桂质廷 （１８９５—１９６１） 桂质廷，物理学家、教育家，我国地磁与电离层研究领域的奠基人之一。与美国科学家分别在两半球，几乎同时观测、记录并报道了“扩展Ｆ层”这一现象，受到国际地球物理学术界的重视。毕生从事物理教育，为建设武汉大学物理系和创建武汉大学电离层研究实验室做出了贡献。

中文名：桂质廷

国籍：中国

民族：汉族

出生地：湖北省江陵县沙市镇（今沙市市）

出生日期：1895年1月9日

逝世日期：1961

职业：物理学家、教育家

毕业院校：北京清华学校

主要成就：地磁与电离层研究领域的奠基人

代表作品：论文《在氢、氮和氢、汞、氮混合气中的低压电弧的特性和光谱》

简介

培养人才

电离层物理学的开拓者

热爱祖国

简历

主要论著

桂质廷电离层学

简介

桂质廷，祖籍湖北省武昌青山（今武汉市青山区），１８９５年１月９日生于湖北省江陵县沙市镇（今沙市市）一个基督教神职人员家庭。父亲是沙市圣公会会长兼教会小学校长。桂质廷幼年即受过洗礼，教名保罗（Ｐａｕｌ）。他先在沙市读小学，随后到宜昌美华书院读书４年，相当于现在的高小至初中。因为他是神职人员子弟，可以免费进入教会学校，所以１９０９年到上海，先在圣约翰读中学，以后又进入大学读了两年。１９１１年，他父亲去世，家庭境遇困难。他原想停学就业，但其母认为家中只此一子，坚决要他继续上学。于是变卖家中部分衣物，并得到在上海做家庭教师的姐姐的一些接济，才得免于辍学。

１９１２年，桂质廷以总分第一的成绩考入北京清华学校高等科文科。因他英文成绩很好，毕业后留校担任了一年中等科英语教员。１９１４年被保送留美，进入耶鲁大学，先学文科，后转学理科。１９１７年获学士学位，随即进入芝加哥大学读研究生。

当时正值第一次世界大战，美国参战后，芝加哥大学许多物理教员转入从事与战争有关的工作，原有的研究项目多已无法继续进行。适逢国际青年会征集华人到法国为挖战壕的华工服务，桂质廷应征于１９１８年５月到达法国。他们这一批从国内和美国应征的学生共６０余人。他们教华工识字，代写家信，还做各种生活福利工作。战争结束后，他于１９１９年６月再到美国继续学习。

他这次进入了康奈尔大学，研究无线电，１９２０年获硕士学位。在康奈尔，他结识了美籍华人许海兰。１９２０年，桂质廷先期回国。次年，许海兰也毅然放弃美国国籍，来到上海与桂质廷结婚。从此他们开始了互助互勉共同献身祖国科学和教育事业的生涯。

１９２３年，桂质廷在长沙雅礼大学任教时，由洛克菲勒基金奖学金资助，再次到美国普林斯顿大学深造。在该校，他曾随著名物理学家Ｋ．Ｔ．康普顿（Ｃｏｍｐｔｏｎ）研究气体放电和紫外光谱，于１９２５年获得博士学位。其论文《在氢、氮和氢、汞、氮混合气中的低压电弧的特性和光谱》发表于１９２５年美国《物理评价》上。

１９２５年桂质廷学成回国。此后，他在多所高等学校工作了３７年：３２岁受聘为教授，３３岁担任物理系主任，４０年代初期成为部聘教授，连续主持华中大学和武汉大学物理系与理学院多年，并受聘为国际学术期刊Ｊｏｗｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ的编辑。他为祖国的高等教育事业和高空大气物理的研究献出了毕生的精力。

培养人才

桂质廷在大学执教４０年，为国家培育了一代又一代的专门人才。他教授过普通物理学、电磁学、光学、无线电、近代物理等课程，备课认真，讲授亲切、生动。他每堂课先用中文一字一句地将讲授大纲在卡片上逐条列出，然后亲自和助手准备演示实验与讲解图表，仔细认真，一丝不苟。

