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大国重器特色展精品课程丨站在两极看未来 [复制链接]

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本期的大国重器之双龙入海——特色展精品课程中,我们为大家请来了中国地震局地质研究所研究员位梦华爷爷来给大家讲一讲他在地球两极探险的故事!

专家简介:位梦华,中国作家协会会员,中国科普作家协会会员,美国探险家俱乐部国际成员,中国地震局地质研究所研究员,教授,享受国务院*府特殊津贴、为中国自然科学事业做出突出贡献的科学家。是最先登上南极大陆的少数几个中国人之一,也是第一个率领考察队到达北极点的中国科学家。

以下是讲座内容

位卑忧国是,

梦笔走天涯。

华夏连广宇,

地球是我家。

位梦华老师在极地的留影

位爷爷先给大家分享了一首以自己名字为题的藏头诗。

他告诉我们:国家,国家,先有国,后有家,没有国,就没有家。所以,既要爱家,又要爱国。爱国就是爱家。

我们的国家位于地球上,地球又身处宇宙空间之中。所以,我们不仅要关心地球,更要了解宇宙。我们所知的宇宙诞生于一次大爆炸。从这次爆炸开始,诞生了时间与空间,爆炸向外扩张,就形成了我们的宇宙。

宇宙里有无数星球,地球只是其中之一,它形成于距今大约46亿年前,在它形成之初,距今大约45亿年前的时候,一颗和火星差不多大小的小行星撞到了地球上。这一撞导致了三个结果:一是地球的质量增加了。二是有一部分物质飞了出去,形成了月球。三是地球的自转轴被撞歪了,因而才有一年四季,两极才会有极昼、极夜现象。

月球形成的大碰撞假说想象图来源丨维基百科

地球最独特、最神秘之处就是演化出了生命。大约38亿年以前,生命出现在地球上。但是生物的进化并非一帆风顺,而是跌宕起伏。化石记录表明,平均间隔一亿年左右,地球上就会发生一次大规模的生物大灭绝。迄今一共发生了五次生物大灭绝。

我们的地球现在也面临着各种威胁,第一是世界大战,核大战;第二是温室效应;第三是小行星撞击地球。所有这些危机,都能造成乌云遮天,气温骤降,因而引起生物大灭绝。但可以预见的是,无论哪种情况发生,地球两极的生物受到的影响应该是最小的。如果第六次生物大灭绝真的发生,两极地区就可能成为人类最后的“庇护所”,可能只有两极的生物和人类能够继续生存下去。

神奇的两极地区

两极地区在地球的两端,我们知道地球是一个蓝色的星球,但只有两个地方终年呈现出白色,像地球戴了两顶白帽子,这就是两极地区。

地球的北极地区和南极地区来源丨维基百科

接下来,位爷爷用一段两极地区的视频给大家展示了两极地区的情况。

两极的相同之处:两极的一年只有一天,之所以这么说,是因为在两极地区的极昼极夜现象;在地球上只有两个地方只有一个方向,因为在南极点和北极点没有东西方向,在南极点无论朝向哪里,都是北方,同样,在北极点无论朝向哪里都是南方;此外两极地区一年到头都极度寒冷;荒无人烟,生物也很少。

南极午夜的太阳,光线斜照在茫茫的冰原上,高远而深邃,广阔而神秘,引人入胜,发人遐思,逆光望去,浩瀚无边,显得格外扑朔迷离。

极昼之下,北极午夜的北冰洋

两极的不同之处:第一,南极是一片大陆,而北极是一片大洋;第二,南极的海拔更高,因此温度更低,科学家在地球上观测到的最低温度-89.3℃就是在南极记录到的,在这种温度下,手持一杯开水向天上一泼,落下来就变成了冰雹,北极的海拔较低,所以温度相对较高,但最低温度也有零下七十多摄氏度;第三,南极生物少,北极生物多,南极最大的陆生生物是一种螨虫,只有2.5-3毫米大小,而且仅生存在南极大陆边缘较为暖和的地方。

两极探险的悲剧

人类是一种永远也不会满足的生物,只要一有可能,就会往外扩张。扩张就要付出代价。死在北极探险的有六七百人。死在南极的也有几十人。

但是,为有牺牲多壮志,人类永远也不会停止探索的脚步。

年,英国探险家富兰克林率领一支人的探险队进入北极探险,结果人无一生还。年之后,一个加拿大的研究生前往北极寻找这支探险队的踪迹,在最先死去的三个人的坟墓中发现坟墓的主人遗体依然没有腐烂,被极地的低温保存得非常完好。

