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| 极地探秘：冰的记忆 海的传奇

南极和北极是地球的两个极点，它们遥相呼应，各据一方。同是冰雪世界，却各有洞天。 南极有独一无二的野生动物、、一望无际的地平线，寒冷荒芜，却又富饶迷人。 200年前，探险家们一路南行，第一次抵近这片神秘的大陆。英国探险家罗伯特·法尔肯·斯科特这样描写道：“他们从狭小、颠簸不已的船上跳入风暴肆虐的冰海之中，一次次地与灾难擦肩而过。他们的船遭遇了严重的失事、损坏和漏水，船员们则因不间断地辛劳而疲惫不

特别策划 | 中国科学家的极地梦

2021年国庆节前，中国科技通史展览“科技的力量”中展出了一块石头。那是1984年，中国第一支南极科学考察队在建立中国第一个南极考察站——长城站的时候，采集到的南极岩石标本。 如今，过去了将近40年，中国已经在极地建造了5座科学考察站。这些科学考察站成为中国科学界认识极地、了解极地的家园。这些在冰原上拔地而起的建筑群，见证着中国科学家们的极地梦想！ 图为中国首支赴南极科学考察队（图片来源/ 新

特别策划 | 南极之巅的中国“梦之站”

“高冷”的昆仑站 1999年，笔者带领中国第15次南极科考队内陆冰盖队，挺进南极内陆冰盖1100千米，第一次进入冰盖（Dome）区域。那一次，五星红旗第一次插在了南纬79度16分的冰盖腹地。从1996年开始至1999年，中国南极科考队成功实施了3次中山站-冰穹A的内陆冰盖考察，建立了1000多千米内陆冰盖冰川学综合观测断面，取得大量珍贵的雪冰样品和观测资料。2004年1月，第4次中国内陆科

特别策划 | 极地冰海“传送门”

月池系统的诞生 即便在夏季，南北极海域也存在大量海冰。海冰会阻碍舷侧下放科考设备。如2014年3月，中国第30次南极考察期间，雪龙号在普里兹湾遭遇严重冰情，导致大部分站位无法按计划开展科考作业。 所以，雪龙2号在设计阶段，科研人员决心要给新船配备一套月池系统，以确保在资料最为匮乏的极地密集冰区开展科考作业，获取更广海域和更长时间的调查数据。月池系统为海洋钻井平台、钻探船和潜水支援船、海洋科

特别策划 | 飞越地球最南端

理查德·伊夫林·伯德的纪念雕像埃尔斯沃斯使用的北极星号飞机 百年前航空初探极 人类第一次飞行在南极上空是在1902年2月4日，英国海军军官、探险家罗伯特·法尔肯·斯科特乘坐热气球从南极海岸上飞了起来，首次取得南极航拍照片。 此后，南极飞行沉寂了20余年。第一次世界大战结束后，人们将飞机、航空摄像机、无线电等为作战开发的技术装备，改装应用于极地探索。这标志着南极航空时代的到来。 1921年

特别策划 | 激光“剑”指南极苍穹

如今，中国载人航天工程进入了令人鼓舞的空间站时代。你可曾想过，地球大气层和太空的边界在哪里？航天器在飞出大气层的旅途中，能感受到怎样的环境变化？遥远两极的大气与其他地区有什么不同或联系？为揭示极区大气的秘密，中国科学家把遥感探测的激光“剑”装到了南极中山站，“剑”指苍穹，锐意探索。 独特的极区大气 地球的大气层为生命的生存提供了氧气、二氧化碳等必要的化学物质，像盾牌一样阻挡了来自太空的危险

特别策划 | 打通“冰上丝绸之路”

风云三号卫星微波成像仪制作的北极海冰及北极航道示意图（供图/国家卫星气象中心 制图/武胜利） 北极航道又被称作“冰上丝绸之路”。随着北极地区气候变暖和北极浮冰逐渐减少，北极海域的通航成为人们热议的焦点。 新“黄金水道” 北极航道分为东北航道和西北航道两段。人类对北极航道的探索有着悠久的历史，早在1878年就开通了东北航道;西北航道稍晚，开通于1905年。 根据国际航运界测算，

