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2023年03期

版权&卷首 | 人类有希望地球不流浪

“起初没有人在意这场灾难，这不过是一场山火、一次旱灾、一个物种的灭绝、一座城市的消失，直到这场灾难和每个人息息相关……”这是《流浪地球》（根据著名科幻作家刘慈欣同名小说改编的科幻电影）中的一段台词。银幕里呈现的灾难场景，虽然震撼人心，却似乎离我们很遥远——因为那是关于未来世界的科幻创作。但是，事实并非如此。最近，随着《流浪地球2》的热映，这段话再次被人们提起，且屡屡用以总结2022年国内外的重

特别策划 | 风云变幻气象万千

天气、气候与水密不可分每一年的3月23日是世界气象日，这是为了纪念世界气象组织成立以及《世界气象组织公约》生效而设置的。主要目的是让人们了解和支持世界气象组织的活动，推广气象学在航运、水利、农业等人类其他活动方面的应用。气象是指大气的状态和现象如冷、热、干、湿、风、云、雨、雪等；世界气象组织是各国政府间的国际气象合作机构；《世界气象组织公约》的宗旨正是促进各国在气象观测上的合作、促进信息共享以

特别策划 | 当“生命之源”遇上气候变化

连接天地的“生命之源” 地球是个名副其实的水球，71%被水覆盖，总量约为13.8亿立方千米，主要分为海洋水、陆地水和大气水。其中，海洋水是主要部分，约占97%；陆地水一般分为河流、湖泊、土壤水、生物水和冰川等。因为水在不同条件下能实现固、液、气三态的转化，所以可在各圈层间时刻保持运动，也就是我们常说的“水循环”。具体来说，水循环就是地球上的各种水体，在太阳辐射的作用下大量蒸发形成水汽；水

特别策划 | 竺可桢曲线：揭秘中国近5000年气候变迁

中国近5000年气温变化示意图（制图/王美丽数据来源/竺可桢《中国近五千年来气候变迁的初步研究》）知识链接中国气象学奠基人竺可桢竺可桢（1890年—1974年），中国近代气象学家、地理学家、教育家，中国近代地理学和气象学的奠基人。他十分重视对于物候（指生物长期适应光照、降水、温度等条件的周期性变化，形成与此相适应的生长发育节律）的观察记录，直到1974年逝世的前一天，他依然在观

特别策划 | 火山爆发

火山爆发：地球打的“饱嗝儿” 火山分为活火山和死火山，活火山指的是喷发和预期可能再次喷发的火山；死火山指的是因长期不曾喷发已丧失活动能力的火山。近期，全球最大规模的一次火山爆发是发生在2022 年初的汤加海底火山爆发，其喷发规模为1991年菲律宾皮纳图博火山爆发后的全球之最。国家卫星气象中心利用风云气象卫星持续关注着这次事件。当天传回的卫星观测云图显示，火山爆发的一瞬间就好像地球打了

特别策划 | 天气舞台上的“多面手”：副热带高压

太阳辐射与地球自转的产物赤道地区太阳辐射较强，导致大气被加热、抬升，在距离地面4～8千米处大量聚集，并分别向南、北方向扩撒，即北半球自赤道向北运动，南半球自赤道向南运动。如图1所示，气流在运动过程中，受地转偏向力（地球自转产生的力）影响会不断发生偏转。在北半球，气流在运动中向右偏转，南半球向左偏转；且纬度越高，地转偏向力越大，对气流作用越明显。最终，在南北纬30度附近的副热带地区，位于

特别策划 | 守信代表：信风

信风是海上的守护者。1519年，葡萄牙航海家麦哲伦率领船队，从西班牙圣卢卡港出发时，就是借助东北信风和赤道海流横渡大西洋，继而完成环球航行。此图为葡萄牙航海纪念碑（供图/朱雪妍）风，看似无情，凌草木、凋碧树、吹花落；骨子里却是有情有义，以诚为本、以信为天，每年坚持为副热带高气压带向赤道低气压带传递“书信”。车马很慢，书信很远，在地转偏向力的干扰下，风“使者”不得不拉长行程，在北半球吹东北风，在

