说到北极或者南极，人们想到的首先是极光、冰、企鹅、寒冷等词汇，但事实上绝不是仅此而已。除了一些北极和南极特有的现象之外，那里也存在着一些特殊的现象，这些现象则能够显示出两极在地球这个巨大系统中的作用。本书全体执笔者均为长年在极地研究最前线、坚持参加研究的研究人员。他们每年各自出发去北极或者南极，从事着观测和考察的事业。对我们了解北极和南极自然现象有重要且独到的参考价值。

序

I 极地的概要和从地球上看到的极地

1 极地说的是什么地方?——极地的定义 

2 极昼和极夜——极地的特征 

3 难道有太阳从西边升起这样的事儿吗?  

4 极是什么?——南北各有若干个极 

5 南面是陆地，北面是海，两者非常不同 

6 南极和北极究竟有怎样的区别? 

7 在南半球，星星的数量都比北半球少吗?  

8 南极观测是从什么时候开始的? 

9 在昭和基地生存 

10 南极观测史上的三大发现 

11 不断地进行南极观测的理由 

12 冰上喷涌出的陨石——南极陨石 

13 地球的磁极 

14 哪里是天空，哪里是地球? 

15 磁力圈的世界 

16 增温层和电离层 

17 中间层——位于增温层和平流层中间的区域

18 对流层和平流层 

19 太阳辐射和地球辐射 

Ⅱ 极光的舞台和极地的大气

20 极地区域超高层的发光现象——极光 

21 极光是什么颜色和什么形状的? 

22 观测极光——光的观测 

23 观测极光——通过电波等来观测 

24 北极和南极能够看到相同的极光吗?

——极光带 

25 臭氧空洞是什么? 

26 臭氧空洞是怎样形成的? 

27 在极域超高层发生的大气的潮汐 

28 极域的超大型雷达——艾斯卡特雷达(EISCAT)和南极雷达 

29 南极和北极气候变化的关系 

30 南极和北极正在变得温暖起来吗?  

31 北极的污染还在发展吗? 

32 极域的降水量有多少? 

33 温室效应气体的观测 

34 南极和北极的大气是非常干净的吗? 

35 大气光学现象 

36 南极为什么那么寒冷? 

37 世界最寒冷的地方——维尔霍扬斯克和博斯塔克(东方号)基地 

38 南极的风——重力风(katabatic风) 

39 雪暴 

40 从卫星上看极域地区的低气压——吼叫的纬度40度，疯狂的纬度50度，尖叫的纬度60度 

Ⅲ 雪与冰的世界

41 即使在赤道的正下方也存在着雪与冰的世界

——冰雪圈 

42 覆盖陆地的冰块——冰床和冰帽 

43 拥有地球上大部分冰的南极冰床 

44 被冰雪覆盖着的绿之国——格陵兰岛 

45 冰床是进行远古环境调查的情报源

46 为什么挖开冰就能知道过去的气候呢? 

47 在两极挖掘冰床能够了解环境的变化吗? 

48 冰期和间冰期有什么区别? 

49 米兰科比奇周期 

50 冰川是怎样形成的? 

51 冰隙是没有底的吗? 

52 冰隙的冰为什么看上去是蓝色的? 

53 风能够创造地形吗?——波状雪脊(sastruga)

54 冰床的下面有湖吗?——冰底湖 

55 永久冻结的湖和不封冻的湖 

56 冰山是怎样形成的? 

57 冰川被推到大海之后会怎样呢?——冰架 

58 北面的大海里是不是哪里都能见到浮冰? 

59 北极会是温暖而适宜生活的吗?——北极海

60 将世界连接起来的海——南极海 

61 如果大海封冻了会怎么样? 

62 极地的大海中没有生物吗?

——冰间湖(polynia) 

63 因为寒冷而引起的地面的破坏

——周冰川作用

64 猛犸象睡觉的地层——冻原(tundra) 

65 结构土和冰举丘(pingo) 

66 河流和冰川的三大作用 

67 南极大陆沿岸的露岩和海底谷 

68 冰蚀谷——冰河创造的地形“u”字谷 

69 比海平面还低的湖?——南极的湖水·盐湖 

70 北极的大河和南极的小溪 

71 南极绿洲——干谷(dry valley) 

72 板块构造学和南极板块 

73 突起着海底火山的北极——冰岛 

74 为什么在寒冷的极地也会有火山? 

