《情系南极》是“高登义科学探险手记”丛书中的一种，是作者高登义多次赴南极进行科学考察、研究和探险活动的真实手记，记录了大量宝贵的第一手科学资料，也记录了他的喜怒哀乐，融科学性、知识性、趣味性和可读性于一体。青少年阅读该书，可以提高科学兴趣和科学素养。

高登义，中国科学院大气物理所研究员，博士生导师，挪威卑尔根大学荣誉博士，中国科学探险协会名誉主席。我国第一个完成地球三极（南极、北极和青藏高原）科学考察的人。先后40余次赴南北极和青藏高原科学考察。重点研究地球三极地区与全球气候环境变化相互关系。撰写了《中国山地环境气象学》等三本科学专著和《亲近地球之巅》等近20本科普著作，在中外学报上发表论文70多篇。获国家自然科学一等奖等，全国先进工作者。

序
引言：走向地球南极
一、从世界屋脊走向地球南极
（一）从北京到东京
（二）登上南极考察船
（三）登上南极昭和站
（四）离开南极大陆
（五）以文会友
二、南极圈里知天命
（一）受命参加南极中山站建站
（二）通过西风带
（三）先天不足又受伤
（四）冰崩历险
（五）突破重围继续建站
（六）人生回味
三、初识南极
（一）何处是南极
（二）科学探索的圣地
（三）冰雪世界藏巨宝
（四）南极奇趣
后记：关爱南极 融入自我

2018年初，高登义先生给我发电子邮件，告诉
我福建少年儿童出版社要为他出版一套名为“高登
义科学探险手记”的科普丛书，目前已经获得相关
出版基金的资助，正在校稿过程中。他还说这很可
能是他出版的最后一套科普书了，很想把这套书的
质量做得高些。希望请我为丛书写序。我是学生命
科学的，对地学一窍不通，承担这项任务肯定是班
门弄斧。几经推辞最终还是成了“一只被赶上架的
鸭子”，基于以下考虑，我只能“恭敬不如从命”
了。
我与高登义先生是中国科学技术大学的校友，
他高我一届，是中科大第一届地球物理系（5813系
）学生。我是第二届生物物理系（5912系）学生。
有幸借此机会学习老校友的科研成果和对国家乃至
世界的贡献我将是获益的，应老校友之邀请做点事
情是值得高兴的，也是应该的。
中国科学技术大学是1956年党中央发出“向科
学进军”的号召，并制定出《1956—1967年全国科
学技术发展远景规划》的时代背景下，由中国科学
院集中了中国最好的科学家群体，改变我国教育传
统模式，把教育和科研密切结合起来，在当年中国
高等教育理工分家的情况下，于1958年建立的一所
培养新兴、边缘、交叉学科的尖端科技人才的大学
，新型的理工结合、科学与技术结合的大学。当年
周总理直接关怀、聂荣臻副总理鼎力相助、郭沫若
校长亲自挂帅、张劲夫书记严格把关，要求中科大
继承抗大优良传统、勤奋艰苦朴素，在新时代勇攀
科学高峰。因此中科大是“向科学进军”年代里的
“新抗大”，立志科教报国是中科大人的核心价值
观，学术优先是中科大文化的基本色。多年来，中
科大人不跟风、不盲从、不左顾右盼，表现出对党
的事业的赤胆忠心和对科学原则的执着坚守。我为
我们中科大培养出了“我国完成地球三极（南极、
北极、青藏高原）科学考察第一人”的大气物理学
家高登义先生感到由衷的自豪！
我在中科大学习期间并不认识高登义同学，但
认识地球物理系的几位体操队队友，我这个上海人
第一次欣赏到她们那抑扬顿挫如吟诗般的川味普通
话。直到1999年，我在一次科学院召开的会议上才
认识高登义，他不久前（1998年10月29日一12月3日
），作为科考队队长成功完成了中国科学家“徒步
穿越雅鲁藏布大峡谷科学探险考察”的壮举。因为
是科大校友相遇，感到格外亲切，他送给我一个“
徒步穿越雅鲁藏布大峡谷科学探险考察”的纪念信
封。记得当时谈到雅鲁藏布大峡谷的“开发”问题
，他坚定地说，“开发”必须是谨慎的、符合科学
规律的，不能盲目，不能一哄而上，不能商业化，
要先做充分的研究和规划，有计划地去做。
我本人是做蛋白质科学的基础研究，基本上是
闷在实验室里，时时右手持着一把移液枪，左手捏
着一个小试管，与各种仪器打交道，与高登义先生
在高山、极地和海洋中做气象科学研究以及科学探
险实在是风马牛不相及。但我从小热爱大自然，还
曾畅想过做一名地质学家。改革开放后条件好了，