他对待学生和蔼可亲，平易近人，作风民主。他提倡自学，鼓励深入思考钻研。他在课堂上宣布：如果有谁感到讲授内容不能满足需要，可以从后面退出。建国初期，高等学校采用苏联的教学大纲，基础理论课程内容比前大为加重。一些新任课的青年教师反映过去学少了，很多内容不熟悉，要求为他们补课。他耐心地以身说法开导这些教师应在工作中学，边干边学。他自己也正是这样身体力行的。近６０岁的高龄时，仍参加俄文学习，和学生一样跟班听苏联专家的讲学，从不缺课，为青年教师做出了榜样。

桂质廷是一位实验物理学家，他一生主要成就都与实验观测分不开。对于实验室，他很有感情，即使担任系主任、院长等职务，有繁忙的教学、行政任务，仍经常进实验室去工作。动手是他的乐趣，家中的书桌后面，有一块工具板，整整齐齐地排放着一套常用工具。他对自己的研究助手和学生，特别注意实验技能的培养，亲自指导新型设备的试制、安装和调整。在他的日记上，可以找到当时做实验情况的一些记载。他曾经说过：“我和系内一些同事的感情，是在实验室修仪器中建立的。”他经常强调用仪器不能一味贪新、贪精、贪洋，要物尽其用，要学会正确地选择与使用仪器。

桂质廷见多识广，胸怀坦荡。他是地球物理专家，却鼓励学生不必一定跟着自己的脚步前进。４０年代他指导自己的第一个研究生时，就为该生指出了两个可供选择的研究方向。一是自己从事研究的电离层物理；另一是生物物理。当时，生物物理还处于萌芽阶段，他竟高瞻远瞩，预见到它将会来临的蓬勃发展。另外，如哨声传播问题，他在４０年代就给予了密切注意。这些都证明了他在科学上的远见卓识。

１９６０年，桂质廷开始编写《地磁及电离层电波传播》一书，可惜他当时的身体条件已不太好，只能在病床上完成初稿，不久就与世长辞了。他这部遗著，到１９８５年才由他的学生们整理出版。

电离层物理学的开拓者

我国古代对于地磁的知识处于世界领先地位，史书上有不少记载。然而对于地磁常量的测量，我国却落在外人之后。从清朝末年起，陆续有俄国人、日本人、德国人、美国人及法国人在我国境内做过地磁普测，却没有中国人主持过这项工作。１９３１年，桂质廷获得卡内基研究院地磁部的资助，利用学校假期，在华北、华南、华西等地区进行地磁巡测，到１９３５年，共测了９４个点。华北地区的测量结果，发表在１９３３年出版的《中国物理学报》第１卷第１期上。这是中国人首次巡测自己国境内的地磁常量。

地磁场的变化与电离层的电流密切相关。桂质廷于１９３５—１９３６年在卡内基研究院地磁部作短期研究时，就考虑在中国进行电离层探测的计划。１９３６年，中央研究院物理研究所观测了电离层电子浓度对日偏食的依赖关系。这是我国最早的电离层研究成果。这次的三位观测者之一，就是桂质廷的学生梁百先。稍后，桂质廷与他的学生宋百廉一道，在武昌华中大学校园内，开始常规的电离层垂直探测。当时正是抗日战争时期，武汉时遭空袭，工作条件十分困难，他们尽最大努力，取得了从１９３７年１０月至１９３８年６月共９个月的探测记录。这是我国首次对电离层的常规观测研究。这项研究取得了两项突破性成果：一项是桂质廷与美国科学家Ｈ．Ｇ．Ｂｏｏｋｅｒ几乎同时注意并报道的“扩展Ｆ层”的重要现象；另一项是桂质廷发现武汉地区Ｆ２层临界频率明显超过了按纬度分布的预期值。后来他将这一现象归结为“经度效应”，实际上即是Ｅ．Ｖ．爱泼顿和梁百先在１９４７年所总结的电离层赤道异常现象。

