2018年12月07日 星期五
如临其境的学习体验
□ 科普时报记者 李 苹

    在中国科学院大气物理研究所成立90周年之际,12月1日大气所举办了主题为“中国大气科学90年”的科普公众日活动。活动内容有中国气象史海博览、科氏力转椅、AR玩转气象、VR探秘“地球模拟器”以及《气候怎么了——被悄然改变的世界》的科普讲座。该活动科米直播进行全程独家直播,让未到现场的观众有了如临其境的学习体验,得到学生家长们的一致好评。

    “此次活动,主要是向大家介绍我国气象90年发展的历史,尤其希望大家了解我们现在面对的各种挑战:像暴雨、寒潮、雾霾、干旱、台风等天气事件,以及更为严重的全球变暖问题,通过这样的活动,让大家能够关注极端天气、气候变化和环境问题。”中国科学院大气物理研究所副研究员魏科表示,大气所致力于研究和探索地球大气中和大气与周边环境相互作用中的物理、化学、生物、人文过程的新规律;提供天气、气候和环境监测、预测和调控的先进理论、方法和技术;造就本领域的一流人才;服务于经济和社会的可持续发展和国家安全。

    虚拟现实(VR)——带你畅游“寰寰”

    “这是让同学们体验一下‘寰寰’(Earthlab)——超级计算机长什么样?它的功能是什么?”志愿者介绍,寰寰的大名叫“地球系统数值模拟装置”,位于北京怀柔的综合性国家科学城,目前还在建设中。参观者通过虚拟现实(VR)技术,可以俯视以七大圈层为主题设计的寰寰园区,也可以深入内部,体验庞大复杂的立方式高性能机房,还可以交互式观察海洋流场的变化、珠三角地区大气污染物分布情况等。

    这是一个不折不扣的“地球模拟器”,46米(长)×46米(宽)×23米(高)的大家伙,规模和计算能力位于世界前列。这样的超级计算机,只做一件事情,即利用数值计算模拟地球系统,包含了地球系统的所有圈层,可以用来模拟天气和气候、洋流、风暴潮、植被、南北极冰雪、大气污染、气溶胶-云-辐射相互作用、太阳风暴和大陆冰盖等的变化,也可以模拟地震、海啸、滑坡、水库地震等自然过程,是我们探秘地球、为我国进行防灾减灾、应对气候变化、大气环境治理提供科学依据的“神器”。

    科氏力转椅——理解旋转的天气系统

    在旋转的转椅上,明明是直线扔出去的球,怎么出手之后,看着就拐弯了呢?“孩子们坐在转椅上,相当于在模拟地球旋转运动,在扔东西时,不会扔到对方的手里,而往右偏了,只有往左扔时,才可能扔到对方手里。”志愿者向科普时报记者解释,在现实生活中涡旋运动无处不在,尘卷风、龙卷风、台风、“爆炸”气旋等,甚至在浴缸排水时,都能产生涡旋运动。

    1835年,法国物理学家科里奥利提出,为了描述旋转系(比如地球)上的运动,需要在运动方程中引入一个假想的力,后来人们把这个力叫做科里奥利力,简称科氏力,也被称为地转偏向力,凡是在旋转系中运动的物体,都会受到科氏力的影响。引入科氏力之后,人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程,由于地球从西向东旋转,本身就是一个巨大的旋转体,因此凡是在地球上的运动物体,都受到科氏力的影响,在科氏力的作用下,运动物体在北半球向右偏,南半球向北偏,从而形成涡旋。

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