只要有时间，我也会利用在国外和国内各地参加学
术会议的机会，参观附近的名山大川、名胜古迹，
了解民俗文化。但是对我这样一个普通人，南极、
北极、喜马拉雅山、雅鲁藏布江……那绝对是奢望
，做梦也必然是一场黄粱美梦。世界上有多少人哪
怕只有一个这种“极地”的经历？又有几多人有全
部这四个“极地”的经历？[请原谅我这个外行擅自
把世界上最长（504.6千米）、最深（6009米）之雅
鲁藏布大峡谷非专业地也称为地球的一个“极地”
。]所以我对高登义先生有如此丰富且奇迹般的经历
，十分敬佩，更是万分羡慕。后来我得知他担任中
国科学探险协会主席，组织并带领科技工作者和青
少年开展了许多实地科学考察活动，并做了非常多
的科普讲座，便推荐他为九三学社中央举办的《九
三讲堂》的报告人。他也常把他工作和“闲事”的
一些照片和记录通过电子邮件送我欣赏。去年我读
了蔡春山先生采访高登义的新书《勇探三极——南
极北极珠峰》，对高登义先生的科考生涯又多了认
识。
高登义先生半个世纪如一日在中国科学院进行
正规的科学考察和严谨的学术研究。他师从中国大
气物理学泰斗叶笃正先生完成大学毕业论文，大学
毕业才两年就被中科院从地球物理研究所的一千多
名工作人员中挑选出来参加“绝密级”的珠峰登山
科学考察。作为学术秘书，他协助叶笃正教授组织
当时最大规模的“北京国际青藏高原科学讨论会”
，并成为两位在大会发言的中国科学家之一。就在
这次发言中，他代表中国科学家正式提出“青藏高
原是地球第三极——最高极”的观点。他参加制作
的登山天气预报准确地预报了宜于珠峰登顶的登山
天气时段，保证了登山队员攀登顶峰顺利进行。
1982年他被中国科学院任命为科学考察队副队长，
协助刘东生队长对雅鲁藏布江下游及其共存的南迦
巴瓦峰地区进行徒步穿越和科学考察，正式命名了
“雅鲁藏布大峡谷”。在学术方面他开创了山地环
境气象学新的研究领域，重点研究地球三极地区与
全球气候环境变化的相互关系，出版了《中国山地
环境气象学》专著。叶笃正、刘东生、陶诗言三位
院士对该专著做出最权威、最科学、最中肯的评价
。
高登义先生先后荣获中国科学院科技成果特等
奖、国家自然科学二等奖、竺可桢野外科学工作个
人奖等，被评为“全国先进工作者”和“全国优秀
科技工作者”，是享受国务院政府特殊津贴专家，
但他的科学成果绝非可以“唯SCI论文是瞻”来评价
的。他把学术研究的成果用来指导实地的科学考察
，又在科学考察中凝炼出新的科学理论。此外他的
科考还对国家政策的制定和维护国家利益做出过重
要贡献。
2018年1月26日，国务院新闻办公室发表《中国
的北极政策》白皮书，这是中国政府在北极政策方
面发表的第一部白皮书。白皮书中提到1920年2月9
日在巴黎和平会议上签订的“斯匹次卑尔根条约”
（Spitsbergen Treaty，也称“斯瓦尔巴条
约”Svalbard Treaty）。中国在1925年加入了“
斯匹次卑尔根条约”，这为中国在北极的权力和参
与北极事务奠定了历史的、法律的基础。很快我看
到高登义先生《我与‘斯瓦尔巴条约’情缘》的博
文。我们普通人哪里知道几乎100年前我们中国人就
已经可以在3000千米之外的位于挪威大陆与北极点
两者之间的斯匹次卑尔根群岛（6.2万平方千米）自
由出入，无需签证，享有在该群岛地域及其领水内
的捕鱼、狩猎权，开展海洋、工业、矿业、商业活
动的权利和开展科学调查活动的权利。幸运的高登
义1991年夏在参加北极国际科学考察中，得到了挪
威卑尔根大学Y.Gjessing教授馈赠的“Arctic
Pilot”（《北极指南》），使他第一次看到了“斯
瓦尔巴条约”的原文，知道中国已经于1925年成为
条约的成员国，知道凡条约国都可以在斯瓦尔巴群
岛上建立科学考察站。从此。他开始走上一条为中
国在北极斯瓦尔巴群岛上建立科学考察站而不懈努
力的长路。1996年，中国成为了国际北极科学委员
会成员国，使中国的北极科研活动日趋活跃。在中
国科学院、中国科协的领导下，通过中国科学探险
协会和人民日报社、中国新华社、中央电视台等新
闻媒体的共同努力，特别是挪威王国政府的支持和