在对遗体的分析中,研究者们发现死者头发中铅的含量是普通人含量的二三百倍之多!说明这些死者是死于铅中*,当时人们不知道铅有*,罐头封口正是用铅来做的,当探险队员们进入无法获取食物的极地环境后,长时间食用被金属铅污染的食品,就导致了铅中*而死。由此可见,不懂科学是要付出惨重的代价的,所以小朋友们一定要好好学习,努力学习科学知识。

也有很多探险家死在了南极,南极是地球上风最大的地方,可以把一个人像树叶一样吹到天上去,有一支5个人的英国探险队在南极探险的返程过程中遇上了暴风雪,结果被困在营地不幸死去了。后来的人们为了纪念他们,在他们死去的地方竖立了一块木头十字架。

位爷爷与纪念牺牲在南极的探险队的十字架

极地地区的重要性

两极这么危险,为什么我们还要去呢?

因为两极是:

气候变化的控制器

全球战略的制高点

自然资源的宝库

科学研究的天堂

极地地区是地球的冷却器:两极以大气对流和海洋环流、反射回太空的能量变化三个因素,控制着地球的气候变迁。

气候始终是人类生存与发展最重要的制约因素。人类不仅要靠天吃饭,而且要靠天呼吸,没有北极的冷空气,就会被“霾”起来。

除了气候,两极的淡水对人类也非常重要。全球82%的淡水资源以冰雪的形式储存在两极,如果可以利用两极的淡水资源,对缓解干旱和饥荒等问题会起到很大的作用。

极地的巨大冰山

两极地区还有大量的蛋白质资源,包括磷虾、麝牛、驯鹿等等,但对于极地蛋白质的开发利用需要遵循可持续发展的原则。以磷虾为例,它是南极食物链中重要的一环,如果磷虾资源遭到过度开发,整个南极的生态系统都会面临巨大的危机。

南极的磷虾

极地地区还具有非常重要的科研价值,有些科学研究只有到两极地区才能进行,例如极光的研究,我们现在知道极光的产生是由于太阳发射出的带电粒子在地球磁场的吸引下在两极地区产生的发光现象。通过视频,位爷爷给大家展示了漂亮的极光。

在两极地区还能找到很多陨石。位梦华爷爷给大家展示了我国科学家在南极找到的第一块陨石照片以及他在北极找到的陨石照片。通过研究来自宇宙的陨石,我们可以从中获取关于宇宙的信息。

美国科学家曾在陨石中找到13中氨基酸,我们知道氨基酸是构成蛋白质的基础物质,而蛋白质又是构成生命的基础物质,那么宇宙中发现了氨基酸,会不会也有生命的存在呢?这也是科学家们所研究的重要课题。

南极98%的面积被冰雪所覆盖,只有一个叫做“干谷”的地方没有冰雪。这里非常贫瘠,地面上散布着岩石和砂砾,是地球上最近接火星表面的地方。因此研究火星的科学家们也会到这里进行研究,如果在这样的地方发现了生命,那么也完全有可能在火星上发现类似的生命形式。

南极“干谷”

位梦华爷爷告诉大家,南极大冰盖是一部“无字天书”,它包含着无数的科学奥秘。

例如,在冰盖中封闭着大量的气泡,这些气泡里都是几千年上万年,甚至百万年前的古空气,而研究这些古空气,就可以了解我们的地球气候演化的过程;冰盖中还有大量的火山灰,其中蕴含着地球构造演化的过程的信息;还有冰盖中的花粉,能为我们揭示生物演化的秘密;冰盖中封存着的古老的细菌和病*,它们的历史要远早于人类出现在地球上,如果南极大冰盖融化,这些细菌和病*被释放出来,可能对我们人类的健康造成威胁。

冰鱼与海星

位爷爷接着又展示了一张南极海底的照片,这是一条冰鱼的图片,它是唯一一种可以在零下2摄氏度的水里游来游去的鱼,科学家们发现这种鱼的血液里有一种特殊的蛋白质,可以提高它们抗寒的能力。那么如果把这种蛋白质提取出来或者制造出来,注射到人的体内是否也有可能提高人体的抗寒能力呢?这种能力对于生活工作在两极的研究人员们来说可谓是至关重要的。

