地球南极资源
与地质学研究综述（1）
胡经国
一、南极洲发现简史
1、帆船时代
从18世纪起，探险家们纷纷南下，去寻找传说中的南方大陆。1772～1775年，英国库克船长历时3年8个月，航行97000公里，环绕南极航行一周，几次进入极圈 ，但是他最终未发现陆地。
1819年，沙皇俄国派遣别林斯高晋，率东方号与和平号两船，历时2年零21天，分别在南纬69°53′、西经82°19′和南纬68°43′、西经73°10′，发现了两个岛。
1823年2月，英国人威德尔（Weddell）南下到南纬74°15′，创造了当时南下到达的最高纬度。
1837年9月至1840年11月，法国人迪尔维尔曾力图超过威德尔，创造到达高纬度纪录未成，但他以夫人的名字命名他于1840年1月19日发现的岛屿为阿德雷地，并命名其沿海水域为迪尔维尔海。后人，还以其夫人的名字命名了一种企鹅，即阿德雷企鹅。
随后，英国的罗斯（Ross）于1841年，乘船驶入后来以他的名字命名的罗斯湾，但是他被冰障所阻无法到达他预测的南磁极（南纬75°30′、东经154°）。
1908年，英国的沙克尔顿，挺进到南纬88°23′，离南极点仅差180公里，但由于食品耗尽而折回。
1909年，莫森、戴维斯和麦凯，首次到达当时为南纬72°24′、东经155°18′的南磁极。
1911年12月14日和1912年1月17日，挪威的阿蒙森和英国的斯科特，率领探险队先后到达了南极点。
从1772年库克扬帆南下到19世纪末，先后有很多探险家驾帆船去寻找南方大陆。在南极洲发现历史上，把这一时期称为帆船时代。
2、英雄时代
20世纪初到第一次世界大战前，尽管时间短暂，但人类先后征服了南磁极和南极点，涌现了不少可歌可泣的探险英雄。在南极洲发现历史上把这一时期称为英雄时代。
3、机械化时代
第一次世界大战后至20世纪50年代中期，人类在南极探险逐渐用机械设备取代了狗拉雪橇。1928年，英国的威尔金驾机飞越南极半岛。1929年，美国人伯德驾机飞越南极点。同年，另一位美国人艾尔斯沃斯驾机从南极半岛顶端飞至罗斯冰架。飞机在南极探险方面，为人类宏观正确地认识南极大陆提供了可靠的手段。在南极洲发现历史上把这一时期称为机械化时代。
4、科学考察时代
从1957～1958年的国际地球物理年起至今，众多的科学家涌往南极。他们在那里建立常年考察站，进行多学科的科学考察。在南极洲发现历史上把这一时期称为科学考察时代。
二、南极洲自然地理
1、南极洲及其组成
南极洲（Antarctica）是地球人类最后到达的大陆，也叫“第七大陆”。它位于地球最南端。南极洲是世界上地理纬度最高的一个洲，同时也是跨经度最多的一个大洲。其总面积为1405.1万平方公里，约占地球陆地总面积的9.4%，大于大洋洲和欧洲，位居世界七大洲中的第五大洲。
由于陆缘冰和海冰从海岸向大洋延伸，南极大陆的面积在冬季和夏季相差甚大。根据科学家测定，在格林威治子午线上，夏季南极大陆的直径为3600公里，而冬季可达5400公里。
南极洲由围绕南极的大陆、陆缘冰和岛屿组成，几乎全部在南极圈内。其中，大陆面积为1239.3万平方公里，陆缘冰面积为158.2万平方公里，岛屿面积7.6万平方公里。
南极洲四周为太平洋、大西洋和印度洋所包围。南极洲有10多个边缘海。其中，属于南太平洋的有别林斯高晋海、罗斯海（Ross Sea）、阿蒙森海；属于南大西洋的有威德尔海（Weddell Sea）等。南极洲大陆海岸线长约24700公里。
南极洲的主要岛屿有：奥克兰群岛、布韦岛、南设得兰群岛、南奥克尼群岛、阿德莱德岛、亚历山大岛、彼得一世岛、南乔治亚岛、爱德华王子群岛、南桑威奇群岛。
南极洲距离南美洲最近，中间隔着只有宽970公里的德雷克海峡。距离澳大利亚约有3500公里；距离非洲约有4000公里；与中国北京的距离约为12000公里。
2、南极圈与南极地区
