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第三节科学知识‘最新平台’

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本文摘要:在20世纪以来自然科学的成长过程中,出现了以相对论、量子力学、基因理论和系统论为主要内容的现代科学革命,使自然科学的认知领域突破宏观世界,迅速进军宇宙、微观和中观世界。与此同时,科技与人类生活的关系也越来越复杂,科技时代需要掌握一定的科学知识。 一、现代宇宙学现代宇宙学是在天文学的基础上成长起来的,主要研究宇宙的性质、结构、空间扩散和演化规律。(1)现代宇宙学的理论基础广义相对论是现代宇宙学研究的理论基础。

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在20世纪以来自然科学的成长过程中,出现了以相对论、量子力学、基因理论和系统论为主要内容的现代科学革命,使自然科学的认知领域突破宏观世界,迅速进军宇宙、微观和中观世界。与此同时,科技与人类生活的关系也越来越复杂,科技时代需要掌握一定的科学知识。

一、现代宇宙学现代宇宙学是在天文学的基础上成长起来的,主要研究宇宙的性质、结构、空间扩散和演化规律。(1)现代宇宙学的理论基础广义相对论是现代宇宙学研究的理论基础。广义相对论建立了空间和时间随物质的扩散和运动速度的变化而变化的理论,从而为现代宇宙学奠定了重要的理论基础。根据广义相对论,空间是物质对象的广泛性和连续性,它不是独立存在的。

由于其革命性和深刻的数学形式,这一思想在一段时间内没有被科学界所接受。但是由于实验越来越多,今天的广义相对论已经被公认为研究大尺度时空的理论基础。

这些实验主要包括:(1)水星太阳点进动;(2)光谱重力红移;(3)光在引力场中的偏转。从此,广义相对论被科学家称为“人类思想史上最伟大的成就之一”。(2)宇宙研究的检验手段1。

多普勒效应和谱线红移多普勒效应是物理学中测量物体运动速度的有力手段。它表现出这样一种现象,即光源向检查者移动的谱线(与静止光源相比)会向高频(即光谱的蓝端)移动,而光源远离检查者移动的谱线会向低频(即红端)移动,波长的相对移动与相对移动速度成正比。

1929年,美国科学家哈勃仔细研究了一组星系的光谱,发现除个别例外,大多数星系的光谱都呈现红移,红移的量大致与星系的距离成正比。如果将红移解释为多普勒效应,则意味着所有星系都在离开地球。它的倒退速度与离地球的距离成正比。

这一重要发现证明了宇宙是不断膨胀的,这不仅说明了宇宙的无限性,也说明了物质运动的绝对性,也说明了宇宙是不断演化和增长的。爱因斯坦本人也基于这一发现自动放弃了“静态宇宙结构模型”。2.电磁波的应用电磁波可以告知宇宙的各种信息。通过电磁波告知关于宇宙的各种信息。

天文学家可以研究宇宙的结构、起源和演化。比如使用光学望远镜可以从可见光中吸收天体信息;射电望远镜可以吸收天体的无线电波;利用装有探测天体的红外、紫外、射线和射线仪器的卫星和高能天文台,吸收电磁波传递的所有信息,研究不同类型天体的状况,分析宇宙的结构及其演化。(3)宇宙演化的大爆炸模型20世纪40年代末,美国物理学家伽莫夫等人提出了大爆炸宇宙模型。

根据这个模型,宇宙起源于160亿年前温度和密度极高的“原始火球”的大爆炸。大爆炸的时间是我们今天所看到的宇宙的开始;当时温度高达100亿度,物质密度极大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙只有一个由中子、质子、电子、光子、中微子等一些基本粒子形态组成的“宇宙汤”。

大爆炸后,重力、强力、弱力、电磁力四种基本力被逐一区分。爵后,物理形态依次演化为原子、气态物质和各种恒星系统,最终成长为今天的宇宙。1965年,彭齐亚斯和威尔逊发现宇宙微波景观辐射,也称为3K景观辐射,是一种 核物理建立于20世纪20年代,以原子核的物质结构、性质和内部规律为基础。

1.核子研究1919年,著名物理学家卢瑟福用D粒子轰击原子核时,首次发现了质子。因为原子核中质子的总质量和原子量有很大的不同,所以人们被敦促去探索构成原子核的其他基本粒子。