有很多长途迁徙的候鸟,包括南半球的候鸟都要到北极来繁衍后代,可以说北极是全球鸟类的天堂。如果北极的环境遭到破坏,那么全球的鸟类都要遭殃。

我们的地球现在“感冒了”。之所以这样说是因为人类制造了大量的二氧化碳,二氧化碳是一种温室气体,飘在空中把地球包围起来,地球的温度散发不出去,温度就越来越高,所以叫做温室效应。

我们可以从下面两张图里看出明显的对比,首先是年9月份北冰洋大冰盖的面积,直接接触到了陆地的边缘;而到了年的9月份,就已经小了很多。

北极冰盖年和年的面积变化

我们中国的冰川这些年消退了大约五分之一,瑞士的冰川甚至消退了90%。据估算,到年,南美洲的安第斯山上个冰川将会消失,当地的印加人的生存受到了严重的威胁。

目前地球上冰川融化的速度越来越快,按照这样的速度下去,南极和北极的冰盖在未来可能会全部融化,使地球海平面高度上升60~70米,到那时全球大量的陆地都会被淹没在水下了。

正在消融的格陵兰岛冰盖

两极冰盖融化首先会影响到地球上的动物,例如北极熊。北极熊生活在冰盖上,它们有着强大的游泳能力,但现在北极冰盖断裂后产生的缝隙距离远大于它们游泳的极限,很多北极熊都因为在游泳的时候没有浮冰休息而力竭淹死了。

浮冰上的北极熊

讲到这里,位梦华爷爷给我们展示了他在联合国气候大会上拍摄的照片,他在会上呼吁世界各国对北极熊展开保护。

位梦华在联合国气候大会

南极考察的故事

接下来位梦华爷爷为我们讲了他在南极考察时的故事。

在南极大陆上空飞行,宛如航行在星际之间。上面是湛蓝的苍穹,下面是巨厚的冰川。蓝天深邃无际,冰川广袤无垠,完全是一个冰雪的世界,连那些很高的大山,都被冰川所覆盖,仿佛正在飞往另外一个星球。

在飞机上看向南极大陆,就好像来到了另外一个星球一样。在南极的冰面上有很多裂缝,这种冰缝深达几百米,非常可怕,一旦掉下去就会凶多吉少,在冰缝边上不能站着,必须要趴在冰缝边上,因为南极的风很大,一旦突然起了大风,很容易把人刮到冰缝里。

南极的冰缝

在冰缝边上不能站立,必须要趴下

不过如果有机会进入冰缝的内部,我们就会看到一个像童话一样的世界。这里有大大小小的各种冰柱,就像水晶宫一样非常漂亮。

像水晶宫一样的冰缝内部

在跟随美国考察队在南极考察的时候,考察队员们住在非常小的帐篷里。帐篷里不能生火,队员需要睡在一个几乎全封闭的睡袋里,只有一个呼吸孔与外界连通。呼出的水蒸气预冷变成雪花又落回到睡袋上,使睡袋的上面和下面都是雪,一翻身就会咯吱咯吱地响,非常浪漫。

在南极,位梦华老师住在帐篷里

在南极的考察非常艰苦,非常危险,也非常孤单。茫茫一片冰雪看不见其他颜色,也看不见其他生物。如果在南极过冬,几个月没有太阳,猛烈的暴风雪让人每时每刻都有生命危险。考察队员们只能躲在基地里面,精神压力非常大。在南极越冬期间如何舒缓考察队员们的心理压力,对每个考察队都非常重要。

我国的考察队给基地安装了网络,让队员们可以随时和国内的家人通话,有效地缓解了在极地越冬时期队员的心理压力问题。甚至其他国家的研究人员也千方百计地想来我们的基地“蹭网”。

位梦华在南极

随后位爷爷给我们展示了一些他在南极考察时的照片,还讲了一个惊险的故事:

南极的风既大又刁钻,一次,位爷爷和两位美国同事,两位新西兰同事乘坐直升机的时候,遇上了强大的重力风。重力风是由上向下刮的大风,直升机被风压着冲向地面的冰川,南极的冰川像钢铁一样硬,如果飞机撞到上面,后果不堪设想。位爷爷和同事们都屏住了呼吸等待最后时刻的来临,好在训练有素的驾驶员在最后一刻趁着风速减小将飞机紧急拉起,才使整个小队幸免于难。