在地球上，纬度66°33′的纬线称为极圈。南半球的极圈即为南极圈。这也就是说，南极圈（Antarctic Circle）是指南纬66°33′的纬线。
极圈是天文学家提出的、一种用光线来确定极区永久界限的方法。这种方法的根据是：当地球围绕太阳公转时，地轴本身的倾斜度不变，为23.5度。因此，当地球围绕太阳公转时，在地球南端有一部分地区，在一年中有6个月的时间向着太阳。这部分区域的边缘面，正好与垂直于地球围绕太阳公转的轨道平面，形成一个大约为66.5度的平面角；而这部分区域的边缘面，与地球球体相截形成的、球冠底面的圆周，正好是66°33′。
南极圈是南半球上发生极昼、极夜现象最北的界线。南极圈以南的区域，阳光斜射，虽然有一段时间太阳总在地平线上照射着（极昼），但正午太阳高度角仍然很小，因而获得太阳热量很少，为南寒带。南极圈是南温带和南寒带的分界线。在南极圈以南的地区，在南半球的夏至日，太阳终日不落；在南半球的冬至日，太阳终日不出。
通常，以南极周围水域水温、盐度急剧变化的界线（大致位于南纬48°～55°）——南极辐合带（线）为界，将其所囊括的南极大陆（Antarctic Continent）、陆缘冰、岛屿和周围海域，统称为南极地区（the Antarctic Regions）。
3、南极洲的“四极”
南极洲有四个极。其中，南极和南磁极这两个极，大家都已经熟悉了。此外，还有南磁轴极和“难达之极”。
⑴、南极
地球自转轴与地球表面的交点，称为地理极。在南半球的地理极，称为南极（South Pole或Antarctic Pole）。它是地理学上的极，是与北极相反方向的一个极。在理论上，南极位于南纬90度。南纬90°是经度无法表示的特异点。
说到南极，人们总以为是固定不变的。其实不然，南极点的地面标志——阿蒙森－斯科特基地，是建在厚达2800米的冰盖上的。该处的冰体以每年10米的速度，沿着西经43°的方向流动。在该冰体表面上确定的、南纬90°的地表点，是与该冰体一起移动的。因此，在南极洲，旅游观光的南极，与真正的南极是有区别的。在每年元旦，测定一次真正的南极，在真正南极的位置处，设置有“极”标。
⑵、南磁极
通常，地球被视为一块巨大的磁体（磁石）——地磁体。地磁体的南磁极，也就是磁针向南指的位置，就是地球的南磁极。它的位置是1909年由沙克顿考察队查明的，并且当时确认其位置在南纬72.4°、东经155.2°。
南磁极的位置是不断移动的。它从1909年第一次确认的位置以10公里/年的速度向西北方向移动。1965年，移到南纬66.5°、东经139.9°。1985年，南磁极的位置约为东经139°24′、南纬65°36′，已经移离南极大陆，移动到了阿德利地北面的海底上。
需要说明的是，磁针指示的方向——磁南、磁北方向，并非是正南、正北方向（经纬方向）。磁针所指方位与经纬线之间有一个夹角，叫做磁偏角。它的大小，因经纬度而异；具体是赤道小，向两极逐渐增大。有趣的是，在南磁极与南极之间一定范围内，磁针方向与正南正北方向正好相反。
⑶、南磁轴极
假定地球中心有一根大磁棒，然后测出地球各地的磁力强度。测出的磁力强度与地球总的磁力分布最一致的、模型极的位置，也就是模型磁棒的南极的位置，就是南磁轴极。它的位置为南纬78. 6°、东经110°。在国际地球物理年时，前苏联在这个极点附近建立了东方站。
以上三个极在北极地区有北极、北磁极 (1965年位置为北纬73°、西经100°)、北磁轴极 (北纬78°、西经73°)，与南极洲三极相对应。
⑷、难达之极
在南极洲除以上三个极外，还有一个难以到达之极——“难达之极”。它是南极洲特有的极。“难达之极”是指距离南极洲周围所有海岸线都最远的、南极内陆的点，也就是以南纬82°、东经60°～70°（或55°～60°、或75°）为中心的高地。其海拔约为4300米。由于地势高峻，因而它成为南极大陆冰川外流的分冰线，南极冰盖的分冰岭。该高地冰盖厚度超过4000米，是南极大陆冰盖最厚的地方，气候奇寒。因此，它是地球上一个自然环境最严酷的地区，一个难于接近或到达的地区。