特别策划 | “帮倒忙”的风——风切变

“变幻莫测”的风空中的风，有时会发生快速的风速变化，有时会突然改变方向，这就是风切变。在任何高度上都可能产生风切变，对飞行影响最大的是发生在近地面（通常认为是600米以下）的风切变，也称作低空风切变。如图所示，根据风的空间特点，风切变可以分成3种类型。成因分多种雷暴云、大风、地形和地物等，都是风切变的成因。雷暴云是发展到一定强度之后产生雷暴的积雨云，它具有强烈的上升和下沉气

特别策划 | 风从海上来

河北省唐山曹妃甸海上风电（供图/李倩）海上“大风车” 海面上的风速通常大于陆地上的风速，这是因为陆地表面相比海水表面更加粗糙。陆地上的地形起伏不平，并且树木繁茂、高楼林立。当空气快速在城市和林间穿梭时，难免会“磕磕碰碰”，因而摩擦力增大，风速就要小一些。而河面、湖面、海面上的障碍物较少，空气在流动过程中受到的阻力小，风速就要大一些。风力发电能量转换示意图除了风速更大以外，海上风能资源

特别策划 | 不止黄沙漫天

绘图/骆玫我和春天有个约会春夏秋冬，四季交替，各有景致。千百年来，春更是集万千宠爱于一身，让人们不吝溢美之词——春风是灵动的，春花是烂漫的，春雪是妩媚的，春雨是金贵的……然而，只要我一出现，就会打破这美好。我偏爱春天，多年气象统计发现，我在春天现身的频率占到全年的80%。在中国北方，从西到东都有我的身影，我甚至还会到长江流域出差。在人们眼中，我是遮天蔽日的黄沙，带来的是牛皮纸般粗糙

特别策划 | 少年气象科学家养成记

气象工作者在寒冷的北极村建成的国家气象站（摄影/庄白羽）认识气象从天气预报开始我生长在江南，家乡的天气给我留下了深刻印象。每年五六月份的梅雨季，天总是阴沉沉的，还不时下场毛毛雨。细雨落在我的脸上，柔柔绵绵的，这让我养成了下小雨不打伞的习惯。到了七八月份，天气一下子变得闷热起来，只有午后的暴雨和偶尔登陆的台风能够给酷暑按个“暂停键”。而台风让我早早就见识了自然灾害的破坏力——狂风骤雨

特别策划 | 气象科学家的科研日常之南极科考

勇闯南极南极是地球上最寒冷的大陆，年平均气温在零下25～零下30摄氏度，年平均降水量比非洲的撒哈拉沙漠还要少。在这里，中国先后建成了长城站、中山站、昆仑站和泰山站4个科学考察站（罗斯海站在建设中）。为了更好地了解和预测天气，一批又一批的气象工作者来到这里，探索这冰雪世界中的气象奥秘。南极科考分为越冬（时间为一年到一年半）、度夏（时间为半年左右）两种。例如，第36次南极考察中山越冬队于2

特别策划 | 气象科学家的科研日常之巅峰科考

科考营地附近采集气溶胶样品气象人的“巅峰使命” 高海拔地区阴晴多变，天气系统相当复杂，极端天气频发。因此，在珠峰地区进行极高海拔（海拔在5500米以上即为极高海拔）综合科学考察研究，气象保障工作十分重要。我所在的团队主要负责在海拔5200米的珠峰大本营为科考登山队员提供气象保障服务、开展气象观测以及为科学研究提供基础数据。此次科考，我们要在珠峰北坡海拔7028米处架设中国自主研发的超低温