１９４３年桂质廷作为中国知名学者被派出访美国。在美期间，他一手促成武汉大学与美国标准局合作研究电离层的计划，并于１９４５年回国时与许宗岳教授一道带回一台ＤＴＭ－ＣＩＷ３型的半自动电离层垂测仪。１９４６年元旦零时在四川乐山武汉大学战时校址开始正式观测，武汉大学游离层实验室也由此创建。

抗日战争胜利后，武汉大学由乐山迁回武昌。１９４６年８月２０日，游离层实验室在武昌恢复观测。桂质廷带领梁百先、许宗岳等物理系和电机系的部分教师与研究生做了大量的观测、分析和研究工作，并与全球数十个观测台站进行资料和成果的交流。从此，我国早期研究电离层的一支基本队伍便初步形成。在桂质廷的领导下，短短几年，游离层实验室在Ｆ２层临界频率的地磁控制现象、Ｆ２层的出现规律、日食的电离层效应等方面的研究，都处于当时国际前沿。１９４９年桂质廷受聘为Ｊｏｗｒｎａｌ ｏｆ ＧｅｐｈｙｓｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ这一国际著名学术期刊的编辑，是该刊编辑中第一位中国学者。

中华人民共和国成立后，桂质廷在武汉大学开创的电离层研究工作不断得到发展。１９５５年武汉大学设立电离层及电波传播专业，并恢复招收研究生。１９７８年发展成为空间物理系和电波传播及空间物理研究所。为了准备参加国际地球物理年，１９５６年武汉大学与中国科学院地球物理研究所合作，在校园内建立地球物理观象台（现属中国科学院武汉物理研究所），桂质廷受聘为地球物理所兼职研究员。１９６０年武汉大学又建立了黄陂试验站。从此人才辈出，硕果累累，无不凝聚着桂质廷等前辈学者的心血。

热爱祖国

桂质廷出生于中国满目疮痍的时代，他的学习和工作经历，家庭和社会关系，都与海外，尤其是美国有密切的联系。在他一生中，随时随地都表露出一片爱国之心和报国之志。

他留学时弃文就理，以期“科学救国”。在法国以一同盟国公民的身份，为广大华工热心服务。１９１９年，“五四”运动的热潮传到美国，康奈尔大学的中国留学生召开了座谈会。桂质廷在会上含泪慷慨陈词，提出挽救祖国责无旁贷。一次，有位白种人朋友称赞他的研究才能，说他“和白人一样白”，他立即声称自己是“像黄种人一样黄”。

他从事的科研工作，都具有中国的特点。地磁巡测和电离层的研究，体现了中国的地域特征。他一度从事测定介电常数的工作，也将对象选定为当时中国大宗出口的特产——桐油。１９４２年４月在成都举行的中国物理学会第１０届年会四川分会上，他和他的同事报告了两篇测定石油和润滑油的介电常数的论文。他长期在教会学校和国外学习，对中国古代书籍接触不多。但在３０年代研究地磁时，亲自翻阅资料，查找我国古代在地磁方面的成就。这些在他的日记和遗著中都有所反映。

根据美国法律，许海兰和桂质廷结婚后，就算自动放弃了美国国籍，然而经过一定的程序，是可以恢复美籍的。但是，他们夫妇相互勉励，无论经受什么样的困苦与坎坷，决不动摇作为中国人的尊严。他们这样的高风亮节，终生不渝。解放战争后期，有美国朋友来信劝桂质廷出国，并为他找到了工作，他回信谢绝，坚持留在国内，迎接中华人民共和国的诞生。抗美援朝时期，桂质廷夫妇坚持让留在国内的女儿参军。１９７８年许海兰出国探亲，不顾海外四代９３名亲属的挽留，以八旬高龄，毅然返国。

