《南极观察图鉴－－冰雪大陆的奇幻之旅》为日本气象学研究者、气象摄影家武田康男先生，根据亲临南极实地考察成果撰写的南极科普图书。书中收录了大量精美的南极图片，并分类讲解了南极的天象、气候、地质地形、生物、极光等现象背后的科学原理。是一部美学与科学融合的简明南极全书。

南极大陆有着怎样的独特景致？这些奇妙的现象是如何形成的？《南极观察图鉴－－冰雪大陆的奇幻之旅》为日本气象学者武田康男参加第50次日本南极地域观测越冬科考的观察图鉴，作者在科考期间拍摄到的照片，记录了南极的气候、地质、动物以及对全球的影响，再现了大自然不可思议的壮美，让人惊叹不已，与照片对应的科普文章又从科学的角度解读了这些奇妙现象的成因。

第一篇 天空

第一章 摇曳的极光

 极光的可见条件

 极光的呈现形式

 极光为何在极地出现

 小专栏

 南极的“极点”不是唯一的？

第二章 异常艳丽的朝霞与晚霞

 朝霞与晚霞为何如此艳丽

 平流层的晚霞

第三章 景色幻象！海市蜃楼

 大气层中的幻象

 重叠多层的海市蜃楼！

 海市蜃楼中的彩色冰山

第四章 收藏雪晶

 雪晶的形状

第五章 冰晶所产生的光学现象

 近在眼前的光学现象

 光柱会向上延伸至多高？

 异常美丽的七色云“彩云”

第六章 南极太阳与月亮的活动与形状

 太阳在南极的活动

 匍匐的太阳、方形太阳、永不落的太阳

 月亮的方向与日本相反？

第七章 世界最美星空

 从南极反向看宇宙

 南极夜空的特殊特征

 小专栏

 全球变暖引发南极冰层消融？

第八章 层见叠出的“绿闪”

 何谓“绿闪”

 与“绿闪”的美丽邂逅

第九章 南极上空绚丽多姿的云

 引起臭氧层破坏的“极地平流层云”

 在昭和基地最初拍摄的“极地中间层云”

 南极不会形成雷暴云

 小专栏

 在南极拍照很难吗？

第二篇 地表

第十章 南极尚未开发的地表

 没有人类和动物影响的净土

 冰川侵蚀大陆、搬运岩石

 充满孔洞的奇石“蜂巢岩”

 2亿年前分离的南极大陆

第十一章 南极的暴风雪

 体验观测史上最大的风速

 南极强风的成因

 在暴风雪中的自我保护

 暴风雪带来的升温

第十二章 雪地与霜的奇观

 未融化而直接消失的积雪

 奇异的“过冷水滴”

 美丽蓝色的雪窟

第十三章 冰山的形成与消失

 南极的冰川连续不断地流向大海？

 南极的冰与全球气候

 冰山由昔日的积雪形成

 冰山开始融化后的有趣形状

第十四章 在南极严寒中生活的动物们

 不毛之地？白色荒原的南极大陆

 在短暂夏季期间哺育小企鹅的企鹅

 海洋是得天独厚的食物宝库

极光的可见条件

在南极，最想看到的应该是极光。虽然极光在白昼也会发生，但只有在黑暗的夜里才能观赏到，南极的夏日为极昼，因此不能观赏极光。南极夜晚的黑暗从2月份开始逐渐降临，我在1月份到达日本昭和基地，正是极昼将要结束的时期，那些仅在夏季逗留的队员，只能在黑夜将近时站在返航的轮船上观赏极光。我在基地停留了一年的时间，有幸拍摄到形形色色的极光，并且还尝试拍摄极光的影片。

在南极，我首次见到极光是在晴朗的2月28日，黄昏暮色的天空上闪烁着绿如荧光的光芒。与南极极光的第一次相逢令我欣喜万分。

极光大多出现在太阳活动活跃期，我曾经一度以为2009年是太阳活动活跃的一年，但实际上这一年太阳活动仍旧非常平静。从17世纪中叶至18世纪初，太阳出现过黑子急剧减少的时期，被称为“蒙德极小期”。如果当年又恰逢“蒙德极小期”，也将会是一大新闻。