特别策划 | 气候变化“指挥员”： 南极冰盖与北极海冰

南极和北极是全球气候变化的关键区和敏感区，南极冰盖和北极海冰的演变是全球气候变化的重要环节。当南北极升温速率远高于全球平均水平时，它们对全球气候变化有哪些影响呢？ 北极熊跳跃冰裂隙（摄影 / 沈辉） 逐渐消融的南极冰盖 南极冰盖是南极大陆积雪经过数百万年挤压而形成的冰，其面积约1400万平方千米，平均厚度为2160米，最厚处达4776米，约占世界淡水总储量的70%。在南极不同的地点，冰盖的消

特别策划 | 极地之灵：北极熊与因纽特人

与北极熊相遇 笔者一到达美国阿拉斯加，就听说当日凌晨1点到早晨，有7只北极熊闯入工作站。于是，我们决定一起去看北极熊。 北极的王者 北极熊主要依靠捕食海豹为生。当冰冻实后，海豹要在冰上打洞，爬到冰面上呼吸，北极熊就守株待兔般等在那里，海豹一露头，就一巴掌把它的头骨击碎，然后迅速把尸体从海中抓上来。一般情况下，北极熊是不主动进攻人类的，除非受到人类攻击或饥饿难耐。 车沿着公路向北行驶，看到1

特别策划 | 南极的“白色守护者”

随着全世界越来越关注极地开发利用，极地的医学保障需求也日益迫切。在中国极地科考的漫漫长路上，极地医学的科研人员又做了哪些研究工作呢？ “极昼”“极夜”的挑战 南极的气候和地理位置十分特殊，存在很多的自然和社会应激原，在这样的环境下，会引起考察队员生理和心理的应激，适应不良的人易患应激性疾病。 中国南极中山站的冬季人员稀少（每年约有18名越冬队员）、与外界隔绝、行动受限。这里的冬季极夜缺乏自然

探索发现 | 马铃薯中的科学：土豆不“土”

马铃薯也会染病毒 马铃薯（俗称土豆）天生就是一种好食物，它们产量高，营养全，对不同环境的适应性强，又可以是蔬菜又可以当主食，简直是完美。但是，马铃薯也有自己的苦衷，比如病毒。 大家对病毒并不陌生，人类发现的第一种病毒就是一种植物病毒——烟草花叶病毒。病毒不仅威胁着人类健康，对植物生长的影响也是巨大的。 马铃薯是通过块茎进行繁殖的，随着一代一代播种繁育，块茎中的病毒种类和数量会越来越多

探索发现 | 槲寄生

槲寄生果实的颜色根据其寄生植物的不同而发生变化 “百变”槲寄生 槲寄生又名寄生子，为桑寄生科槲寄生属灌木植物。槲寄生作为一种半寄生植物，可以从所寄生的树上汲取一部分营养，同时自身也可以进行光合作用，对寄主的影响较小。它可以寄生于榆、杨、柳、桦、栎、梨、李、苹果、枫杨、赤杨、麻栎和椴属等各种树木上，其“百变”也正体现于此。到了冬季，槲寄生似乎把自己合成的部分营养回馈给所寄生的大树，并非不劳而

探索发现 | 神舟十三号背后的黑科技你知道吗

搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心发射成功 神舟十三号：星夜赴天河 作为中国空间站关键技术验证阶段的“决胜之战”与“收官之战”，10月16日0时23分，长征二号F遥十三运载火箭在甘肃酒泉卫星发射中心准时点火起飞，将神舟十三号载人飞船送入预定轨道。6时56分，采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口。 之后航天员翟志刚、王亚平、叶光富成功进驻天和号