75 南极的富士山和天然的良港 

76 在冰上疾行的交通工具是?——雪橇车

Ⅳ 生活在极地的生物们

77 北美驯鹿(caribou)和驯鹿(reindeer)有此什么不同?  

78 白熊在冰面上吃些什么呢?  

79 为什么鲸鱼会在南极和北极的大海中大量存在?

80 麝牛是怎样的牛?  

81 在海冰中生活的生物——冰藻(algae) 

82 南极重要的生物资源——南极磷虾 

83 没有红色血液的鱼——冰鱼 

84 生活在南极陆地上的生物 

85 为什么在极地区域的大海中有很多海豹?  

86 企鹅中的帝王——皇帝企鹅 

87 在南极养育孩子——亚德利(Adelie)企鹅

88 看企鹅 

V 极地的理想和现实

89 南极属于哪个国家?——《南极条约》 

90 极北的孤岛属于哪个国家?

——斯瓦尔巴(Svalbard)群岛 

91 保护南极的环境——关于环境保护的条约 

92 国际共同研究 

93 国际观测村是不是废弃村的循环使用? 

94 能不能到南极去观光? 

95 航海到达南极 

96 在南极过冬 

97 在南极上厕所 

98 在南极，吃饭都吃些什么? 

99 适合欣赏极光的地方 

100 “太郎和次郎的故事”是真的吗?  

跋

索引

15 磁力圈的世界

位于地球最外侧的磁力圈是个怎样的世界呢?磁力圈可以称得上是包裹在我们生活的地球外部的面纱了吧。地球磁场将太阳放射出的引烈能量挡在外面，从而保护了地球，这个地球磁场作用的区域就被称为磁力圈。

太阳在有效温度5780 K的高温下持续不断地放出能量。在可视光线的波长区域中，这样能量巨大的热辐射给地球带来了每分钟、每平方厘米1.9卡路里的热能，这是大家所知道的所谓太阳常数，同时由于二氧化碳等温室效应气体的存在，地表温度一直保持在290 K左右。除此之外，从太阳周围的日冕区域还会喷发出达到100万K的高温等离子流，以每秒几百千米的速度朝着地球奔涌而来这就是被称为太阳风的粒子流，不过它到达地球时的能量同热辐射相比仅有其1／10 000以下。这种太阳风携带着太阳磁场前来，太阳磁场和地球磁场相互作用，便会引起极光、磁力风暴等各种各样令人感兴趣的现象了。

地球本身就有自己的磁场，当高速的太阳风碰到这个磁力屏障时，地球向着太阳一边(白天的一边)的磁力线就像碰到在大气中以超音速飞行的协和号飞机一样，出现了强烈而且不连续的冲击波面，并且出现压缩。到向着太阳一侧磁力线边界的距离大约仅为地球半径的10倍左右。白天一侧的磁力线和夜晚一侧的磁力线的分界范围，一般位于磁力纬度75。附近的高纬度地区，下部尖尖的，被称为尖头(Cusp)。在这个区域，太阳风等离子流能够穿越地球磁场的屏障，直接进入地球的大气层。

另一方面，处在和太阳相反方向的地球磁场就会被吹成彗星的尾巴一样，伸长的程度能够达到地球半径的100倍，形成一个空洞状的结构。因为这个空洞的存在，太阳风等离子流的直接入侵是被阻止了，但是它仍旧能够从地球磁场尾部的弱处入侵磁力圈。另外，受太阳风的影响形成的方向相反但平行的磁力线，会形成一个磁力中性面，太阳风就在这个中性面中迂回前进并获得加速，成为形成等离子层的一员。

在磁力圈里，更高能量的粒子形成的范艾伦辐射带(van Allen带)在赤道上空数千千米、地球半径几倍的地方围绕着地球，像双层的甜甜圈一样包裹着地球。

极光并非是范艾伦带的粒子，它形成的原因之一，是对应太阳风起源的高纬度磁力线的等离子层中粒子的下降。另外，极光疯狂乱舞形成的极光风暴，一般被认为是积蓄在磁力圈里的磁场和粒子能量突然被解放出来而造成的。