桂质廷在中华民国时期，从未参加过任何政治团体，即使当年国民党施加压力要求各院院长加入国民党，他也坚决拒绝。然而，在中华人民共和国成立不久的１９５６年，加入了九三学社，并担任过该社武汉市委员会的副主任委员。

桂质廷积极参加了早期中国物理学会的活动。他是１９４３—１９４５年间中国物理学会理事（共有理事１２人），在此前后他还任学会的监事、名词审查委员会副主任委员和学报委员会委员等职。

为了纪念这位全国知名、有一定国际影响的物理学家，武汉大学和九三学社武汉市委员会于１９８５年１月９至１５日，举行大会隆重纪念他９０诞辰，同时设立了武汉大学“桂质廷奖学金”，出版了他的遗著。

简历

１８９５年１月９日 出生于湖北省江陵县。

１９１１—１９１２年 在上海圣约翰大学学习。

１９１２—１９１３年 就读于北京清华学校高等科文科。

１９１４—１９１７年 就读于美国耶鲁大学，获学士学位。

１９１７—１９１８年 美国芝加哥大学研究生。

１９１９—１９２０年 美国康奈尔大学研究生，获硕士学位。

１９２０—１９２２年 任北京协和医学院助教。

１９２２—１９２３年 任长沙雅礼大学讲师。

１９２３—１９２５年 在美国普林斯顿大学读研究生，获博士学位。

１９２５—１９２７年 任长沙雅礼大学副教授。

１９２７—１９２８年 任沈阳东北大学教授。

１９２８—１９３０年 任上海沪江大学教授、物理系主任。

１９３０—１９３９年 任武昌华中大学教授、理学院院长兼物理系主任。

１９３９—１９６１年 任武汉大学教授，并曾任理学院院长、物理系主任等职。

１９６１年１０月 逝世于武汉。

主要论著

１ Ｋｗｅｉ Ｃ Ｔ（桂质廷）．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ａｒｃｓ ｉｎＨ２，Ｎ２，ａｎｄ ｉｎ Ｍｉｘｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｈ２ ｗｉｔｈ Ｈｇ ａｎｄ Ｎ２．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，１９２５，２６：５３５—５６０．

２ Ｂｒｏｗｎ Ｆ Ｃ，Ｋｗｅｉ Ｃ Ｔ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉ－ｎａ．中国物理学报，１９３３，１（１）：９１—９４．

３ Ｋｗｅｉ Ｃ Ｔ，Ｔａｏ Ｓ Ｃ（陶士珍）．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔｓｏｆ ｔｕｎｇ ｏｉｌ．Ｌｉｎｇｎａｎ Ｊ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ（岭南大学自然科学学报），１９３３，１２：９３—１００．

４ Ｋｗｅｉ Ｃ Ｔ．Ｓｏｍｅ ｅｖｉｄｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｄｉｕｒｎａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｇ－ｎｅｔｉｅ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｌａｒ ｌａｔｉｔｕｄｅｓ ｏｎ ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ．Ｔｅｒｒ Ｍａｇ ａｎｄ ＡｔｍＥｌｅｃ，１９３６，４１（３）：５７．

５ Ｈｓｕ Ｔ Ｙ（许宗岳），Ｋｗｅｉ Ｃ Ｔ．Ｔｈｅ ｐｏｌａｒｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｍｅｎｔ ｏｆＴｕｇ ｏｉｌ．中国化学学报，１９３６，（４）：１０５—１０６．

６ Ｓｕｎｇ Ｐ Ｌ，Ｋ ｗｅｉ Ｃ Ｔ．Ｉｏｎｓｐｈｅｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｔ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｃｈｉｎａ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｗｕｃｈａｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｏｃｔｏｂｅｒ ｌ９３７ ｔｏ Ｊｕｎｅ １９３８．Ｔｅｒｒ Ｍａｇ ａｎｄ Ａｔｍ Ｅｌｅｃ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９３８，４３（４）：４５３—４６１．