1932年,英国人查德威克在实验中发现了另一种基本粒子——中子。质子和毛巾统称核子。

2.原子和中子在核裂变和核能应用中的发现是材料结构理论的进步,也为进一步揭示微观领域的秘密提供了新的武器————质子和中子壳层。1938年,德国的哈恩在用慢中子轰击铀核时,首次发现了原子核的裂变现象,并释放出新的中子。未来,意大利物理学家费米提出原子核裂变的链式反射观,即利用铀核裂变轰击其他铀核进行链式反射,质量缺陷在裂变时会释放出巨大的能量。

这是原子弹和核反应堆的基本原理。1942年,费米制造了世界上第一个原子能反应堆后,原子能从实验转向应用。(2)粒子物理学粒子物理学是研究最微观物质(即基本粒子)的存在形式、性质、转化和运动规律的物理学分支,又称高能物理学。1.到目前为止,人们已经认识到了三类基本粒子的最小成分:12轻子,——,只有弱场相互作用和电磁相互作用的费米子,36夸克,——,强力带电粒子,12前言,——,告知粒子的相互作用,共60种。

2.作用在物质上的三种力都可以归结为三种:引力——是引力子报道的最弱的力,但它是宇宙中大距离大质量尺度上的强大力;强力——是由胶子携带的,胶子只作用在原子核内的夸克之间,也就是把夸克束缚在一起的色力,从而使原子核保持为一个整体:统一的电弱力——是电磁力和弱力形式相同的基本力,是经过实验回火和统一的电弱理论形态的力。(3)热力学三定律热是最常见的能量通知形式。

气体温度是大量气体分子热运动的宏观表现。固体热传导是物质原子围绕平衡位置机械振动时的能量通知,热辐射是物体内部带电粒子热运动产生的电磁辐射。

所以热、电磁、光、机械运动等现象都是不同形式的能量,可以互相转化,跟随能量守恒定律。(四)电磁理论 1864年,麦克斯韦用一组偏微分方程归纳综合了电场、磁场自己,以及电转化为磁、磁转化为电等全部电磁现象所满足的数学关系,预言了电磁波的存在,并预言光是一种电磁波。l888年,赫兹发现了电磁波。麦克斯韦的电磁理论成为形貌电磁运动的基本理论,被称为自然科学的第三次理论大综合。

电磁波的预言和发现,为无线电通讯开发了门路。(五)相对论 相对论是爱因斯坦建立的物理学理沦,形貌物体的高速运动和相关的时空性质。相对论引发了现代物理学革命,同时也深刻地影响了人类的时空观。

相对论包罗狭义相对论和广义相对论。相对论与量子力学、基因理论和系统理论被称为现代科学四大基础理论。广义相对论的两个基本原理是:一,等效原理:引力与惯性力等效;二,广义协变原理:即广义相对性原理,指所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。

(六)量子力学 量子力学是形貌微观世界结构、运动与变化纪律的物理科学。量子力学是现代物理学的基础理论,对半导体物理、凝聚态物理、粒子物理、低温超导物理、量子化学以及分子生物学等学科的生长都具有重要的理论意义。量子力学的发生和生长标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞跃。1905年,爱因斯坦提出了光量子说。

1924年,法国物理学家德布罗意证明晰物质具有波粒二象性。1925年,德国物理学家海森伯和玻尔,建设了量子理论第一个数学形貌——矩阵力学。l926年,奥地利科学家提出了形貌物质波一连时空演化的偏微分方程——薛定谔方程.给出了量子论的另一个数学形貌——颠簸力学。

厥后,物理学家将矩阵力学与颠簸力学统一起来,统称量子力学。(七)生活中的物理学知识1. 停车信号用红色红光的波长最长,传的较远。

另外,红色比力醒目。2. 梦幻泡影梦幻泡影,简称蜃景,是一种因光的折射和全反射而形成的自然现象,是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。3. 沙漠蜃景发生在沙漠里的“梦幻泡影”,就是太阳光遇到了差别密度的空气而泛起的折射现象。