极光的呈现形式

尽管如此，在我逗留的一年里，能够观赏到极光的机会也有数十日。极光的形态及色彩各异，通常观赏到的极光为绿色，如随风摇曳的幕布（照片1－1）。极光的上侧有时为红色，但很遗憾，肉眼很难捕捉到这种红色，因为肉眼对红色的敏感度较弱。极光的绿色和红色都是空气中的氧原子释放出的颜色。

如果极光如幕布般剧烈摇动，则绿色的光幕增强，其中纵条纹的图案会快速变化为横条纹（照片1－2），而且下侧偶尔还会闪耀着粉色光芒（照片1－3）。这些粉色光芒为氮分子释放出的颜色，绚丽无比。只是，极光变幻莫测，形态与色彩会在瞬间发生改变，因此用静态的图片呈现极光，并不适宜。

如果幕布般的极光出现在正上方的天空，那么站在正下方仰望可以看到放射状分布的极光（照片1－4～照片1－6）。放射状的极光看上去仿佛正在从穹顶垂落，这是最让人兴奋的极光景象。如果极光红色与粉色混合存在，则更是华丽无比，但极光在天空中扩展蔓延，变化非常迅速，所以很难真正记录下这份感动。除此之外，还出现过与银河相交的如河流般的极光（照片1－7）、横空穿过的光带状极光、多重叠加的幕布般极光等。

2009年5月某日的凌晨4点左右，在南极大陆西南上空出现了红、黄、绿交错的光团。当我期待着要发生什么奇异景象的时候，就见极光在剧烈变化的同时，以与月亮相当的亮度，似流星般快速划过天空（照片1－8），完全像有生命的生物，这是2009年最令人难忘的极光。

极光为何在极地出现

在本次南极之行中，我特别留意＿，蓝色及紫色的极光（照片1－9）。极光的颜色基本由高度决定，高度在100～200千米的极光呈现为绿色，高度在200～400千米左右的极光呈现为红色（图1－1）。蓝色及紫色的极光在较高的位置上形成，以若十条纵条纹的形式呈现，这样的搬光出现在黄昏，而非深夜，所以可能与太阳光线的照射角度存在一定关联。

极光是太阳风的等离子体粒子（带电粒子）进入地球磁场而产生的现象，沿地球磁场的磁力线运动的电子等粒子在“地磁北极”和“地磁南极”（与地轴的北极、南极不同）的周围集结形成环状并沉降，与高度为100千米以上的空气分子发生碰撞，发光形成极光。所以，极光多出现在这个环状沉降区（称为“极光带”），日本的昭和基地正是位于该地域，非常适合进行极光观测（图1－2）。

目前，太阳风的速度及磁场的方向等能够通过人造卫星观测，通过互联网也可了解其他地区的极光情况，所以已经可以精准预测极光的发生。在可能出现极光之日，我会提早睡觉，以便从深夜开始到黎明之前观察极光。

P8－9

我之所以想去南极，是因为那里有世界上最美丽的天空。

我一直都在追逐着天空中的各种现象，持续对它们进行观察和记录。我在日本及世界各地见识了各种天空现象，比如水汽丰沛、容易出现云或雾霭的天空；尘埃及尾气污染下朦胧昏暗的天空；在美国阿拉斯加州，我还在天空中感受到了飞机对大气造成的污染。基于上述几方面，我对严寒、干燥、远离人类污染的南极大陆产生了浓厚的兴趣，特别是对澄澈的晴空和极光等极地独特的天空现象心仪已久。