探索发现 | 戈壁之珍——发菜

是菜却不是植物发菜，形如其名——细如发丝，最粗的发菜直径也不过5毫米，但是它们的长度可以达1米。与我们常吃的韭菜、菠菜、大白菜不同，发菜并不是一种会开花结果的植物，而是隶属于蓝藻门念珠藻属的藻类生物。之所以叫藻类生物而不是藻类植物，是因为最新的分子生物学研究表明，藻类家族与植物家族在4.6亿年之前就分道扬镳了。此外，绝大多数藻类生物的光合作用色素是藻胆蛋白和叶绿素a，缺乏植物细胞中

探索发现 | 量子故事汇（上）

何为量子什么是量子呢？量子并不是某一个具体的物质，它是一个物理学概念，最初是由德国物理学家普朗克提出的。19世纪后期，人们发现辐射能量是不连续的，只能取单位能量的整数倍。在微观世界中，某些物理量的变化是以一个最小单位跃进的，而非连续的。上述说到的“基本单位”“最小单位”，这些最小物理量就称为量子。例如：光子就是一个最小不可分的基本粒子，因此光子就是一种量子，也被称为光量子。这个观点与宏观世

探索发现 | 直升机的“尾巴”

起飞中的直-8L 尾桨设计中的老大难尾桨是单旋翼直升机的一个重要组成部分，它安装在直升机尾部。发动机产生的功率通过传动装置，带动尾桨转动。由于力的作用是相互的，直升机飞行时，主旋翼旋转会对空气产生一个作用力矩，同时空气也会对主旋翼产生一个反作用力矩。这个反作用力矩传递到机身上，会使飞机升空飞行，同时也会产生与旋翼旋转方向相反的转动，而尾桨产生的拉力（或推力）正好可抵消这种转动，从而实现航向稳

科学微距 | 蚂蚁“漫步”并不盲目

蚂蚁日前，科学家发现一种岩蚁的觅食路线并非随机的，而是系统性搜索和随机寻找的结合。 “以前，该领域的研究人员认为，蚂蚁在寻找未知位置的目标时，纯粹是随机行走。”美国亚利桑那大学的斯特凡·波普（StefanPopp）说，“但我们发现一种岩蚁在探索巢穴周围区域时，表现出一种有规律的蜿蜒模式。这意味着蚂蚁在相对规则的长度范围内，平稳地左右交替转弯。” 波普和同事把这种行为称为“蜿蜒”，是因为这让

科学微距 | 声音

叶培建院士 “到人类探测器从未踏足过的月球背面去！我们就是要干一点别人没干过的事。” ——叶培建中国科学院院士空间飞行器信息处理专家嫦娥一号绕月探测飞行成功、嫦娥二号拓展探测、嫦娥三号成功落月！嫦娥四号去哪里？多方争论下，叶培建有着自己的坚持：“到人类探测器从未踏足过的月球背面去！我们就是要干一点别人没干过的事。”这种勇于探索、不断创新的劲头，正是探索浩瀚宇宙所必需的。如今的叶培

科学微距 | 数字

18处 2月2日是第27个世界湿地日。中国再增北京延庆野鸭湖、黑龙江大兴安岭九曲十八湾、江苏淮安白马湖等18处国际重要湿地，国际重要湿地总数达82处，总面积764.7万公顷，居世界第4位。 2022年中国新增国际重要湿地18处 600亿立方米截至2月5日，中国南水北调东、中线一期工程累计调水突破600亿立方米。按照黄河多年平均天然径流量580亿立方米计算，相当于为北方地区调来了超过黄河一

科学微距 | 趣闻

中国首批缉毒松鼠即将上岗近日，重庆警方在警犬大队技术指导下，成功培训出中国第一批6只缉毒松鼠，它们即将上岗！本次选取的松鼠品种为“魔王松鼠”，已通过相关科研机构认证。和缉毒警犬不同，松鼠体型较小、动作敏捷，适合搜索一些环境复杂的物流仓库、快递站等场景，或是高处搜毒。经过训练，松鼠会在找到毒品后用抓挠的方式告诉训导员：该处可能存在毒品。“松鼠的嗅觉是相当灵敏的！只是以前我们在训练啮齿动物