沙漠里,白昼沙石受太阳炙烤,沙层外貌的气温迅速升高。由于空气传热性能差,在无风时,沙漠上空的垂直气温差异很是显著,下热上冷,上层空气密度高,下层空气密度低。

当太阳光从密度高的空气层进入密度低的空气层时,光的速度发生了改变,经由光的折射,便将远处的绿洲出现在人们眼前了4. 回声声波在流传历程中,遇到大的反射面(如修建物的墙壁等)在界面将发生反射,人们把能够与原声区离开的反射声波叫做回声。5. 多普勒效应生活中有这样一个有趣的现象:当一辆救护车迎面驶来的时候,听到声音越来越高;而车离去的时候声音越来越低。

你可能没有意识到,这个现象和医院使用的彩超同属于一个原理,那就是“多普勒效应”。6. 红外线和紫外线红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波,含热能,太阳的热量主要通过红外线传到地球。紫外线指的是电磁波谱中波长从 10nm~400nm 辐射的总称,不能引起人们的视觉。

紫外线可以用来灭菌,过多的紫外线进入体内会对人体造成皮肤癌。玻璃、大气中的氧气和高空中的臭氧层,对紫外线都有很强的吸收作用,能吸收掉太阳光中的大部门紫外线,因此能掩护地球上的生物,使它们免受紫外线伤害。7. 光电效应光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。

在高于某特定频率的电磁波照射下,某些物质内部的电子会被光子引发出来而形成电流,即光生电,如影戏中的录音和放音。8. 温室效应温室效应,又称“花房效应”,是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温作用类似于栽培农作物的温室,故名温室效应。

自工业革命以来,人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加,大气的温室效应也随之增强,其引发了一系列问题已引起了全世界各国的关注。9. 热岛效应一个地域的气温高于周围地域的现象。用两个代表性测点的气温差值(即热岛强度)表现。主要有两种:都会热岛效应和青藏高原热岛效应。

热岛效应,指由于人为原因,改变了都会地表的局部温度、湿度、空气对流等因素,进而引起的都会小气候变化现象。三、生命科学(一)生命的物质基础1.细胞与DNA细胞是一切生命体的基本单元,植物和动物的发育历程就是新细胞形成的历程。细胞内部有细胞核,外部是细胞质和最外层的细胞膜。细胞质主要由卵白质和核糖核酸(RNA)组成,细胞核中最重要的物质是脱氧核糖核酸(DNA),是染色体的主要化学身分,被称为“遗传微粒”。

2.卵白质卵白质是一类极为庞大的含氮化合物,它是组成生物体的主要身分,是组成细胞的基本物质质料,占生物体干物质重的50%。所有的卵白质都含有碳、氢、氧、氮四种元素。

组成卵白质的基本单元是氨基酸,它具有生物功效的多样庞大性,因而是重要的生命物质,在生命运动中起着重要作用。3.核酸核酸同生物的生长、发育、繁殖、遗传和变异有着密切的关系。核酸的基本单元是核苷酸,每个核苷酸分子由戊糖、磷酸和含氮碱基组成。

组成核苷酸的戊糖有两种:核糖和脱氧核糖。组成核酸的含氮碱基有尿嘧啶(U)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(c)、腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)。

由核糖和A、G、C、U四种碱基及磷酸组成的核酸称为核糖核酸(RNA);由脱氧核糖与A、G、c、T四种碱基和磷酸组成的核酸称为脱氧核糖核酸(DNA)。在DNA分子结构中,碱基的配对纪律为:A与T配对,G与C配对,反之亦然。4. 新陈代谢只要生命存在,生物体就要和外部情况不停举行物质和能量交流,这就是新陈代谢。

这个历程包罗从外部摄取养料,转换成自身的物质,并储存能量,同时也要将自身的一些物质剖析,向外排挤物质和释放能量。如绿色植物借光互助用以水、二氧化碳和无机盐等无机物制造有机物,并放出氧;非绿色植物可剖析现成的有机物,释放出二氧化碳和水。新陈代谢是生物区别于非生物的最本质的特征,它是一切生命运动的基础。

新陈代谢中有关的能源物质:(1)直接能源物质——三磷酸腺苷(ATP)ATP是生物体生命运动的直接能源物质,种种生命运动所需要的能量都是由ATP直接提供的,如细胞的破裂、肌肉收缩等。(2)主要能源物质——糖类糖类是生物体生命运动的主要能源物质,生物体内的能量有70%是由糖类氧化剖析提供的。(3)主要储能物质——脂肪脂肪是生物体储存能量的重要物质,在动物的皮下、肠系膜、大网膜等处储存有大量的脂肪,一方面可储存能量,同时还可以淘汰体内热量散失,有利于维持体温恒定。

