密码:

九三学社北京市海淀区委组织女社员参观国家地球观象台


2014年三八国际劳动妇女节期间,九三学社北京市海淀区委组织女社员参观了位于北京海淀区温泉镇白家疃村附近的国家地球观象台。

在此之前,我们中的大多数人,对于古观象台和气候观象台有明确的概念,而对“地球观象台”略感陌生。直到进入国家观象台主楼层的展厅时,方释然——这里是属于中国地震局的一个地震监测和研究中心。而“地震”这个令很多行外人耳熟却不能详的字词每每会使人变得严肃,也越来越关注,特别是在2008年“5•12”汶川大地震之后,对地震的监测、预报、防震、抗震等,都是国人感兴趣的话题。

国家地球观象台隶属中国地震局地球物理研究所,亦称“北京白家疃地球科学国家野外科学观测研究站”,还是全球地震台网的标准台站之一,是国际数字台网的重要台站,以及联合国全面禁止核试验条约组织地下核试验监测台站之一。

这个简朴安静的院落作为北京地震台,在距离本部2公里的西山山麓的山洞中,还设置了各种观测和实验所用仪器设备,可将实测数据实时传输到系统中进行分析。台站负责人介绍说,该地震台是国内第一个采用数字化记录的台站,现在已经使用了国产仪器设备。在我们参观的实验室中,有一个“国家地震局零磁空间实验室”,主要开展地磁场与生命活动关系的研究,并进行弱磁实验测量,以及一些边缘学科的研究。这里又是一个与国际间进行交流的基地,设有“中国地震局地震观测与地球物理成像重点实验室”。这些都是我们在参观中获得的内容。

在地球观象台主楼一层的展厅中,我们看到了包括“张衡地动仪”等在内的我国科技工作者使用过的模拟式地震测试仪、信号放大设备和记录仪等。这些展品从一个角度表示了地震监测从机械式过渡到电子式的一个发展过程,而目前我国已经采用了先进的数字式技术,正向着更高的水准看齐。

展厅墙上挂着老照片,其中一幅摄于1930年:北京鹫峰地震台观测室,这便是中国自建并自行管理的第一个地震台,当年春天安装调试了德国制造的小型机械式地震仪,1930年9月20日13时02分02秒记录到第一个地震,1937年因体积太大无法转移而毁于战火。另一幅照片:是1932年鹫峰地震台使的一台俄国制造的电磁式地震仪,后运往南京地质调查所,七十年代停止使用。有一张很珍贵的照片,是1943年中国地震科学事业的开创者李善帮先生研制成功的我国近代第一套熏烟记录机械放大式记录仪。由此可见,三十年代投入使用的鹫峰地震台当时已经成为国际一流台站。北京地震台于1955年在此基础上重建。

大家走进机房参观,了解了位于一线的地震监测工程师们的工作。

在测震机房,工程师从数据处理系统中提取了汶川地震时实测到的数据记录图为我们作演示;坐标图上曲线的变化以秒为单位,地震波传播每秒约5至6公里(可想象到类似多米诺骨牌效应),从图上清楚看到横波(S)变化图形,由平缓达到峰波,再逐渐平缓。地震发生会有一个膨胀源(向上)或收缩源(向下),如果记录仪记录的第一个波是向上运动的信息,再根据其它两个横向波,即可确定地震的方位,经过系统自动计算,很快确定出具体位置及震级。专家说,对建筑物有破坏的是横波,这对预警研究很重要,汶川地震图上显示的纵波至横波时间约3分钟。针对大家的提问,为大家做介绍的工程师说,地震发生时,人感觉到上下晃动(纵波),那表明震区很近,有可能逃生;而如果感觉到左右晃动(横波),应立即躲避,或者根本就来不及躲避了。

地球观象台作为科研、实验和观测基地,从事地震前兆的观测研究和探索,包括对震前电磁辐射、大气电位、重力、水温、水位、地磁快变化等项目进行模拟观测与研究。在“前兆机房”,有一套地震前兆数字化观测系统,通过本地、远程通讯分别与台站和设置了监测仪器的山洞实现数据通讯。我们看到了对首都圈电磁、形变、流体等学科情况的监测图,十分清晰地反映出北京地区固体潮的变化(地球周期性涨落变形),这些都与建筑工程和地铁运行、施工、打桩相关。正常情况下,曲线是平滑的,而一旦出现“毛刺”状,就意味着有非正常因素。这些检测有助于对是否出现灾情做出判断,但由于环境复杂,判断工作也是相当复杂的。

对于地震是否有前兆,大家很希望了解。就地震是否可以预报,台站工程师说:地震的预测是一个世界性难题,但有过成功的案例:1975年辽宁海城地震,1999年土耳其地震(通过地声预测),以及墨西哥地震预警;但是,地震的类型多异,也不可能有同类的复制,所以这是一项长期的、复杂的研究和认识过程,也需要有新思路。

来到零磁空间实验室,这里有一个26面体的大型磁屏蔽装置,直径为2.3米,连接了线圈和高精度仪器。这是1989年在我国建成的首个零磁空间实验室,它填补了我国在弱磁测量方面的空白,与国际上技术领先的实验室达到平衡。2004年,在此进行了演示电磁模拟试验,第一次同步记录了自电位、磁场、应变和声发射在岩石破裂全过程中的精确变化,获得了某些具有规律性的主要现象。面对当前越来越大的磁场空间,在这里,可以对医学、生物、动物、植物等在弱磁方面的生物效应进行探索,这些都属于基础性研究;于此,还对地震系统内部、航空航天、空间中心和小卫星工程中心的各类磁力仪完成检测与标定(包括气象卫星)。有同仁踏进白色的磁屏蔽装置,最明显的是手机没有了任何信号,完全在脱离了地球磁场的状态下。

地震观测和地球物理成像实验室是2011年12月被正式批准成为中国地震局的重点实验室,主要研究目标围绕着地球深部介质结构、性质和状态及其变化,对岩石物性、壳幔结构和地震过程进行成像研究,提高深部探测的分辨率,把地下看清楚,为防震减灾提供科技支持。在实验室内的设备上,可进行岩石断裂研究,即:将取样的岩心做切割,中间夹入软体物质,使其处于不同压力状态,相对于两个板块儿摩擦,从而了解岩石内部应力的变化。国际通用岩石试件直径为1英寸,大的试件直径可达到1米,据研究目的而选择,实验室给压力装置能够控制达到500吨,可了解在何种压力下会出现何种破坏程度。这是在野外实验不容易掌握的情况。

根据介绍,我们了解到,这里现在已经组成了地震学综合研究的大型野外观测系统,主要设置在云南和川西地区,包括:600套流动观测地震仪、200套无线通讯设备、1套气枪震源和1套可控震源等设备;这样,可使用仪器人为制造震动,模拟发生地震来监测断层情况。我们看到了一张很大的照片:河湖边的水面上露出一个蓝色框架,这就是气枪震源(高压气体突然在水中释放,对水产生振动,从而传至地下)。

这是一次非常有意义的参观,随着人们对地震的关注,了解防震减灾措施和方法的同时,还可以对地震监测和研究有更多的了解,这是我们国家的重大科学计划。地震现在还无规律可言,其所涉及的因素太多太多;但科学是在进步的,中国工程师们在这个领域不懈的努力着!正如2010年4月在庆祝地球物理研究所建所六十周年时专家寄语的那样:脚踏实地,专注学术,崇尚贡献,追求卓越,努力推动中国地震科学向更宽领域、更深层次、更高水平发展。(徐娟)