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2013年08月08日 星期四
第A42版:南京城事·教育    
       
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2013年08月08日 星期四
他们观测大气“电离层”发现新秘密
田家炳高级中学一项天文观测活动获“第28届全国青少年科技创新大赛”一等奖
唐医明 朱姝

    学生们正在进行电离层监测活动。学校供图 

    在刚刚结束的“第28届全国青少年科技创新大赛”上,南京田家炳高级中学报送的“空间天气监测研究活动”荣获全国一等奖,并喜获全国“十佳”优秀实践活动第一名。“全球电离层监测活动”是联合国教科文组织和美国斯坦福大学等联合组织的一项全球天文观测活动,从2008年年底开始观测至今,学生们已经获得了很多珍贵的数据,并在观测过程中,发现了很多之前从未发现的“新秘密”。 通讯员 唐医明  扬子晚报记者 朱姝

    研究“电离层”得到专家指导

    “联合国教科文组织和斯坦福大学的这个活动,全球有八十多个国家一百多所学校参加,中国参加的两所学校是南京田家炳高级中学和北京101中学,而田家炳高中是中国区唯一将收集数据上传的学校。”项目负责人之一、该校物理老师张雪峰告诉记者,这些数据已经和其他国家的数据汇集成了数据库,可供其他研究者参阅研究。

    所谓电离层是地球大气的一个电离区域。60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态,电离层是部分电离的大气区域。“我们生活中所使用的电视、收音机、汽车导航等的无线电波信号,都是通过电离层产生的。”张雪峰说,电离层是空间天气的重要内容,电离层中大量的带电粒子可以强烈影响无线电波的传播。“每次火箭发射前,科研人员都要监测、预警和预报电离层的形态、结构和扰动,就是为了保证空间天气的平稳。”

    对于电离层这样“专业”的名词,起初学生们并不是很理解。“我们参与监测活动的学生大多是高一年级的,虽然他们对物理都很有兴趣,但专业级别的物理知识掌握得还不够。”张雪峰告诉记者。从2009年开始,学校成立了以张雪峰、王友宁为指导的电离层监测小组,小组和斯坦福大学保持着研究上的联系,并且得到了紫金山天文台的天文专家和教授的具体指导。

    获得了很多珍贵的数据

    在老师和同学们的努力下,监测活动顺利开展,并且获得了很多珍贵的数据。2009年7月22日,我国长江中下游地区迎来了百年一遇的日全食天象。这也是监测小组们难得的“实战”机会。虽然最终因为天公不作美,日全食并不能观测到。但学生们获得了很多珍贵的数据。“我们在监测的时候发现,从日全食发生前2个小时开始,电离层就在变化,慢慢开始变强。”张雪峰说,而到了“高潮”食甚的时候,电离层的变化达到了顶峰。在日全食全部结束两个小时候,电离层再次恢复平静。

    据了解,电离层的变化主要受太阳活动、地震、雷雨等自然现象影响。最近全国大部分地区持续高温,会不会对电离层有影响呢?“不会,我们发现气温的变化对观测数据没有影响,冬季、夏季的数据变化不大。”张雪峰说。

    监测过程发现“新秘密”

    除了填补一些珍贵的数据,学生和老师们还在监测过程中发现了一些“新秘密”。经常收听电台的人可以发现,晚上的信号要比白天的信号强,这是因为晚上的无线电波信号比白天强,这一点也得到了世界范围内很多科学家们的认可。但是在日常观测中,张雪峰和他的学生们却发现,他们监测到的无线电波信号变化情况却是白天比晚上要强。“当时我们汇报了这个观测情况后,很多科学家都很奇怪,觉得应该是我们的观测设备出了问题。”张雪峰说。

    张雪峰仔细检查了观测设备,并没有发现问题。“我又去数据库把全球其他学校的数据拿出来比对。”张雪峰说,他居然发现有100多家学校的数据和他们的是一致的。经过研究终于发现了共同点:无线电波发射点和接收点之间的路线经过赤道的地区,无线电波白天就会比晚上强。“我们的无线电波设备接受的是来自于澳大利亚的信号,正好穿过了赤道地区。”

    他们已经把情况和紫台的天文学家做了研究,目前初步认为,可能与赤道地区的太阳活动有关,如果研究充分的话,会对太阳研究有新的启发。

    另据了解,南京田家炳高级中学的科技教育活动方案“阳山石材”做碑材的科学考察活动,还获得此次全国青少年科技创新大赛二等奖。

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