中國地磁老八臺

[摘要] """本文敘述了我國較早建立的8個地磁臺，形成了中國地磁基本臺網，從而填補了我國重點地區地磁臺空白的歷史，為我國地磁科學的研究與發展奠定了堅實基礎。內容數據全面翔實，史料價值與科學普及兼而有之。

[關鍵詞] 地磁臺; 地磁基本臺網; 絕對觀測; 相對記錄

[DOI] 10.19987/j.dzkxjz.2024-140

0 "引言

地磁場是地球固有的基本物理場，是地球物理場的重要組成部分。地磁場能夠靈敏地反映上至太陽、星際空間、磁層、電離層，下至地殼構造、地震活動，乃至地核變化的各種豐富電磁信息及其變化的物理過程。地磁學是一門以觀測為基礎的科學，它和天文學一樣依賴于觀測，因此，對地磁場的觀測是進行地球物理和空間物理研究的重要基礎^[1]。

早在公元前3世紀我國就發明了司南，公元11世紀我國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早指出磁偏角的存在。明初，鄭和用指南針導航7次下西洋（公元1405—1433），最遠到達了馬達加斯加島南端，并在航行中發現了磁偏角因地而異的現象，這是我國古代勞動人民和知識分子對地磁場的最早認識并能進行觀測和應用的有力證明^[2]。

我國地磁觀測歷史悠久，以地磁臺站為例，1870年在北京建立了第一個地磁臺，1874年建成的徐家匯（今佘山）地磁臺，至今仍在正常運轉，是世界上少有的超過百年歷史的地磁臺。20世紀30—40年代，我國學者在南京紫金山、桂林雁山、重慶北碚等地設臺觀測。但是，由于戰亂和經濟匱乏、工業落后、科研基礎薄弱等現實因素，使得這些臺站在風雨飄搖中面臨著被毀和被迫停止觀測的命運。

新中國成立初期，國家千瘡百孔，百廢待興。為適應國防和國民經濟建設發展需要，中國地磁學奠基人、中國科學院地球物理研究所首任副所長陳宗器先生（圖1）以及周壽銘、陳志強、劉慶齡（圖2和圖3）等地磁學家，以卓越的遠見和過人的魄力，著手規劃中國地磁臺網的建設。為配合1957—1958年的國際地球物理年，在陳宗器先生的策劃與部署下，我國先后建成了長春、北京、拉薩、廣州、武漢、蘭州和烏魯木齊（1965年補建）等地磁臺，與早年建成的佘山地磁臺組成我國著名的“地磁老八臺”。這是中國地磁基本臺網的雛形，為我國地磁科學的發展奠定了堅實的基礎。

1 "老八臺

1.1 "佘山地磁臺

佘山地磁臺原址在上海市徐家匯氣象臺內，始建于1874年。1907年因電車通過徐家匯，影響地磁觀測，1908年遷至昆山縣東南陸家浜。后又因修筑京滬鐵路之故，1933年遷至現在的上海市松江區佘山，其地理坐標為（31.1°N，121.1°E）。佘山地磁臺的觀測室和記錄室是一座石結構無磁性特殊建筑，分上下2層，上層是絕對觀測室，下層是相對記錄室（圖4）。為了保持室內良好的避光和保溫效果，記錄室釆用全封閉結構。佘山地磁臺是我國進行地磁觀測時間最長、資料最為連續完整，也是世界上為數不多的具有百年以上臺齡的地磁臺之一。歷屆負責人：楊鳳鳴、嚴大華、汪江田、郝長安、葉青等。

1.2 "長春地磁臺

長春地磁臺是我國在東北地區最早建立的永久性標準地磁臺，臺址位于長春市南嶺，其地理坐標為（43.8°N，125.3°E）。該地磁臺絕對觀測室是一座水泥瓦屋頂的木結構無磁性特殊建筑，記錄室是與觀測室相連接的半地下室。1960年，地球物理研究所野外測量隊在長春地磁臺標定過儀器（圖5）。該臺于1951年由中國科學院東北綜合研究所周壽銘先生創建，劉傳薪參與了臺址勘測與臺站建設，土建工程于1954年竣工。1955—1956年安裝儀器進行試驗性觀測和記錄，1957年創刊首卷地磁觀測報告。后因受城市快速發展影響，1979年遷至長春市西北方向25 km處的農安縣合隆鎮（44.0°Ν，125.2°Ε）（圖6）。后因建設軌道交通，于2007年再度遷至農安縣三崗鄉（44.08°Ν，124.96°Ε）。該地磁臺中的建筑是用碳纖維屋頂和混凝土塊砌筑而成的，相對記錄室是全地下室結構（圖7）。歷屆負責人：周壽銘、周錦屏、王文恂、候東翔、陳鳳學、宋振明、王洪岐、鄒本良、于洪池等。

