从而可能影响在其中运行的卫星等飞行器的性能和安全。

李国主告诉记者，漠河火车站为对外发布信息提供了重要的观测数据支持。

中国科学院地质与地球研究所副所长魏勇告诉记者，包括漠河火车站在内的这些站点是“打包”的，子午工程利用地磁、无线电、光学和探测空火箭等手段，构建了一个基于链、链网结合的监测网络。未来，他们将以子午工程第二阶段为契机，把这个地方建成空.综合环境观测基地

在极寒极热的地方把人类的认知推向了极致

漠河火车站始建于1988年。从那一年开始，李来顺就一直呆在这里。这里夏天很短，冬天很长。每年九月开始下雪，一直到次年的三四月冰雪消融。对于来访者来说，感冒是一个很大的考验，但对于李来顺和他的同事来说，感冒是一种常见的现象。

宁白起还记得上世纪80年代，漠河火车站一年的支出才2万多元。冬天地磁观测室没有暖气。仪器启动前，需要用灯泡“烤”一下。

但是，人不是这样对待的。

宁白起说，车站工作人员走到外面，都是白来的，只能烧点柴火取暖。当时当地人形容他们是“隔空捡垃圾的，近看是乞丐，原来是科学院的”——后来经常自嘲。

这里，有一个特殊的“小屋”。建筑材料都是“非磁性”，基本材料是石灰石，屋顶是铝板，门窗是铝合金，用的钉子都是铜制的——“没有铁”。

李来顺说，如果建筑材料中含有一点铁，人工观测记录的数据不能反映地球磁场的真实变化。

李来顺在这样一个过程上工作了近30年。从最早的人工邮寄到计算机全自动操作，设备换了一茬又一茬。一成不变的是他习惯的食物——夏天的方便面，冬天的速冻饺子。

30年来，“子午工程”的第一批重要科学成果——磁暴期间电离层与等离子体层物质交换的耦合研究，就诞生在这里。

李国主说，通过利用漠河的地磁和电离层观测，科学家发现磁暴期间距离地球约两个半径的等离子体层的减少可能是由于电离层物质供应的减少造成的，这揭示了磁暴期间电离层对等离子体层的物质调节——这是科学家了解和预测/之间天气的重要成果。

设备开发是高纬度、极低温等极端条件下地质探测的重中之重。记者访问期间，中国科学院地质与地球研究所技术装备中心高级工程师王中兴在测试中国与科研团队共同自主研发的地面电磁探测仪器。

王中兴告诉记者，他之所以在漠河最寒冷的季节来上班，是为了测试它在极其寒冷的条件下的使用情况。在此之前，该团队已经完成了内蒙古阿拉善地区40摄氏度的高温测试。

他说，以前人们提到科研，多想到实验室和科学仪器。事实上，对于研究地球深部探测的研究人员来说，无论是漠河火车站的寒冷观测还是三亚站的炎热夏季观测，位置的选择都是最重要的。因为只有在极寒极热的地方，人类的认知才能被推向极致。

中国青年报中青在线记者邱来源:中国青年报(2018年2月26日第12版)