[图文]我院06级研究生刘建军赴北极执行科学考察任务

附：1、课题历史背景、目的、意义：

由于地球磁场的作用，太阳风-磁层-电离层耦合作用在极区表现最为集中和明显，主要表现为极光、磁暴、磁层亚暴、极盖吸收和电离层闪烁等一系列的重要地球物理现象。极隙区是太阳风等离子体进入地球高空大气的直接通道，同时也是地球高空大气响应太阳风扰动最早和最灵敏的区域，极隙区观测对空间物理研究以及空间天气监测和预报具有特别重要的科学价值。

中国北极黄河站（地理坐标为78.92°N，11.95°E，修正磁纬为76.24°）处在地球极隙区纬度，与南极中山站又几乎处在同一根磁力线的南北两端，构成了地球上为数不多的几个极区共轭对之一，并成为地球上极隙区纬度唯一的共轭对。黄河站的完全极夜期（太阳在地平线下10°以上）为每年11月28日到次年的1月15日，长达49天，极隙区极光的可观测天数更长达57天。2003年12月中国极地研究中心在黄河站安装了三波段极光全天空CCD成像观测系统，至今已连续开展了五次越冬观测，取得了大量珍贵极光光学数据。继续开展三波段极光全天空CCD成像观测是本项目的一项重要内容。

电离层吸收是与高能粒子沉降有关的重要空间天气现象，宇宙噪声接收机是监测该现象最有效的手段。2004年6月中国极地研究中心接管了日本名古屋大学在新奥尔松地区安装的成像式宇宙噪声接收机。该设备配备了8×8天线阵，经相控系统形成8×8个波束，实现了高能粒子沉降全天候的二维监测，并与南极中山站部署的同类设备构成了南北极共轭观测。北极站宇宙噪声接收机已经运行了十多年，积累了多年的珍贵观测资料。但该设备的天线阵、接收机和记录系统都已经严重老化，室外天线阵的维护费用也越来越高。中国极地研究中心在充分调研的基础上，将采用英国Lancaster大学研制的新型宇宙噪声接收机替换现有的系统，升级改造计划于2008年夏季完成。新型成像式宇宙噪声接收机的接收频率将与中山站成像式宇宙噪声接收机相同，接收机可以直接实现宇宙噪声信号的数字化并通过FPGA技术实现数字移相形成波束, 同时采样频率提高到1秒/帧。宇宙噪声接收机的升级改造工作是本项目另一项内容。

当无线电信号穿越电离层时，电离层不规则结构会引起信号强度、相位的快速随机起伏，这种现象称为电离层闪烁。电离层闪烁严重影响测控、雷达、导航、通信等无线电应用系统的精度及可靠性。在黄河站开展电离层闪烁监测，与已有的极光观测和挪威站的地磁观测等手段相互配合，开展极区高空物理综合观测研究，并进一步开展高纬极区和我国低纬赤道电离层闪烁对比分析，不仅对极区空间天气研究具有重要意义，也具有很大应用价值。

    近年来，中国电波传播研究所在国家有关部门支持下，自主研制出了多频段(L、UHF、S)的电离层闪烁监测仪，并在国内布设了13个闪烁监测站，取得了多年的观测数据，获得了低纬地区电离层闪烁统计特性，建立了初步的长期统计预报模型。此外，还在新加坡、挪威Tromsø、芬兰Sodankyla和Oulu、南极中山站等地建立了电离层闪烁观测站，并与意大利、挪威等国开展了国际合作研究。中国电波传播研究所将计划于2008年夏季在北极黄河站安装自主研制的L频段电离层闪烁监测仪，对站区电离层闪烁进行连续的长期监测。

中科院地质与地球物理所于2006年7-8月在黄河站临时架设了一套电离层闪烁观测系统，获取了为期半个月的、有价值的北极电离层闪烁观测数据；并于2007年7月在黄河站建立了一套自动观测系统，实现了数据自动采集、分析和网上传输，达到了无人值守的要求。这项工作的开展不仅是观测研究北极电离层闪烁变化特性的基础，同时可与黄河站上已有的极光观测和挪威站的地磁观测等手段相互配合，开展极区高空物理综合观测研究，并进一步开展高纬极区和我国低纬赤道电离层闪烁对比分析，可望在电离层闪烁研究和应用上取得一批有意义的研究成果。经过半年多对电离层闪烁自动观测系统运行，也发现了一些工作中的问题，随着研究工作的深入，也对该电离层闪烁自动观测系统提出了开发实现新的观测模式的要求，以期取得更能满足科学研究需要的高质量观测数据，开展相关的数据分析和研究。

利用我国北极黄河站的地理优势，结合中国电波传播研究所和中科院地质与地球物理研究所在电离层闪烁方面的技术和研究优势，于2008年度夏期间在黄河站建立和维护电离层闪烁监测网，对北极电离层闪烁及其漂移进行连续、长期的监测，是本项目的另一项重要内容。

2：刘建军来信：

国际极地年我们在行动   

            —— 北极展望

今年是第四次国际极地年，我有幸成为亲临现场执行中国北极黄河站极光观测任务的一员感到无比自豪。从孩童时代的遥望苍穹到即将去北极实地观测绚丽多彩的极光，充满期待的我特别的激动。

极光产生的原因是来自大气外的高能粒子（电子和质子）撞击地球南北两极高层大气中的原子的作用。这种相互作用常发生在地球磁极周围区域。现在所知，作为太阳风的一部分带电粒子在到达地球附近时，被地球磁场捕获，并使其朝向磁极下落。它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生红、绿或蓝等色的极光特征色彩。在太阳活动盛期，极光有时会延伸到中纬度地带，例如，在美国，南到北纬40度处还曾见过北极光。极光有发光的帷幕状、 弧状、带状和射线状等多种形状。发光均匀的弧状极光是最稳定的外形，有时能存留几个小时而看不出明显变化。然而，大多数其他形状的极光通常总是呈现出快速的变化。弧状的和折叠状的极光的下边缘轮廓通常都比上端更明显。极光最后都朝地极方向退去，辉光射线逐渐消失在弥漫的白光天区。造成极光动态变化的机制尚未完全明了。在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为"太阳风"。这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极，从而导致带电颗粒与地球上层大气发生化学反应，形成极光。在北极地区形成的叫北极光。在南极地区同样可看到这一现象，称之为南极光。

我国作为第四次国际极地年的发起和成员国之一，将利用这一契机在南北两极展开完整的极光观测，从而从极光形态和物理成因等方面对其进行研究。而我非常幸运的成为执行此次观测任务的一员感到非常的高兴，将会尽全力完成这一艰巨的任务。

展望北极，遥望北极，让心飞扬在北极！