1.3 "北京地磁臺

北京地磁臺是中國科學院地球物理研究所首任副所長陳宗器、陳志強等老一輩地磁學家所創建。臺址勘測、土木工程、儀器安裝和調試等工作，由胡岳仁先生全面負責。1952年7月進行選址，經勘測選定，臺址位于北京市海淀區溫泉鄉白家疃村，其地理坐標為（40.0°N，116.2°E）。該地磁臺相對記錄室是半地下室石結構；絕對觀測室是水泥瓦屋頂和石木結構（圖8和圖9）。1953年破土興建，1954年竣工。1955年安裝儀器，1956年試運行觀測和記錄，1957年創刊首卷地磁觀測報告。當時陳宗器先生力促李善幫先生把地震臺也建在白家疃。此后由單一的北京地磁臺逐步發展成為包括地震、地電和宇宙線等觀測項目的地球物理觀象臺。歷屆負責人：胡岳仁、蘇先櫻、孫枋友、陳錦標、周錦屏、聶華山、王曉祜、張秀玲等。

1.4 "廣州地磁臺

廣州地磁臺是中國科學院地球物理研究所在我國南部最早建立的永久性標準地磁臺。1953年，地磁學家陳志強先生率章公亮、席秉智等人赴廣州選址。經勘測選定，臺址位于廣州市東南10 km處石榴崗，其地理坐標為（23.1°N，113.3°E）。該地磁臺的絕對觀測室和相對記錄室釆用石棉瓦屋頂和紅色礫巖砌筑木石結構，并連接為一體（圖10）。后由席秉智主持申請撥地、聯系建筑公司實施土建工程建設等事宜。1954年破土興建，1955年竣工。1956年7月由陳志強先生、杜陵、顧保成、林茂存等人赴廣州安裝地磁儀器，1957年試行觀測和記錄，1958年創刊首卷地磁觀測報告。后因廣州市政府規劃建設軌道交通和華南快速干線工程，2003年，廣州臺遷至離廣州市西南方向120 km處的肇慶市高要地區蓮塘鎮（22.97°Ν，112.45°Ε）。該臺的絕對觀測室是用灰砂磚砌筑墻體，銅筋混凝土澆灌屋頂而成的（圖11）。歷屆負責人：陳志強、陳杜陵、顧保成、林紀增、左開庭、孫麗英、黃才金、蘇穗芬、王建格、陸鏡輝等。

1.5 "蘭州地磁臺

蘭州地磁臺是中國科學院地球物理研究所在我國西部地區建立的永久性標準地磁臺。1955年10月11日—11月17日，地磁學家陳志強先生率顧保成、周錦屏攜帶地磁儀器前往蘭州選址，經勘測選定，臺址位于黃河以北的鹽城堡村劉家坪，其地理坐標為（36.1°N，103.8°E）。該地磁臺是用弱磁性花崗巖、石灰巖、土坯砌墻，用石棉瓦作屋頂的木結構地下室（圖12）。地球物理研究所派劉宜魁負責施工事宜，顧保成負責材料磁性檢驗，1956年破土興建，1957年工程竣工。1958年派王仕明、沈宗丕、張智杰等人赴蘭州安裝地磁儀器，并試行觀測和記錄，1959年創刊首卷地磁觀測報告。歷屆負責人：王仕明、孫信仁、朱仲杰、姬鳳英、高淑梅、白耀明、燕明芝、辛長江、閆萬生、張磊等。