科学有料 | 给城市降降温

伊莲妮·麦瑞维丽近年，每当夏季来临，全球总有一些城市出现极端高温天气，这不仅给人体健康、生命安全造成严重伤害，还对社会生活、经济建设、农业生产产生了负面影响。如何应对城市极端高温天气成了全球面临的重大课题。TED大会邀请希腊雅典首位热能官（负责制定应对高温热浪的策略，帮助城市适应气候变化）伊莲妮·麦瑞维丽（Eleni Myrivili）来分享她的研究成果。现状：防高温的短效措施面对

学海新知 | “看得见”的红外线

“无形”的红外线在讲解红外线之前，我们先来认识一下电磁波。它包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。它们的波长依次逐渐减小，频率逐渐增大，在真空中都以光速（3×108米/秒）传播。本文的“主角”——红外线，在电磁波谱中位于可见光和微波之间，波长在700纳米～1毫米之间，包括近红外、中红外和远红外。近红外是指红外光谱中靠近可见光的部分，远红外是指红外光谱中靠近微波的

学海新知 | 钟摆里的科学

实验材料棉线、羊角钉、重物、木棍、剪刀、尺子实验步骤 1用尺子量一段长60厘米左右的棉线，对折后，一端固定在重物上，一端固定在羊角钉上，使棉线的有效长度为24厘米。再用尺子量一段长30厘米左右的棉线，同样的操作，使棉线的有效长度为12厘米。 2将系有24厘米棉线的羊角钉拧紧在木棍里。 3这时，需要另一名小伙伴帮忙，用手按住木棒，使它固定在桌子上，并让重物悬空。 4向

艺术中的科学 | 中国传统民居建筑瑰宝

与自然融为一体的苗寨吊脚楼把平房抬起来的楼苗寨吊脚楼（以下简称“吊脚楼”）为穿斗式榫（sǔn）卯（mǎo）结构的木建筑，其营造技艺是苗族匠人传承下来的古老建筑技艺，蕴含的生活艺术是当地人民的智慧结晶，有重要的艺术、历史、科学和民俗价值，可谓中国传统民居建筑中的瑰宝。苗族由中华上古时代（夏朝以前的时代）生活在长江中下游的苗蛮族（上古时代的部族名）演变而来，后来迁徙到黔东南（贵州省东南部）

艺术中的科学 | 《齐民要术》中的“天气预报”

天时地利人力百姓的谋生宝典《齐民要术》，“齐民”通常指平民，即面向百姓；“要术”指重要的生产技术和谋生方法。贾思勰在该书序中写道：只要和百姓维持生计有关的内容，书中皆有记载。农业生产与“天”息息相关：风调雨顺，庄稼可丰收；天时不利，粮食会减产。在农业典籍和生产经验研究中，贾思勰继承了中国农学注重天时、地利和人力三要素的思想，特别强调农业生产的基本原则是：“顺天时，量地利，则用力少而成功多

兵器与谋略 | 在“水”“火”“城”中观以少胜多

兵法解析 “形人而我无形”是中国古代军事家转化敌我兵力强弱办法的关键之一。意思是：用假象掩盖己方兵力的真实状态，不露任何痕迹。这种隐真示假的策略，如果运用巧妙，就会赢得“我专而敌分”的优势，即：己方部队在种种假象的掩盖下悄悄集中，变成一个“拳头”；敌方部队在种种假象诱骗下分散，变成10 根“指头”，进而形成敌寡我众的有利态势。这样，真正交战时，双方兵力对比便是用“拳头”砸“指头”。中

行知天下 | 走进鸟类乐园

典型的河口湿地生态系统崇明岛是我国第三大岛，也是世界上最大的河口冲积岛屿。东滩鸟类保护区就坐落在崇明岛的最东端，位于长江、东海和黄海的交汇处，是世界自然基金会（WWF）认定的具有重要国际意义的生态敏感区。长江下泄巨量泥沙，使该处的湿地不断淤涨，形成了典型的河口湿地生态系统。图中标红处为东滩的位置（供图/ 东滩管理中心）这里的自然环境复杂多样，是东亚—澳大利亚鸻（héng）鹬（yù）