探索发现 | 给中微子测体重

中微子：神秘的“隐形人” 中微子，是一种基本粒子，不带电，个头小，与其他物质的相互作用十分微弱，号称宇宙间的“隐形人”。 科学界从预言中微子的存在到发现它，用了20多年的时间。普通人从未见到过这种神秘粒子的“真身”，其实它每时每刻都在我们身边。它可以轻易穿透任何物质，每秒会有1000万亿个来自太阳的中微子穿过每个人的身体。当然，我们毫发无损，因为，它们太小了！ 由于中微子与其他物质的相互作用

探索发现 | 绿水精灵

探索发现 | 飞机适航的那些事

提及民用航空器的安全性，“适航”一词常常与其同时出现在各类新闻媒体报道中。那究竟什么是适航呢？适航，是航空器本身及其各部件、各系统适于空中航行的最低安全标准。通俗地讲，航空器过不了适航这一关跟产品不合格是一个道理。 什么是适航 1903年，美国莱特兄弟开启了人类历史上的首次航空飞行，从此飞机开始频繁出现在大众视野。伴随着航空科技的发展，民用航空产业快速兴起，人为因素导致的飞机安全事故频发很快引

科学微距 | 冰冻景观中自然编织的石头图案

挪威斯瓦尔巴群岛的天然石头圈，每个圆圈大约有3米宽 大自然中充满重复的模式，这些模式是世界之美的一部分。一个国际团队结合新颖的实验和计算机建模，使用现代工具来解释寒冷景观中形成的重复石头模式。美国华盛顿大学地球与空间科学名誉教授伯纳德·哈莱特 （Bernard Hallet）说：“这些在没有人类干预的情况下形成的惊人模式，在自然界中非常引人注目。” 哈莱特专门研究土壤在极地、高山和其他寒冷环境

科学微距 | 大脑中的绿色氧气发生器

青蛙过着两栖生活，一生中拥有多种呼吸方式——可以通过鳃、肺和皮肤呼吸。现在，德国科学家开发了另一种方法，将藻类引入血液中来供应氧气，让蝌蚪直接“呼吸”。 为了探索这种可能性，德国慕尼黑路德维希马克西米利安大学的汉斯·斯特拉卡（Hans Straka）将绿藻或蓝藻注入蝌蚪的血管，并最终到达大脑，将半透明的蝌蚪变成亮绿色。照射在这些蝌蚪上的光促使两种藻类向附近的细胞泵出氧气。实验证明这些氧气可以直接

科学微距 | “魔法”书签为纸质书注入新活力

英国萨里大学先进技术研究所和数字世界研究中心的研究人员设计了一个电子系统，让纸质书的读者只需在页面上放置“魔法”书签即可访问相关的多媒体内容。 在测试了一系列原型之后，最终的优化版本是在书脊附近的页边印上光学条码，使用带有嵌入式传感器的书签读取。“魔法”书签使用光学对比度传感器，来辨别印刷在每页书脊旁边的图案。它体积小、方便且用途广泛，易于制造，还可以从一本书上拆下用在其他兼容的书籍上。条形码使

科学微距 | 声音·数字·趣闻

声音 传染病问题大多是人与微生物如何和谐相处的问题。 —中国工程院院士 徐建国 近日，在天津论坛之“城市可持续发展背景下的公共卫生安全”分论坛上，中国工程院院士、南开大学公共卫生与健康研究院院长徐建国提出，传染病的趋势在发生变化。过去，传染病主要是由于贫穷和不卫生引起的，而现在的传染病主要与生态和人类行为改变相关。他认为，传染病在过去是医学问题，现在还是国家生物安全问题。在生物安全里，防

科学微距 | 新型能源竟在“脚下”

地球的地核内核温度达到6000摄氏度，和太阳表面的温度相同。我们赖以生存的地壳漂浮在地幔这个隔热层上，它很好地把热量隔绝在地下，保护着我们。2021年TED大会上，气候活动家、钻探技术专家杰米·比尔德（Jamie Beard）介绍了几项关于地热能利用的最新技术。 左图为杰米·比尔德在TED 大会。她希望能用技术来解决或者缓解气候变化问题 地球热能知多少 地球构造板块的交接处会有一些地球能量的