1.6 "武漢地磁臺

武漢地磁臺是中國科學院地球物理研究所在我國中南地區建立的永久性標準地磁臺。1956年6月由周煒、顧保成攜帶儀器在東湖磨盤山一帶勘測地磁臺址，后因此地擬建大型鋼鐵企業而放棄。當年11月顧保成、薛小楨和任國泰等人再次前往武漢，與武漢大學物理系陳松伯合作重新選定臺址。經勘測選定，臺址位于東南方向約30 km處的武昌縣豹子澥鎮，其地理坐標為（30.5°N，114.6°E）。該臺的觀測室與記錄室相連成一體，屋頂是石棉瓦，墻體是用碎石砌筑的（圖13）。1957年春破土興建，林茂存主持施工事宜，同年12月土建工程竣工。1958年詹賢鋆前往武漢與陳松伯、林茂存合作安裝調試儀器，試行觀測和記錄，1959年創刊首卷地磁觀測報告。后因受鄉鎮企業的快速發展影響，于1999年遷至豹子澥鎮境內山內村，因與武漢市九峰鄉接壤，稱九峰臺（30.51°Ν，114.50°Ε）。該臺的相對記錄室是用毛石砌筑的半地下室（圖14）。2018年，因受武漢市地鐵建設影響，遷至湖北省應城市湯池鎮（30.92°Ν，113.33°Ε）。該臺的相對記錄室是用毛石砌筑墻體的半地下室（圖15）。歷屆負責人：林茂存、扈傳啟、李均、賀玉方、印開山、趙傳才、李德前、鄧娜、李澤民等。

1.7 "拉薩地磁臺

拉薩地磁臺是中國科學院地球物理研究所在我國西部地區建立的永久性標準地磁臺。1956年7月周錦屏、席秉智奉命赴西藏籌建拉薩地球物理觀象臺。經勘測選定，臺址位于拉薩市西郊“七一農場”內，海拔3655 m，其地理坐標為（29.6°N，91.0°E）。臺站觀測室與記錄室的屋頂采用條型木板加油氈，墻體用土坯砌筑（圖16）。1956年秋破土興建，1957年春，包括地磁、地震在內的所有土建工程全部竣工，成為世界上建成的第一個高原地球物理觀象臺。該臺實際控制占地面積近百畝（1畝=666.67 m²），地磁觀測室與記錄室的建筑面積為146 m²，地震觀測室、辦公室、宿舍等建筑面積約為500～600 m²，總投資為355266.01元。總額中不包括從內地運往拉薩的水泥、無磁性銅件、電料等建筑材料的費用。1957年元旦，地球物理所第2批進藏人員章公亮、陸開武、魏永佳、扎西（藏族）、阿蓉（藏族）等人攜帶地磁儀器到達拉薩，與先期到達拉薩的周錦屏一起著手安裝調試地磁儀器，試行觀測記錄。同年春，第3批進藏人員柏自興、楊業鈺、蕭日俊一行3人攜帶地震儀器到達拉薩安裝調試儀器。臺站人員在1957年7月1日到來之前，做好了一切準備工作迎接國際地球物理年的到來。歷屆負責人：章公亮、劉成瑞、奧曉艷、才培拉姆、旦增、柏偉國、次卓嘎、張治國、土登次仁等。

1.8 "烏魯木齊地磁臺

烏魯木齊地磁臺是中國科學院地球物理研究所在我國西部地區規劃建設的永久性標準地磁臺。1965年5月，周錦屏奉命前往新疆指揮籌建烏魯木齊地磁觀象臺。經勘測選定，臺址位于新疆維吾爾自治區烏魯木齊市東南郊約10 km處的水磨溝，其地理坐標為（43.8°N，87.7°E）（圖17）。當年破土興建，同年12月土建工程竣工。因財力、物力、人力等因素的不足，該臺未能在地球物理年期間建成，之后于1965年進行補建。站臺占地面積87畝，其中農田25畝，荒地62畝，土地加工及青苗補償費375元，觀測室、記錄室、實驗室建筑總面積288.58 m²"，外加圍墻、供電等設施，總投資90049.59元。因1966年邢臺地震和體制變化等原因，直到1977年才完成儀器安裝，進行觀測和記錄，1978年創刊首卷地磁觀測報告。后因城市擴建及社會經濟發展，2013年遷至烏魯木齊市西北約80 km處的昌吉回族自治州呼圖壁縣園戶村（44.36°Ν，86.94°Ε）（圖18）。歷屆負責人：孫信仁、彭懷祥、高祥真、黃建明、楊福喜、翟世龍等。

2 "建立地磁老八臺的科學意義和應用價值

（1）中國地區地磁場空間分布比較均勻，布局格式基本上呈網絡狀。老八臺的建立，形成了中國地磁基本臺網，從而填補了我國重點地區地磁臺空白的歷史。拉薩地磁臺是西藏自治區第一個海拔最高的地磁臺﹙3655 m），填補了高原地區科研數據缺失的空白，老八臺地處地磁中低緯地區，填補了全球空間分布的空白。