在植物体内也有脂肪,如花生油、菜籽油等都是从花生和油菜籽中提取的。(4)能量最终泉源——太阳能太阳光能是生物生命运动的最终能源,太阳能通过光互助用进入植物体内,再进入动物体内。5. 组成生物体的化合物含量最多的化合物是水,含量最多的有机物是卵白质,干重最多的化合物是卵白质。

当自由水比例增加时,生物体的代谢活跃,生长迅速;而当自由水向联合水转化较多时,代谢强度就会下降,抗寒、抗热、抗旱的性能提高。无机盐:大多以离子形式存在。

功效:有些无机盐是细胞内某些庞大化合物的重要组成身分,可以维持酸碱平衡,调治渗透压,对维持生物体的生命运动有重要作用。(二)基因的观点基因是DNA中的最小遗传功效单元。

基因在DNA分子中是以特定顺序排列的、含有几百到几千个核苷酸的特定区段,是通报指挥DNA复制下令和控制性状遗传指令的作用因子,也称遗传因子。(三)生命的遗传和变异生物最为引人注目的特征,就是能够通过繁殖将本物种的性状特征通报下去,发生与亲代相似的子代。

即遗传现象。遗传历程实质上是遗传物质通报的历程。

遗传信息的通报是依靠DNA的复制历程举行的。DNA主要存在于细胞核中,而卵白质的合成是在细胞质中举行的。

而将DNA携带的遗传信息通报到细胞质中去的物质就是RNA。RNA是转达DNA信息的信使。DNA通报遗传信息遵守“中心规则”,即遗传信息从DNA通报给RNA,再从RNA通报给卵白质,即完成遗传信息的转录和翻译的历程。

也可以从DNA通报给DNA,即完成DNA的复制历程。变异和遗传一样,也是生物运动的普遍纪律。变异是指同种生物世代之间或同代差别个体之间的性状差异。变异可分为遗传的变异和不遗传的变异。

不遗传的变异是仅由情况条件直接引起的变化,如动植物因营养不足而发育不良,因情况污染而器官畸变等,一般是定向的。在生物进化上,只有遗传的变异才是自然选择的质料。遗传的变异通过遗传物质的改变而变化,包罗基因突变和染色体畸变,一般是不定向的。(四)人类基因组计划人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称的人类科学史上的重大工程。

人类基因组计划的目的是测定和绘制人体的24条染色体(22条常染色体和X、Y性染色体)上30多亿个碱基对的全序列。2000年6月26日,人类基因组计划已绘制出笼罩面达97%的人类基因组“事情框架图”。2001年2月12日,六国科学家配合宣布.经由开端测定和分析,人类基因组共有32亿个碱基对,组成约莫3万~3.5万个卵白编码基因,远小于原先l0万个基因的预计。

2003年4月14日,中、美、英、日、法、德六国政府首脑联名揭晓声明,宣布人类基因组序列图提前绘成。(五)克隆技术克隆是英文“clone”的音译,是使用生物技术由无性生殖发生与原个体有完全相同基因组织子女的历程。

科学家把人工遗传操作动物繁殖的历程叫克隆,这门生物技术叫克隆技术,寄义是无性繁殖。克隆技术在现代生物学中被称为“生物放大技术”。

(六)转基因食品所谓转基因食品, 就是通过基因工程技术将一种或几种外源性基因转移到某种特定的生物体中,并使其有效地表达出相应的产物(多肽或卵白质),此历程叫转基因。以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。

(七)细胞工程细胞工程是指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法,根据人们的需要和设计,在细胞水平上的遗传操作,重组细胞结构和内含物,以改变生物的结构和功效,即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞造就等方法,快速繁殖和造就出人们所需要的新物种的生物工程技术。四、情况科学(一)情况科学的观点情况科学是研究人类在认识自然和革新自然中人与情况之间相互关系的科学。