2008年年末至2010年春，我终于等到了一次机会，可以作为日本第50次南极地区科考队队员，前往南极观测考察。我在南极的日本昭和基地，负责二氧化碳及甲烷等温室效应气体浓度的连续观测、日本国内及海外委托的定期大气样本和大气中悬浮颗粒（微粒）的连续地面观测与气球观测、冰雪的观测等。在观测站中，我几乎都是一个人在努力获取可作为地球环境研究背景的优质数据。虽然观测很辛苦，但因为担负着获取重要数据以应对全球变暖的责任，所以当数据结果出来时，我的心中充满了成就感。

我在大学学习气象学时，曾经去制造南极观测装置的工厂参观过，26年后我终于实现了南极之行的心愿。在这26年期间，我作为中学教师讲授地球科学，同时自己也继续探求，乃至一一体验并记录了日本各地的自然状况以及世界各地的天气现象。在此期间，我取得了天气预报员的认证资格，经常带着学生们观察天空。在中学讲授地球科学课程的过程中，我广泛学习了化石、矿物、气象、地震以及火山等方面的知识，这些内容中有相当一部分与南极观测项目相符。长期的学习积累，在这次南极观测中发挥了作用。

本书的内容都是在繁忙的观测任务以外的有限时间内记录的，因此，万千意象，只得片羽。而且，虽然在书中配有图片与解说，以表达我在南极的感动，但有些感受，例如动态的现象、声音以及轻抚肌肤的空气等，都难以再现，这些只能靠读者的想象来补充了。本书将从不同角度以图片和文字介绍南极这一未知的自然世界，我希望能够将在南极的感动一一传递给大家。

在南极的一年多时间，对我而言非常宝贵，无可替代。观测任务的责任感以及决不能受伤及生病的那种紧张感，让我珍惜每一天。回顾那段日子，怵然发觉观察到的自然现象中，不少现象只会在一年之中的某个瞬间昙花一现，可遇而不可求。在人的一生中，如此宝贵的经验不可多得，因此，我也想将此书作为南极之行的一个报告，将南极的自然展现给大家，也非常感谢在这段时间对南极观测贡献了大量宝贵时间的各方人士。

武田康男

2010年6月

南极，一个冰雪覆盖的白色世界，一个没有常住居民的梦幻大陆，一个不属于任何国家的自由乐同，一片远离人类文明的净土。

南极四面环海，远离其他大陆，陆地被厚厚的冰盖所覆盖，寒冷干燥，气候条件恶劣，极端的自然环境使人望而生畏，是人类最后到达的大陆，被称作“第七大陆”。

根据1959年的《南极条约》，南极不属于任何国家，其宗旨与原则是：“为了全人类的利益，南极应永远专用于和平目的，不应成为国际纷争的场所与目标。”南极是地球上唯一未被开发、未被污染的大陆，蕴藏着众多的自然之谜，南极对地球环境、天文学、地质学、生物进化等许多方面的研究具有重要的价值。保护南极就是保护我们共同的财富。

本书的作者利用南极科考的机会，拍摄了大量珍贵的照片，图文并茂地讲解了南极的自然现象与自然风光，主要分成天空与地表两大部分，涉及天文、物理、气象、地质、生物等诸多领域。

本书的特点在于知识呈现上的表现力，作者利用拍摄的照片，再现了南极极光、美丽朝霞与晚霞、海市蜃楼、雪晶、南极奇幻的日月运转、南极星空、绿闪、南极云、南极生物等，以简洁易懂的说明，引领读者走进神秘的南极世界。作者拍摄的照片价值极高，有些可能就是世界唯一的、不会重现的现象或景致。本书的出版可让读者享受一场视觉的饕餮盛宴。

近几年，人类对南极的兴趣已经远远超过科学研究，南极逐渐成为热门的旅游点。希望所有的旅游达人在享受极地冰原风光、体验心灵的宁静与安详的同时，仍旧保持南极的纯净吧。

感谢人民邮电出版社北京图灵文化发展公司提供的机会，感谢编辑们的支持与帮助，更感谢他们的认真编辑。由于译者水平有限，本书中难免存在翻译不妥或错误之处，敬请广大读者批评指正。

译者

2014年10月