科学微距 | 绝了！这个窗户会变魔术

你见过这样的窗户吗？它可以随着太阳光的强弱，自动调节光线强度、改善室内采光，还能将酷热的太阳光直射温度降低至少9摄氏度！这么神奇的魔术，是如何实现的呢？ 和太阳光做游戏的变色智能窗 目前，全球发达地区有超过1/3的电能被用于室内照明与温度调节，究其本质都是在调节太阳光对于室内环境的影响。如果我们能直接调节建筑玻璃窗对于可见光和红外线的透过率，就可以从源头上改变室内的采光和温度、降低人们对于

科学微距 | 高压下，碳材料的神奇“逆袭”

说起最硬的物质，大部分人脑海里浮现出的都是金刚石，也就是钻石。但是近日，中国科学家在高温高压条件下，利用碳材料，研制出了一种全新的非晶体物质。这种物质不仅硬度超过了金刚石，而且具备金刚石不具备的韧性，以及半导体特性。让我们一起来认识一下，这种神奇的新材料吧！ 石墨和金刚石的原子结构示意图 占领材料“大舞台”的碳材料 碳是地球上常见的元素，也是构成有机生命体的基础元素。碳可以形成各种具有不

科学微距 | 手把手教你DIY照相机

19世纪，法国发明家约瑟夫·尼塞福尔·涅普斯在感光材料上制出了世界上第一张照片，但成像不太清晰，而且需要8个小时的曝光。如今，随着科技的发展，我们使用操作简单的照相机就可以轻松拍出高清的照片。其实，自制一款简易照相机也并非难事，只需要一些简单的材料，并熟练掌握成像原理，就可以拥有一台自制的照相机。这可不是玩具模型，真的是一台可拍照的胶片照相机呢！ 实验原理 照相机利用了凸透镜的成像

科学微距 | 白鼬：艺术品中的小猛兽

白鼬为什么在艺术品中频频现身？ 这种小动物有哪些不为人知的魅力呢？ 名画中的“银鼠” 15世纪末，意大利著名画家达·芬奇为卢多维科·斯福尔扎公爵的心爱之人加莱拉尼，绘制了一幅肖像画——《抱银鼠的女子》，连同她的宠物“银鼠”也一同入镜。这幅传世名作在艺术圈享有极高的评价。 据专家考证，加莱拉尼怀中的“银鼠”最有可能是一只白鼬。在文艺复兴时期流行的拉丁文中，白鼬被叫作“加莱”，正好是加莱拉尼名

艺术中的科学 | 燃烧的艺术

琉璃，是皇家建筑的重要装饰构件。2009年，琉璃烧制技艺被列入《第三批国家级非物质文化遗产名录》。 琉璃中的科学 琉璃烧制技艺的每一步都蕴含着匠人们数百年的传承。随着时代的发展，琉璃的生产工艺也在不断地改进，适应着新的变化。 蒋建国在制作九凤壁（供图 / 蒋建国） 烧制 釉料的软硬与一种化学元素有关，那就是釉料配方中的铅。如果铅含量高，釉料就软，烧制的温度就要稍微低一些。相反，如果铅

兵器与谋略 | 东方的斯大林格勒保卫战

常德乃湘北之重镇，川贵之门户，历来是兵家必争之地。1943年11月，侵华日军发动了所谓的“常德作战”，试图打开通往川渝的门户。两国开战后，经过54天激战，中国军队奋勇阻击，给日军以重大杀伤。虽然曾短暂失守常德，但此战最终以成功驱逐日军并再次收复失地而胜利结束。这次战役沉重打击了日军的嚣张气焰，被美国《芝加哥太阳报》称为“东方的斯大林格勒保卫战”。 兵家必争之地——常德 1943年夏，应美英

行知天下 | 在条子泥湿地邂逅“鸟中大熊猫”