4、南极洲气候特征
南极洲突出的气候特征是酷寒、烈风和干燥。
⑴、气温
全洲年平均气温为-25℃，内陆高原平均气温为-56℃左右，极端最低气温曾达到-89.8℃，为世界最冷的陆地。冬季极端气温很少低于-40℃。
南极洲的气候通常较同纬度的北极地区更冷，是世界最冷的地区。而在海边，并不像较高的内陆地区那么冷。在国际地球物理年期间，科学家在海岸地区测得的最冷月平均温度是-18℃；而在南极点同月平均温度是-62℃。
据介绍，世界上最低的气温记录是-88.3℃，它是1960年8月24日由前苏联的南极东方站测定的。1983年7月 31日，前苏联学者在南极东方站记录到了-89.2℃的低温，这是世界记录到的最低自然温度。
⑵、风
南极洲的风也是独具个性的。冷空气从大陆高原上沿着大陆冰盖的斜坡急剧下滑，形成近地表的高速风。风向不变的下降风将冰面吹蚀成波状起伏的沟槽。全洲平均风速17.8米/秒，沿岸地面风速常达45米/秒，最大风速可达75米/秒以上，是世界上风力最强和风最多的地区。
南极洲的风力，因地而异。一般而言，海岸附近的风势最强，平均风速为17～18米/秒。在东南极洲，从恩德比地沿海到阿黛利地沿岸一带风力最强，风速可达40～50米/秒。据澳大利亚南极莫森站20年的统计资料，每年8级以上大风日就有300天。1972年，莫森站观测到的最大风速为82米/秒。法国的南极迪维尔站，曾观测到风速达100米/秒的飓风， 其风力相当于12级台风的3倍，这是迄今为止世界上记录到的最大风速。
⑶、降水量
南极洲绝大部分地区降水量不足250毫米，仅大陆边缘地区可达500毫米左右。全洲年平均降水量为55毫米，大陆内部年降水量仅30毫米左右，南极点附近几乎无降水。南极洲空气非常干燥，有“白色荒漠”之称。
南极洲还是地球上最为干燥的大陆，几乎所有降水都是雪和冰雹。极地气旋从大陆以北顺时针旋转，以长弧形进入大陆，除了西南极洲的低海拔地区以外，这些气流很难进入大陆内部。但是，在气旋经过的南极半岛末端（包括乔治王岛），年降水则特别丰富，可达900毫米。
⑷、季节与极昼和极夜
南极洲的季节，每年只分寒季、暖季两个季节。每年4～10月是寒季，11～3月是暖季。
在南极地区，当地时间24小时内太阳永不没入地平线的现象，叫做极昼。在南极点，一年中有半年为极昼；如若考虑折射作用，应略比半年稍多几天。南极点的极昼出现在南半球的夏半年，即南极洲的暖季。这时，太阳总是倾斜照射着。
与极昼相反，在南极地区，当地时间24小时内太阳永远在地平线以下的现象，叫做极夜。在南极点，一年中应有半年为极夜；若考虑折射作用，应稍不足半年。南极点出现极夜的时间与极昼正好相反，在南半球的冬半年，即南极洲的寒季。这时，在南极圈附近常出现光彩夺目的极光。
在南极地区，随着纬度降低，极昼和极夜出现的时间均会变短；在南极圈上，极昼与极夜均只出现一天。
5、南极洲湖泊
南极洲分布有众多的淡水和咸水湖池。其中，最有名的是唐胡安湖池。其湖水含盐度极高，每升湖水含盐量可达270多克，即使是在-70℃时，湖水也不结冰。
南极洲还有一种表面结冰、但是湖底高温高盐的湖泊。例如，较有名的万达湖和邦尼湖。这种湖泊表面结着200多米厚的冰；冰下湖水清澈，浮游生物极少；湖水的含盐量随深度的增加而增加，湖底水的含盐量往往可以高出海水10倍。湖水的温度亦随深度增加而升高，在全年平均气温-20℃的环境中，湖底水温可高达25℃ 。
2010年11月4日编写于重庆
2018年12月8日修改于重庆
2022年12月31日修改于重庆
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