民间经费相助，作为“斯匹次卑尔根条约”成员国
的中国终于在80年后的2004年，在斯匹次卓尔根群
岛的新奥尔松地区建成“中国北极黄河站”。
习近平总书记在2017年的“科技三会”上指出
：“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，
要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没
有全民科学素质普遍提高，就难以建立起宏大的高
素质创新大军，难以实现科技成果快速转化。”高
登义先生是极其优秀的科学家，又是极为突出的科
普教育专家，他用实际行动实践了习主席的重要指
示精神。
2018年1月29日，由中国科协、人民日报社主办
的“典赞·2017科普中国”活动。将“2017年十大
科学传播人物的特别奖”颁给了中国科学院老科学
家科普演讲团。高登义先生作为代表之一上台领奖
。正如《人民日报》2018-1-30在倒头条的“今日谈
”栏目中以“为热心科普者点赞”为题，报道的中
国科学院老科学家科普演讲团事迹：“有一群人，
不仅把青春献给了共和国的科研事业，退休后依然
发挥余热，踏遍神州大地，向民众普及科学知识，
让科学改善百姓生活。”高登义先生就是其中的杰
出代表。
“高登义科学探险手记”正是基于长期的科学
考察和严谨的学术研究的经历，以及多年积累的带
领群众和青少年科考活动以及撰写科普书籍的经验
写成的。全套丛书分成六册：《登极取义》《与山
知己》《峡谷情深》《情系南极》《梦幻北极》《
见证北极》。每册又分成多篇，内容极其丰富。通
篇体现了自然科学与人文科学交融，理论研究与实
地考察交融，发现、创新与保护、发展交融，科研
实践与国家利益交融，做事与做人交融，个人行为
与团队合作交融，兴趣爱好与责任担当交融，独立
自主与国际合作交融，前沿研究与科学普及交融，
本职工作与社会活动交融。由于定位是科普丛书，
所以作者在文字上力求把深奥的科学问题描述得尽
量通俗易懂。作者是一位对科学痴迷，对自然热爱
、生情，充满情怀、热情洋溢的人；同时又是一位
从小念过《三字经》、“四书”“五经”，练过用
文言文书写作文的理科生（这一点恰恰是我这个同
为理科生的弱点），对写作有兴趣，于文字有功底
。这套科普丛书极有可读性。相信本套丛书的出版
对普及青少年极地知识，培养他们的科学精神，提
高他们的科学素养，激发他们热爱大自然、爱护地
球、保护环境的热忱将会起到积极的促进作用。希
望高登义先生老当益壮，继续发光发热，为科学改
善百姓生活继续努力。
是为序。

《高登义科学探险手记》分成六册：《登极取义》《与山知己》《峡谷情深》《情系南极》《梦幻北极》《见证北极》。每册又分成多篇，内容极其丰富。通篇体现了自然科学与人文科学交融，理论研究与实地考察交融，发现、创新与保护、发展交融，科研实践与国家利益交融，做事与做人交融，个人行为与团队合作交融，兴趣爱好与责任担当交融，独立自主与国际合作交融，前沿研究与科学普及交融，本职工作与社会活动交融。由于定位是科普丛书，所以作者高登义在文字上力求把深奥的科学问题描述得尽量通俗易懂。
本书是其中的《情系南极》分册。

关爱南极 融入自我
亲近南极，是认识南极的最佳途径。
我曾经三次赴南极科学考察。第一次是1984～
1985年，参加日本第26届南极科学考察；第二次是
1988～1989年，参加建立中国南极中山站考察；第
三次是经过中国科学技术协会批准，由中国科学探
险协会组织进行的民间科学考察。虽然特点不尽相
同，但对我而言，刻骨铭心的认识有两点。
首先，南极自然环境规律虽然变化无穷，但与
人们关系更密切的是，南极冰雪和臭氧洞演变与人
类关系。
研究表明，南极臭氧洞演变与人类排放的氟利
昂气体有关。近30年来，由于国际组织对使用氟利
昂气体的限制，南极臭氧洞的面积已经逐渐减小。
虽然近几十年来，南极冰盖高度和南极浮冰面积不
仅没有减小，反而还有所增加，但是关爱南极冰雪
，关注大气环境演变，应该是人人有责。我们要认
识南极环境变化情况和规律，并据此规范我们的生
活行为。
其次，在认识南极自然规律过程中，认识自我