行知天下 | 会“喷”鱼的泉

正在“喷”鱼的鱼谷泉示意图（绘图/骆玫）谷雨节气送鱼来歌谣中的“三坡山”名叫野三坡，地处河北省保定市涞（Iái）水县，位于太行山脉和燕山山脉衔接处，是华北板块内部最脆弱和构造运动最强烈的地方。这里独特的地质构造孕育了许多罕见的地质景观，鱼谷泉即会“喷”鱼的泉就在其中。几乎每年谷雨节气（4月19日—21日），都会有鱼儿被不断从鱼谷泉“喷”出，每次持续8 ～ 10 天。它们体形不大，身披

科学起航 | 叶笃正：天之风云亦可测

为国为民笃定气象研究 1916年，叶笃正出生于天津。巧合的是，也是这一年，中国有了现代意义上的第一份气候记录。考入清华大学后，叶笃正放弃了喜爱的物理学，选择了对国家更为实用的气象学专业。1945年3月，怀着“科学救国”的理想，叶笃正只身赴美留学，进入芝加哥大学气象系攻读博士学位，师从现代气象学奠基人之一、著名气象学家罗斯贝。 20世纪30年代，国际气象研究的中心已从北欧转至美国。在芝加哥

生活解码 | 观云识天

人类的观云“史” 云可以说是我们最熟悉的一个天气现象，但人类对云的认识与理解经历了漫长的过程。在远古时期，人们通过观察云的出现时间、方向、位置、动态、形状、颜色、明暗、晴与阴等，不断总结它与天气、气候现象之间的关系，逐渐形成了许多观云识天气的经验。 1896年，国际气象委员会基于英国的霍华德云分类方法，出版了第一本《国际云图》。至此，人类对云的观测开始走向标准化、科学化。气象业务化观测

生活解码 | “听”见心声

内部言语：“静音版”的自言自语大脑里的声音会在我们思考或默读时不自觉地出现，这些声音有着不同的形式，使用着不同的语言，甚至带着口音和语调，可能是自己的声音、朋友的声音，甚至是从未听到过的声音。这种现象被称作内部言语，指的是不使用任何发声器官时进行的自主说话想象，也就是人们在没有发出声音的情况下，依然可以“听”到脑海里的声音。我们可以把它看作“静音版”的自言自语。自言自语是我们从

青春密语 | 不想接受的感情

案例这些日子，原本活泼开朗、品学兼优的初三学生小玉（化名）开始郁郁寡欢：她被一名男生当众表白，但自己心念学业，确实不想接受这份感情。可没想到，她拒绝这名男生后，对方依旧不肯放弃。现在，已经有同学起哄甚至说起了闲话。这些情况导致她思想压力很大，严重影响了学习与生活。认识异性表白青春期的同学，心仪某位异性，符合青春期生长发育规律。他们想要接近喜欢的异性，或被身边某些异性吸引，都

漫画科学 | 象鼻机器人变身“田螺姑娘”

软体机器人是一种新型的柔软机器人，是科学家们从自然界中的各种生物（例如蚯蚓、章鱼、水母等）获取灵感设计出的。这种机器人远比钢筋铁骨的传统机器人灵活和多功能。同时，柔软的材料还能保障人类与其交互时的安全。象鼻机器人手爪上的软性结构有多个微通道，可以在内部产生真空，帮助其附着在物体上。而且每个微通道都是柔性的，可以改变自己的形状，以匹配它所接触的物体的形状。因此，软结构本身通过对物体表面产