考察队的直升机

在南极,每时每刻都可能面临着生命的危险,但南极也有着数不尽的美丽景色和神奇的生物,位梦华爷爷说着为我们展示了南极各种神奇的动物的照片,例如海星、水母、雪鸽、贼鸥、海豹、企鹅等等。

南极的生存非常残酷,上一秒还在给幼崽授乳的海豹妈妈如果觉得遇到了危险,下一秒就可能扔下幼崽独自逃跑。

南极的海豹

南极的生活也会非常有趣,有一次,一只企鹅来到了位爷爷的营地附近,考察队员们用相机给它拍了很多照片,对营地产生了兴趣的小企鹅还参观了一下考察队员们的帐篷,甚至在位爷爷的帐篷外面睡了下来!爷爷在帐篷里面,小企鹅在帐篷外面,一人一鸟就这样度过了一段奇妙的休息时间。

参观营地的小企鹅

位爷爷接下来讲了帝企鹅抚育幼鸟长大的故事。南极有很多种企鹅,王企鹅和帝企鹅会由少数成年企鹅带着大群的企鹅幼鸟生活,就像一个“幼儿园”一样。

在北极的神奇经历

讲完了南极的探险故事,位爷爷又给我们讲了他在北极的神奇经历。

在北极,包括斯瓦尔巴德群岛和阿拉斯加等地都有科考基地,位爷爷展示了很多他在北极科考基地考察时的照片。

我国首次北极科学考察队年从天安门广场出发,国旗班的战士庄严地将五星红旗授予中国北极考察队。队员们带上五星红旗向北极点进*。

北冰洋核心地区非常干净,非常漂亮,但也非常危险。冰面上有很多裂缝,在低温下,裂缝表面很快就会结上薄薄一层冰,一场雪过后根本看不出来。当人走过去就会掉到下面冰冷的海水中,即使能爬上来,在零下四五十度的低温中也会很快被冻死,非常危险。

生死只在一瞬间。如果雪橇掉进水里,考察队员们就将陷入绝境。

在北纬89度的地方,我们的考察队员们就遇到了冰缝。考察队紧急向后撤,正当位爷爷驾着狗拉雪橇向后撤的时候,冰面突然碎裂,海水像一堵墙一样喷涌而出,场面既危险又壮观。在大自然的伟力面前,人类渺小得不值一提。

极地精神:在危急时刻,把生的希望让给别人,把死的危险留给自己。

在北极的考察离不开爱斯基摩犬,这种狗非常聪明勇敢,一路上拉着考察队的雪橇一路前行,最终成功地抵达了北极点。

位梦华与考察队的雪橇犬

冰原上的炊事员:考察队员郑鸣不顾疲劳,在北极点上为大家做最后一餐,要用两个多小时,才能把水烧开。

克服了重重困难,我们的考察队终于在年5月6日到达了北极点,并在北极点展开五星红旗合影留念。

到达北极点的队员合影:

后排:王卓,吴越,郑鸣,刘少创,李栓科,刘健,位梦华,效存德,叶研。

前排:王迈,卓培荣,孔晓宁,孙覆海,刘信,赵进平

位梦华爷爷还给大家展示了很多北极动物的照片,并讲述了关于旅鼠的启示:我们的地球不会再长大了,但是地球上的人类还在不断增加。现在的地球人口已经超过了70亿,再过30年可能达到90亿,如果人类继续破坏地球的环境,那么地球一定会不堪重负。

危险的北极熊

北极的野外也隐藏着危险,在北极考察的时候必须要带好枪,因为要对付北极熊。南极是片和平的土地,不能也不需要带枪,但在北极,北极熊可是一个非常可怕的威胁。

来到营地附近的北极熊

在科考基地的门上贴着标语:你带好枪了吗?关上门,门后还贴着标语:你压好子弹了吗?带好枪,压好子弹,才能在北极熊的威胁下保护好自己。

如果遇到了北极熊,首先大喊大叫,有可能把它吓走。如果它继续靠近,可以放空枪,有可能把它吓跑。只有两种情况下,北极熊才会主动向人类进攻,一种是北极熊非常饥饿,它会饥不择食。一种是母熊带着幼熊,它要保护自己的孩子。北极熊已经越来越少,不到万不得已,尽量不要伤害它们。

北极熊非常危险,在拍摄北极熊照片的时候,位爷爷就遭到了北极熊的攻击,差一点就要被巨大的熊掌打个正着。位梦华爷爷的一个朋友也在遭遇北极熊的时候险些成为熊口之食,最后虽然幸免于难,但衣服却被熊爪撕了好几个大口子。