７ Ｋｗｅｉ Ｃｈｉ－Ｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，１９４４，１２（１）：１３—１８．

８ 桂质廷，梁百先，莫纪华，周炜．一九四八年五月九日日食与武昌上空Ｆ－２层所受之影响。中国物理学报，１９５１，８（３）：１９５—２０６．

９ 桂质廷，王燊．地磁极光及电离层．北京：科学出版社，１９５７．

１０ 桂质廷．磁静日Ｓｑ电流系统对于电离层Ｅ层的影响．武汉大学自然科学学报，１９６０，（４）：１—８．

１１ 桂质廷．地磁及电离层电波传播．武汉：武汉大学出版社，１９８６．

桂质廷电离层学

桂质廷-电离层学《中国物理学报》中国古代对于地磁的知识处于世界领先地位，史书上有不少记载。然而对于地磁常量的测量，中国却落在外人之后。从清朝末年起，陆续有俄国人、日本人、德国人、美国人及法国人在中国境内做过地磁普测，却没有中国人主持过这项工作。1931年，桂质廷获得卡内基研究院地磁部的资助，利用学校假期，在华北、华南、华西等地区进行地磁巡测，到1935年，共测了94个点。华北地区的测量结果，发表在1933年出版的《中国物理学报》第1卷第1期上。这是中国人首次巡测自己国境内的地磁常量。

地磁场的变化与电离层的电流密切相关。桂质廷于1935—1936年在卡内基研究院地磁部作短期研究时，就考虑在中国进行电离层探测的计划。1936年，中央研究院物理研究所观测了电离层电子浓度对日偏食的依赖关系。这是中国最早的电离层研究成果。这次的三位观测者之一，就是桂质廷的学生梁百先。稍后，桂质廷与他的学生宋百廉一道，在武昌华中大学校园内，开始常规的电离层垂直探测。当时正是抗日战争时期，武汉时遭空袭，工作条件十分困难，他们尽最大努力，取得了从1937年10月至1938年6月共9个月的探测记录。这是中国首次对电离层的常规观测研究。这项研究取得了两项突破性成果：一项是桂质廷与美国科学家几乎同时注意并报道的“扩展F层”的重要现象；另一项是桂质廷发现武汉地区F2层临界频率明显超过了按纬度分布的预期值。后来他将这一现象归结为“经度效应”，实际上即是爱泼顿和梁百先在1947年所总结的电离层赤道异常现象。

1943年桂质廷作为中国知名学者被派出访美国。在美期间，他一手促成武汉大学与美国标准局合作研究电离层的计划，并于1945年回国时与许宗岳教授一道带回一台DTM－CIW3型的半自动电离层垂测仪。1946年元旦零时在四川乐山武汉大学战时校址开始正式观测，武汉大学游离层实验室也由此创建。

抗日战争胜利后，武汉大学由乐山迁回武昌。1946年8月20日，游离层实验室在武昌恢复观测。桂质廷带领梁百先、许宗岳等物理系和电机系的部分教师与研究生做了大量的观测、分析和研究工作，并与全球数十个观测台站进行资料和成果的交流。从此，中国早期研究电离层的一支基本队伍便初步形成。在桂质廷的领导下，短短几年，游离层实验室在Ｆ2层临界频率的地磁控制现象、F2层的出现规律、日食的电离层效应等方面的研究，都处于当时国际前沿。中华人民共和国成立后，桂质廷在武汉大学开创的电离层研究工作不断得到发展。1955年武汉大学设立电离层及电波传播专业，并恢复招收研究生。1978年发展成为空间物理系和电波传播及空间物理研究所。为了准备参加国际地球物理年，1956年武汉大学与中国科学院地球物理研究所合作，在校园内建立地球物理观象台（现属中国科学院武汉物理研究所），桂质廷受聘为地球物理所兼职研究员。1960年武汉大学又建立了黄陂试验站。从此人才辈出，硕果累累，无不凝聚着桂质廷等前辈学者的心血。