漫画科学 | 文化安全知多少

文化是民族的血脉，是人民的精神家园。文化安全作为国家安全的灵魂，与一个国家的政治安全、社会安全紧密相连。然而，一些别有用心的人却通过网络、影视作品、图书等进行价值输出，甚至篡改、丑化中国的传统文化和民族英雄，企图弱化中国的文化认同，严重威胁中国的文化安全。数千年的历史变迁，中华民族留下了无数珍宝：文物、书法、武术、文学、京剧……它们共同铸就了灿烂的中国历史星河，是我们文化自信的底气，对

科幻空间站 | 脚印

故事得从10年前一条轰动世界的新闻说起。那一年，位于太平洋阿里阿斯岛上的火山爆发后，科学家在火山口附近发现了一些脚掌和脚趾都是长方形的大脚印。这岛并不大，世世代代居住在此的居民也从未见过巨人，这些脚印从哪里来的呢？无独有偶。这年年底，在南极洲那白茫茫的冰雪上，又出现了轰动世界的奇闻——南极科考站附近出现了与阿里阿斯岛上形状、大小完全相同的脚印！不同的是，这些脚印的足底多了许多长刺，看上去像

科幻空间站 | 在云端

“呼——”袁武长呼一口气，这天气热得越来越离谱了！自打他出生，气温就一年高过一年。 “欸，大新闻，快去看！”朋友宋海拍了拍他。袁武在掌心划出终端：“云端计划将于明年初实行，现准备工作已陆续展开。” “云端计划？”袁武诧异地皱了皱眉。 “就是那个让人活在计算机里的系统。”宋海有些激动，“我们要过上好日子啦！” 这个计划在他们上初中时就有，说是为了节约资源、延缓环境恶化设计的。很快，关于上

科幻空间站 | 妙手创造新世界

本期刊载的科幻小说《脚印》选自20世纪七八十年代中国最优秀的科幻科普作家之一叶永烈先生的《奇人怪想》。叶永烈生于战火纷飞的1940年，是20世纪中华民族从危亡走向复兴的亲历者和见证者。自幼热爱文学的叶永烈，11岁时便能写诗。大学期间，他参与编写了影响几代中国人的科普名作《十万个为什么》，从此与科幻科普创作结缘。 1978年，叶永烈出版科幻小说《小灵通漫游未来》，累计销量突破300万本，成为当

编读互动 | 创新科普阅读服务模式《知识就是力量》科学素养实践课受校园欢迎

科普阅读是青少年走进科学殿堂、提升科学素养的必要途径。《知识就是力量》创新科普阅读服务模式，打造“科学素养实践课”课程体系，自2022年春季被学校、社区、图书馆、公益机构引进使用以来，师生们运用教学资源包开展课堂活动，拓展了科学视野，提升了对科学的兴趣，课程体系受到了学校师生的一致好评。就此，我们采访了使用过该课程体系的学校领导以及授课老师，请他们谈谈使用心得。北京市东城区龙潭街道市民活动中心

编读互动 | 小水滴旅行记

我是云里的一滴小水滴，自幼的梦想就是去外面看看。这天，趁风吹来，我赶紧跟上风的脚步。路上，我看到了蜿蜒的河流、辽阔的草原、茂密的原始森林、广袤无垠的沙漠……白天我和太阳公公做游戏，晚上听月亮婆婆讲故事，时而还有小鸟过来和我细说趣事……原来世间有这么多美好！一阵寒意，我变成雨落了下来。那里土地干裂、植物枯萎，地上是各种盛接雨水的器具。我落在一个小男孩双手捧着的碗里，他看着我，脸上露出了灿烂的

百问百答 | 百问百答

张兴华北京交通大学教授、博士生导师，北京市青年教学名师，中国物理学会教学委员会委员大自然的“ 调色板”和“ 画笔”给我们呈现了一个色彩斑斓的世界，让人们心驰神往。2023年1月26日，中科馆大讲堂邀请到北京交通大学教授、博士生导师，中国物理学会教学委员会委员张兴华，和我们一起探索光和物质的相互作用，了解“ 大自然的调色板：颜色从哪里来”。牛顿棱镜分光实验 Q为什么有些海水是蓝色的？有