然而北极霸主北极熊也面临着生存危机。有的北极熊去人们的村子里寻找食物,村里的人不得已开枪将其击毙。

被击毙的北极熊,尸体将供科学家研究

由于盗猎、污染、气候变暖等原因,北极熊越来越难以找到足够的食物,也就越来越多地接近村庄,与人类发生冲突。想要保护这种神奇而美丽的生物,还需要我们人类的努力。

北极熊造访

清晨的惊奇

我和夫人住在一栋只有十六七平方米的小木屋里,像是一个大箱子。2年10月10日,夜里下了一场大雪,早晨夫人开门一看,门口有一串北极熊的脚印,杂乱无章,说明北极熊曾经在这里走来走去。

来访者的足迹

脚印巨大,可以清楚地看出北极熊的爪子。

北极熊有多大?

夫人站了进去,两只脚还占不满一个脚印,可见是一头很大的北极熊,肯定但是头公熊。我们并没有意识到危险,还觉得挺好玩的。

爱斯基摩朋友来了一看,大惊失色,命令我们马上搬家。他告诉我们说,北极熊肯定嗅到了你们的味道,所以在这里走来走去。因为附近有一个储存着鲸肉的大仓库,把它吸引了过去。把仓库的木门拍坏了。因为里面还有一道铁门,它无能为力。后来被人们发现,把它赶跑了。如果北极熊知道屋里有人,小木屋的门只要轻轻一碰就开了,它在门口一站,把你们两个堵在里面。你们屋里又没有枪,只能束手待毙。我们一听,吓出了一身冷汗,赶紧搬到实验室的铁皮屋里去了。

北极的土著居民

北极的土著居民是*种人,*种人的祖先首先进入了北极圈地区生活并在那里存活了下来。北极的土著居民包括西伯利亚的楚克奇人、科拉海岸的南特西人、北欧的拉普人等。

鲸肉在爱斯基摩文化中有着很重要的地位,一头鲸重达几十吨,要出动全村的人齐心合力才能把鲸鱼拉到岸上。拉上来之后像分粮食一样分割鲸肉,然后分给每家每户的人们。

鲸鱼拉上来需要十几个小时,人们早已饥肠辘辘,立刻从鲸鱼背上割下一块肉来,煮熟了分给大家吃。

爱斯基摩人能歌善舞,男女老少都很擅长跳舞。

在爱斯基摩人的村子的时候,位爷爷还给当地的人们讲解了中国传统文化。

在北极的时候,位梦华爷爷住在一个只有16平方米的木板房里,这个房子像一个大箱子,被戏称为“北京饭店”。位爷爷住在这里的时候,对“科学文学”这一概念进行了思考。

“北京饭店”

科学文学:将科学的精髓融于文学,用文学的手法阐释科学,使读者既能学到科学理念,科学知识,科学思维,科学方法,又能得到艺术的享受,受到文学熏陶。

讲到这里,位梦华爷爷为大家送上了富有深意的两句两极寄语:

吃苦是福

吃苦可以锻炼身体;

吃苦可以磨练意志;

吃苦可以战胜困难;

吃苦可以提升自己。

所以,吃苦是福。

书通天下

读书可以了解天下;

读书可以理解天下;

读书可以走遍天下;

读书可以治理天下。

所以,书通天下。

还有一首位爷爷的诗:

蓝天为帐地为床,头枕山脊脚浸洋。

背负地球探宇宙,披星戴月迎朝阳。

人生志当存高远,刀山火海难阻挡。

莫道征途太艰险,自古英豪在疆场。

最后,位梦华爷爷为大家播放了一段北极熊母亲带着幼崽嬉戏的视频,并对此提出了几个思考问题,就请大家去视频里寻找答案吧!

大国重器-双龙入海特色展

本特色展览位于北京科学中心主展馆(2号楼)四层“资源述说—储藏与开发”展区,以整合科普资源,提升公民科普素质,向观众展示我国海洋工程方面的科学成就,体现国之重器对国家经济发展的重要性及国际地位为目标,展示中国自建国以来在布局海洋方面所做的努力,海工利器、海洋科考、海洋*事布防从无到有和从集成创新到自主创新的过程。

展览分为序言、海工利器、极限探海、国之坚盾、尾声五部分,包含天鲲号、振华30、蛟龙潜海、雪龙2号、核潜艇等等有趣又精彩的展项,期待小朋友们的参观~

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