江苏盐城条子泥湿地是中国黄（渤）海候鸟栖息地的一部分，具有极其重要的环境生态和物种保护意义。让我们跟随笔者，一起去条子泥湿地去看看。 图为黑脸琵鹭。其全身羽毛大体上为白色，与黑色嘴、黑色腿形成鲜明对比 图为大滨鹬。这类鸟主要栖息于海岸、河口沙洲及其附近沼泽地带，迁徙期间亦见于开阔的河流与湖泊沿岸地带 条子泥湿地 ——候鸟的天堂 清晨，阳光洒在一片泥泞的滩涂上。笔者看到，栖居在这里的鸟儿拍

行知天下 | 看人骨鉴定专家如何“以骨释古”

当我们看到考古发现中耀眼夺目的精美文物时， 不禁惊叹于先辈们非凡的创造力， 感慨人类厚重的历史和文明。 那么，你是否曾对这些物质文化背后的缔造者——人， 产生过好奇呢？ 摩里逊定颅仪（摄影/ 张燕） 他们是谁？他们吃什么？健康状况如何？生活方式是怎样的……发掘出土的人骨（及牙齿）是我们解答这些问题的重要信息来源。考古遗址发现人骨材料后，往往需要考古学、骨骼人类学、遗传学、化学等多学科相

科学起航 | 刘永坦：矢志不移，筑牢祖国“海防长城”

刘永坦，中国科学院院士、中国工程院院士，雷达与信号处理技术专家，是中国对海探测新体制雷达理论体系的奠基人。2021年9月被授予“时代楷模”称号。 为成宏愿 勇闯盲区 1936年12月，刘永坦出生在南京。生逢山河破碎的年代，他对中国国防事业有着特殊的感情。1953年，刘永坦考入哈尔滨工业大学，之后在清华大学接触到了无线电技术。1978年，刘永坦被国家外派到英国深造。在那里，他参与了“民用海态

生活解码 | “痒痒肉”中的科学

很多人都怕痒，只要一被碰到痒痒肉就笑个不停。但当自己挠自己的“痒痒肉”时却没有很大的反应，这是为什么呢？其实，这个生活中司空见惯的现象，与我们的淋巴、神经、大脑、小脑都密切相关，其中的科学原理也别有一番趣味。 痒和痛是“亲兄弟”？ 在讲“痒痒肉”之前，我们需要先了解一下痒和痛这对“亲兄弟”。当提起痒觉，大多数人会将痒觉和痛觉相提并论，甚至有很多人认为痒觉就是一种痛觉。的确，两者都属于触觉。

生活解码 | 善用太阳光芒创造绿能世界

对传统的污水处理模式喊“停” 污水处理，是将城市中的民用废水、工业废水等收集、处理，待水质达标后再进行排放。传统污水处理设备耗电量极大，而且使用的电能大多来自火力发电，会产生大量二氧化碳排放。 从能量转化的角度来说，污水处理模式本质是以能耗换水质，即使用电能去除水中的污染物。想要减少碳排放，必须考虑运用水电、风电、光伏、核能等清洁能源，或者自产再生能源（如污泥厌氧消化产生的沼气）代替传统化

青春密语 | 治愈你的“情绪感冒”

情绪在我们的身上发生着、变化着，在我们的一切活动中留下它或浅或深的印迹。情绪为什么会有如此大的力量？现在，为什么越来越多的人会“情绪感冒”，我们又该如何和情绪相处呢？ 案例 菲儿（化名）被妈妈带到我这里时，耷拉着脑袋，一副很没有力气、也很不开心的样子。菲儿妈妈说，不知道这孩子怎么了，原本活蹦乱跳、精灵古怪的，自从上了高中之后，就渐渐变了。菲儿自己也说，常常感到情绪低落，对很多事提不起精神，