（2）老八臺具有完善的絕對觀測和相對記錄系統。20世紀50年代，在外匯十分短缺的情況下，我國從德國引進了一批當時世界上最高水平的地磁儀器，裝備老八臺。引進的阿斯卡尼亞地磁經緯儀2套，裝備拉薩、蘭州臺；馬丁地磁經緯儀和記錄儀各1套裝備北京臺；舒米特標準地磁經緯儀4套裝備北京、佘山、拉薩、烏魯木齊臺；阿斯卡尼亞感應儀2套裝備北京、拉薩臺；馬丁感應儀2套裝備長春、廣州臺。須特別指出，經過多年努力，克服許多技術難題，在劉慶齡先生的主持下，1957年，我國獨立自主研制成功首批57型地磁記錄儀，投入老八臺使用，填補了我國不能制造地磁記錄儀器的空白。

（3）1979年，老八臺同世界上33個國家和地區的45個單位及世界數據中心，建立了數據交換關系，每年可換回72種地球物理資料，對發展我國地球物理科學起到了難以估量的作用。由此老八臺成為世界資料中心的重要臺站。1957—1959年，參加了國際地球物理年聯合觀測活動，完整地記錄了“鉤擾”“灣擾”“磁暴”等許多珍貴的地磁場強烈擾動事件。1984年4月日本地球觀測百年（1882—1983）紀念事務委員會，敬贈我國老八臺銀質紀念章8枚（圖19），彰顯了老八臺做出的重要貢獻，為國家爭得了榮譽！ 1993年，國際地磁和高空物理協會授予周錦屏“長期服務獎”（圖20），為國家爭光。2003年，老八臺中的蘭州、廣州地磁臺先后加入了國際地磁實時觀測網，成為全球92個標準數字化地磁觀測臺網的成員。由此觀之，中國地磁觀測具有重要的世界意義。

（4）70多年來，老八臺積累了十分豐富和非常寶貴的連續完整、準確可靠的資料，對地球科學及國際地磁參考場模型的建立等研究領域提供了不可或缺的數據，具有深遠的科學意義。在地震預測、野外地磁測量、中國地磁圖的編制、無線電通訊、航空、航海、地球物理勘探等國防和國民經濟建設中，做出了巨大貢獻，它給國家和人民乃至人類帶來的價值是難以估計的^[3]。

3 "結語

隨著科學技術的進步和國家經濟實力的增強，無論從地磁臺的規模還是內在質量，均發生了翻天覆地的巨變。經過幾代地磁人不懈努力，中國人自主創建了一個較為完整、穩定、覆蓋中國大陸的地磁臺觀測網。目前，在中國地震局系統，具有三分量“絕對觀測+相對記錄”的地磁臺有45個，具有三分量“相對記錄”的地磁觀測站有97個。現在地磁觀測儀器已全部實現國產化，1875年以來一直使用的照相記錄，于21世紀初被數字化儀所代替；過去當日數據須延遲至次日下午才能提供，現在可以做到準實時報送；原來只能提供時均值，現在可以提供分、秒值，數據采樣間隔由原來的幾分鐘提升為1 s；儀器靈敏度也得到大大提高。實現了幾代地磁人期望已久的地磁觀測數字化、自動化、現代化的夢想，老八臺已經成為新型的標準地磁觀象臺。

參考文獻

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王亶文. 臺站資料在我國地磁學基礎研究中的應用[J]. 國際地震動態，2003（1）：10-14 """Wang T W. The application of station data to fundamental research on geomagnetics in China[J]. Recent Developments in World Seismology，2003（1）：10-14

熊雄，吳太旗，黃賢源，等. 地磁場模型及在海洋環境中的應用需求研究[J]. 海洋測繪，2021，41（6）：6-12 """Xiong X，Wu T Q，Huang X Y，et al. Research on geomagnetic field models and its application requirement in marine environment[J]. Hydrographic Surveying and Charting，2021，41（6）：6-12

The eight oldest geomagnetic observatories in China

Zhou Jinping

Institute of Geophysics， China Earthquake Administration， Beijing 100081， China

[Abstract] """"This paper describes the history of the establishing eight pioneering geomagnetic observatories and how they were essential in building the foundation of China’s subsequent geomagnetic network. This development filled the historical gap of geomagnetic stations in key regions of China and laid a solid foundation for further geomagnetic research and development in China. The content of this paper is comprehensive and detailed， possessing both historical value and scientific popularization.

[Keywords] geomagnetic observatory; geomagnetic basic network; absolute measurement; relative recording