，融入自我。
认识人与自然的关系，认识个体在南极大自然
中的地位和作用，研究如何适应南极大自然演变的
规律，逐渐懂得“我是谁”，逐渐懂得“知天知己
”……
在此基础上，尽可能地去亲近南极，认识南极
，享受南极，享受人生的乐趣。

高空大气物理学的研究对象，是从地球表面以上的30千米高空一直到行星际空间所发生的地球物理现象和物理过程。高空大气物理学是天体物理学与地球物理学之间的一门边缘学科。它的研究内容很广，主要包括高空大气结构、电离层和日一地空间物理三大部分。
在南极地区，具有哪些特殊的条件有利于研究高空大气物理学呢？
我们知道，地球像一块大磁铁，它有自己的磁场。地球的磁场向宇宙伸展，形成一个称为磁性层的区域。磁性层向着太阳的一面，地磁场的磁力线闭合，宛如一个球形大盾，把地球保护起来：磁性层背着太阳的一面，被太阳风把磁力线拉开，呈尾状伸展。粗看起来，地磁场与偶极子颇为相似，宛如一块条形磁铁位于地球中心附近，在地球磁场的南北极有南北两极歧点。
向着太阳一面的磁性层保护着地球，使其免受太阳风的正面袭击，同时还改变太阳风的方向，使之绕过地球。然而，在地磁场的南北两极歧点附近，太阳风可以侵入。当太阳风侵入南北两极磁场歧点附近时，它能使带电的太阳粒子辐射流近于垂直地向电离层以至中低层大气输送，使各层区产生能量、动量和质量耦合区域，形成许多重要物理现象，如极光、哨声、粒子沉降和地磁脉动等。这是在非极地区不能看到或极少见到的。
因此，进行哨声的观测研究，对于测定地磁纬度，改进无线电远距离通信，确定地磁场磁力线顶点的强度等都具有重要意义。南极地区为哨声观测研究提供了极好的场所。
极光是发生在极地上空奇特而美丽的自然现象。在南极地区的极光称作南极光。
从科学意义上讲，极光是从太阳表面发射出来的带电粒子流，从外层空间疾驰而来，猛烈地冲击着地球南北两极地区高空稀薄的大气层，将大气分子激发到高能级，发出了耀眼的可见光。打个比方，如果把地球空间看作一个电视显像管，地球磁性层尾部的中央比作电子枪，极地高层大气视作荧光屏，那么，极光就是这个荧光屏上的图像。
极光出现的强弱取决于太阳强度以及太阳风离开太阳所携带的磁场的强度和方向。极光具有巨大的能量，可达到几千电子伏特。历史上有记载的极光资料中，最惊人的一次极光出现在1859年，其感生电流强大到美国的电报员不用电池便将电报从波士顿发到了波兰。有时，一次极光的能量能超过北美洲总的发电能力。
极光，顾名思义，应该出现在极区，南极和北极地区是观测和研究极光的好地方。但两相比较，由于南极地区主要是大陆，而北极地区主要是海洋，因而，在南极地区观测和研究极光更为有利。南极的日本昭和基地和中国中山站就是调查极光活动的有利位置。
一般说来，极光易在67°的地磁纬度和110千米高度附近出现。有时，当太阳风阵风风速超过正常风速（每秒数百干米）时，电离层中的电流增强，影响地磁活动。在这种情况下，地磁磁性层被压缩，极光区也被推向地磁纬度较低的地方：当极光在地磁纬度61°附近出现时，南极哈利站和赛普尔站也能观测到。
研究极光活动的目的，主要在于通过它来研究等离子体层中某些物理现象及其对通信和卫星轨道的影响。这是因为，当带电粒子落入极光区时，极光区的带电粒子可进一步产生一个电子浓度大大增强的薄层，使地面发射机发出的高频无线电波发生异常。此外，极光区的粒子还加热大气的最高层，引起局地大风。极光还能使热层（110千米～300千米）大气明显变暖；电子浓度增大，影响飞行高度低的极轨卫星轨道。
在南极地区，除了研究哨声和极光具有极为有利的条件外，观测和研究地磁场的变化也是非常有利的。
例如，在南半球，地磁极和南极点之间的距离是北半球地磁极与北极点之间距离的两倍。在南极地区，同一地理纬度但经度不同时，其地磁纬度不同。许多南极地区考察站位于沿岸差不多相同的地理纬度上，这就为研究一系列地磁纬度上的高层大气物理提供了独一无二的机会。特别是在西经0°～90°，更是研究与等离子体层顶相联系的电离层现象的天然实验室。因为，只有在南极这一区域才能在这么高的地理纬度上研究与等离子体层顶有关的电离层现象。在北极地区是不具备上述条件的。
P160-163