青春密语 | 去沙漠看“海”吧

提到沙漠，我们都会想到干旱、荒凉。炎炎的烈日炙烤在流沙上，水的缺乏注定让这里成为无人区。没有水，人类就无法生存。正因如此，人们想要改造沙漠的欲望也日益增长。20世纪初，就有科学家在探索从地中海往撒哈拉沙漠引水的可能性。 通过开掘运河水道系统，连接海洋与沙漠的洼地。由于洼地海拔远低于海平面，这个高度差就会产生非常大的水能资源。研究人员计算好水流量和蒸发量，就可以保证海水源源不断地流动，最终

青春密语 | 生死边缘

黑云压城，冲天光阵刺破苍穹，她从生死线上回来了。 这个场景不断在他的脑中浮现，一颗泪珠从眼角流下，滑落到冰冷的实验舱。他咽下苦涩的药丸，那些微量的药剂分子在神经元中逆向传递，作用到神经中枢。 “我代表联合国向世界宣布，销毁一切武器，包括最新式的反物质武器！”万众瞩目下，青鸟号实验舱鸦雀无声。 他忘却了？不，他没有。 他强行打开了舱门，红色警报响彻整个大厦，他将她抱在怀里。“要走了。”他哽咽

青春密语 | 手握长剑为止戈

自生命诞生，在生存竞争的压力之下，弱肉强食便是自然界的定则。当人类演化出“智能”，战争也应运而生。科幻作品中提到过哪些超级武器呢？这些武器给地球带来了什么样的灾难？遇到战争时，主人公又是如何维护和平、保卫地球的呢？ 自石器时代以来，人类便将自己所能掌握的最尖端的知识和技术，不计成本地投入对武器和战略战术的研究之中。 进入工业文明时代后，大机器生产非但没有填平人类对物质的无限需求，反而让武器

青春密语 | 泛银河系信息超维中心

顾曳明来到泛银河系信息超维中心，这里不属于任何一个地点，而是一个虚拟的存在，或者无处不在的天堂。进入天堂的大门倒是有处可寻，那便是位于可观测宇宙极深处的灰星。 灰星并非宇宙大爆炸形成的星体，它是由同等大小的一颗普通行星通过量子化而形成的巨大类星体计算机。 顾曳明的飞船来到灰星时，他甚至看不到其存在的边缘。因为灰星正好位于星球的背光面，而它的反射率很低，几乎看不到边缘。还好，星球背面有一颗明显的

青春密语 | 拿起背包去飞行

这套飞行服，由迷你喷气式引擎、飞行背包和高科技安全帽组成。引擎内置在背包里，是飞行的主要推力来源;而左右手位置分别装配的2台引擎，主要用于作辅助、调整方向。目前它使用柴油做动力，燃料储存在背包里。飞行速度可以进行调节，时速最高可达到 51.5千米。它可以持续飞行9 分钟，每分钟大约要消耗4升燃料。安全帽内有抬头显示器，可显示剩余燃料及飞行安全相关指标。 如果是本身具有很好的肌肉力量和平衡能力

编读互动 | “见字如面·对话未来”书信征集活动优秀征文

如果有任意门，你最想去哪里？相信南极和北极是很多人梦寐以求的目的地吧。那里有绚丽的极光，可爱的北极熊，还有摇摇摆摆的企鹅。随着科技不断发展，原本遥不可及的极区也变得不再难以接近，相信大家的极地梦可以在不久的将来变成现实。 由中国科学技术馆、北京市委教育工委、北京市教委主办，中国科学技术馆展览教育中心、北京教育新闻中心、中国数字科技馆、《知识就是力量》杂志社承办的“见字如面·对话未来”主题活动，带

百问百答 | 百问百答

北京市城市规划设计研究院规划信息中心主任、教授级高级工程师 一系列颠覆性的技术正在深刻影响和改变着我们的城市，重新认知城市的居住、工作、交通、游憩四大功能变得尤为重要。2021年10月，中科馆大讲堂邀请到北京市城市规划设计研究院规划信息中心的张晓东主任，请他带我们了解智慧城市与未来出行的奥秘。 Q：什么是智慧城市的“三网多节点”架构？ A：北京城市副中心智慧城市规划建设“三网多节点”的智慧城