(麻生武彦)

P40-41

地球是漂浮在宇宙空间中的“小小的水的行星”。从宇宙空间望去，地球只是一个小小的点儿，但是在它的表面，存在着以人类为首的各种各样的生命现象，同时也能看见风光明媚的自然景观。在这样的地球上，南极和北极对人类来说好像是两个特别的地方。尤其是对生活在中纬度位置的日本人来说，北极和南极在进入20世纪之前完全是另外一个世界。

即使到了21世纪的今天，也有很多人会认为“南极和北极一样，都是非常寒冷的”。还有很多小孩子觉得“北极也有企鹅，南极也有白熊”。另外，还有人想象“南极越冬队吃的主要是罐头食品”。但是这些认识都是不正确的。

说到北极或者南极，人们想到的首先是极光、冰、企鹅、寒冷等词汇，但事实上绝不是仅此而已。除了一些北极和南极特有的现象之外，那里也存在着一些特殊的现象，这些现象则能够显示出两极在地球这个巨大系统中的作用。两极远离人类活动的地区，受到因为人类活动而产生的污染少，因此成为对地球环境高度敏感的探测器。大多数两极的自然现象对于日本人来说都是不习惯的，不可思议的，我们将在这本书中对此作以简单的说明。

关于北极和南极的自然现象，以及人类在那里的活动，我们首先想给读者一个感性认识，并且使他们对两极产生兴趣，这是我们的目的。

本书的特征在于，全体执笔者均为长年在极地研究最前线、坚持参加研究的研究人员。他们每年各自出发去北极或者南极，从事着观测和考察的事业。执笔者们在日本的南极观测据点昭和基地里度过的总年数超过了20年。他们使用带回的数据研究出来的成果，并且每年在日本国内以及国际召开的各种大会上发表。因此，本书中就将那些处在研究最前线的信息用平实的语言表达出来。

很多人都说：学者的文字不好懂，学者写书非常难。本书所有的执笔者都尝试着努力去克服自己这种共同的缺点。让我们共同期待着大家能够从文章中读出他们所做的努力吧。

读过本书之后你们一定会知道，本书是以让各位了解北极和南极的自然现象为目的而写成的。在这本书里分几个部分简要地说明和介绍了人类在南北极的活动。而关于两极是如何进入人类的目光并开始被利用等历史的方面，则几乎没有涉及——那是因为我们想在100个题目中尽量多地将一些自然现象传递给读者。因此，本书的目的是想要网罗极地特有的自然现象。就像《序》中所说的那样，我们期待着我们的一个词语或者一行记述能够触动读者的心弦，也希望由本书唤起的关心或者好奇心能够引向下一步的发展。

如果将自己置身于极地的大自然中的话，每个人都会切实地感觉到人类的渺小和自身的渺小。许多人还会对主张“自然是人类征服的对象”的西方思想笛卡尔哲学提出疑问并抱有不同感。不管读者是不是意识到人类是自然的一部分，“人类是依靠自然而生存”这种想法——在执笔者的心中——这样的想法已经生根发芽了。虽说我们都是自然科学学者，但我们在写这本书的时候，都是抱着自古以来就有的，自然崇拜的心情来进行创作的。

本书中内容的一部分内容是获得了日本国立极地研究所伊藤一副教授的指导而写成的。我们对该副教授的好意表示深深的谢意。

另外，本书中使用的大多数照片都是执笔者自己摄影的，一部分则是由以下几位提供的，他们是：荒井照雄、木津畅彦、西山恒夫、山内康敬、金荣直也、神山孝吉、佐野雅史、山下干也、山内恭、吉冈美纪、谷村笃、土屋泰孝、堀部敏男。在此我们也向他们表示深深的谢意。

最后，我们想衷心感谢对本书策划和编辑尽心尽力的东京书籍(株)教材编辑部的川原拓先生。

2003年11月 执笔者代表 神沼克伊