“雪龙”远征，挑战科考极限

黄兆广　李维彦

2008年10月20日，中国第25次南极科考队乘坐“雪龙”号极地科考船从上海启程前往南极，开始了中国极地科考史上历时最长、科考队员人数最多的一次远征。此次科考的最核心任务，是在南极内陆冰盖的冰穹Ａ地区建立一座科考站——昆仑站。这是继长城站、中山站之后，中国建立的第三座南极科考站。

冰穹Ａ位于南极内陆冰盖最高点，海拔4093m，空气稀薄，年平均温度接近零下60℃，被学者称为“不可接近之极”。中国第25次南极科考队领队、首席科学家杨惠根说，冰穹Ａ作为南极之巅，具有极高的科研价值，是一座“天然实验室”，那里的观测指标对全球气候变化非常有说服力，是大气与气象研究方面独一无二的“观测站”。此外，这里的冰盖是原始堆积而成，储存着反映全球气候和大气环境演变的信息，在这个区域最有可能找到地球上最古老的冰芯。

原创试题

1. 南极科考的四大“必争之点”：冰穹Ａ和经线交汇的南极极点、全球温度最低的南极冰点、地球磁场南极的磁点，中国南极昆仑站的建立将成为继美国在南极极点建站，原苏联在南极冰点建站，法国在南极磁点建站后，人类南极科考史上又一个里程碑，标志着中国南极科学考察研究将实现从南极大陆边缘向内陆的跨越，是中国从极地科考大国向极地科考强国迈进的关键一步。以下有关地磁场的说法，正确的是（）

A．极光现象是地磁场对来自太阳的高能带电粒子作用的结果

B． 地理的极点和地磁的极点是吻合的

C． 地磁场是由地球中的分子电流产生的

D． 研究人员发现地球磁场是候鸟作长途飞行时的导航工具

2. 南极科考队从中山站启程前往距离中山站１ ３００ km的冰穹Ａ地区，整个车队有１１辆车、４３个雪橇，装载物资６２５ t，计划行进２０天到达冰穹Ａ。已知汽车橡胶轮胎与普通路面的动摩擦因数为0.7，与冰面的动摩擦因数为0.1。当汽车以某一速度沿水平普通路面行驶时，急刹车后（设车轮立即停止转动），汽车要滑行8 m才能停下。那么该汽车若以同样的速度在结了冰的水平路面上行驶，求：

（1）急刹车后汽车继续滑行的距离增大了多少？

（2）要使汽车紧急刹车后在水平冰面上8 m内停下，汽车行驶的速度不能超过多少？（重力加速度g取10 m/s2）

3. 科考队员所乘“雪龙”参数：总长167.0 m、宽22.6 m、型深13.5 m、满载吃水9.0 m、自重11 400 t、满载排水量21 025 t、最大航速18节、续航力20 000海里、主机13 200 kW 1台，副机800 kW 3台、载重量10 225 t。“雪龙”船属B1级破冰船，能以1.5节航速连续破冰1.1 m（含0.2 m雪）前行。求：

（1） “雪龙”每小时最大耗能。

（2） 若满载的“雪龙”离开上海后以10节的速度行驶时只有主机开动，所受的阻力多大？（1节＝1海里／每小时，1海里＝1．852公里）

4. 11月15日，“雪龙”已经通过了200多海里的浮冰区，距离中山站附近海冰区卸货区域还有500多海里。刚进入浮冰区时，出现了暴风雪，但由于有浮冰压着海面，因此浪并不大，没有造成船体特别大的摇摆。但据船长王建忠说，暴风雪的风力已经达到了38米每秒，12级的风力也只有33米每秒而已，听起来有点令人惊心。试问此时每单位面积上受到的风力有多大？（设暴风雪的密度为1.5 kg/m3）

5. 冰穹A是南极内陆距海岸线最遥远的一个冰穹，是东南极的中心，也是南极内陆冰盖海拔最高的地区——中国南极科考队用GPS接收机测量其最高海拔为4 093 m，被称为“人类不可接近之极”。GPS系统由三大部分组成：空间部分、控制部分和用户部分。空间部分是GPS人造卫星的总称。人造卫星的平均高度约20 200 km，运行轨道是一个椭圆，地球位于该椭圆的一个焦点上；在6个倾角约55°的轨道面上不平均地分布着近30颗导航卫星，部分为备用卫星。GPS人造卫星的运行周期约为多少小时？