它是一门综合性很强的新兴科学,是以人类与其生存情况组成的“人类一情况”系统为工具,应用化学、生物学、物理学、地质学、自然地理学、土壤学、气象学和医学等学科的原理和方法,研究人类与其情况的相互联系、相互作用、相互制约和相互调适,研究由人类运动所引起的情况质量的变化及其评价、预测、控制、改善和掩护的科学。(二)情况科学生长的现状1.情况问题与情况科学人类现在面的情况问题,已日益影响到人类的正常生活。这些情况问题主要有人ISl问题、能源问题、资源问题和情况掩护问题。

2.生态科学生态科学是研究生物体与其生存情况之间相互关系的一门学科,又称为情况生物学。按其研究的工具,生态学又可以分为个体生态学、种群生态学和群落生态学。

现在,生态学研究的重点正转向以人类社会为主体.重视人与情况相互作用的研究,因而在社会经济的可连续生长中正发挥着愈来愈重要的作用。(三)可连续生长1.可连续生长的观点团结国世界情况与生长委员会在其1987年揭晓的陈诉《我们配合的未来》中,提出了可连续生长观点。可连续生长是指既满足今世人的需求,又差池子女人满足其自身需求的能力组成危害的生长虽然可连续生长观点是从生态学的角度提出的,可是,它实际上涵盖了自然情况的改善、经济的生长和社会的进步三个条理的内容。第一,可连续生长并不否认经济增长,但需要重新审视如何实现经济增长。

第二,可连续生长以自然资源为基础,与情况承载能力相协调。第三,可连续生长以提高生活质量为目的,和社会进步相适应。

2.团结国情况与生长大会1992年6月3日至l4日在巴西里约热内卢举行的团结国情况与生长大会,是团结国建立以来规模最大、级别最高、到场人数最多、影响最为深远的一次国际集会。大会通过了《关于情况与生长的里约热内卢宣言》(又称《地球宪章》)、《21世纪议程》、《关于森林问题的原则声明》等重要文件,有l50多个国家签署了《气候变化框架条约》和《生物多样性条约》。

这是一次拯救地球的历史性盛会,是国际社会对人类与自然的关系在认识史上的一次大飞跃,第一次从情况掩护和经济生长有机联系的高度.提出了可连续生长战略及其行动纲要一《21世纪议程》,确定了面向21世纪国际情况和生长互助的原则,将可连续生长由观点、理论推向行动。在国务院各有关部门、机构和社会团体的广泛到场下,经中外专家的配合努力,于1993年4月完成了《中国21世纪议程》的第一稿,此项事情完成后,我国成为世界上第一个体例国家级21世纪议程的国家。

五、天文地理学(知识部门)(一)天体知识1. 恒星恒星是宇宙中最基本的天体,自身能发光,由炽热气体组成,主要身分是氢和氦。2. 太阳与太阳系太阳是由炽热的气体组成的球状天体,主要身分是氢和氦。太阳的体积约为地球体积的130万倍。

太阳的大气结构即为太阳的外部结构,从里向外分为光球层、色球层、日冕层。太阳运动的周期为11年,主要标志是黑子和耀斑。太阳运动对地球的影响:①扰乱地球大气的电离层;②发生“磁暴”现象;③发生极光。

太阳系是以太阳为中心,和所有受到太阳的引力约束天体的荟萃体。8颗行星(由离太阳从近到远的顺序):水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。以及至少173颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的太阳系小天体。

3. 行星行星是在椭圆轨道上绕太阳运行的、近似球形的天体,它们不发光,质量比太阳小得多。太阳系现在已知的八大行星距日由近及远依次为:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。4. 日食与月食当太阳、月球、地球运行约成一直线时,月球阴影掠过地球,会造成日食。

依目视太阳被月球遮掩的几多,可分为日偏食、日全食和日环食。当太阳、地球、月球运行约成一直线时,月球运行到地球阴影内,则会形成月食。

依地球遮避阳光照射到月面的几多,可分为月偏食和月全食。4. 光年光年是计量天体间时空距离的单元,一般被用于权衡天体间的时空距离,其字面意思是指光在宇宙真空中沿直线流传了一年时间的距离,为9454,254,955,488千米,是由时间和光速盘算出来的。

5. 流星雨流星雨是在夜空中有许多的流星从天空中一个所谓的辐射点发射出来的天文现象。这些流星是宇宙中被称为流星体的碎片,在平行的轨道上运行时以极高速度投射进入地球大气层的流束。

大部门的流星体都比沙砾还要小,因此险些所有的流星体都市在大气层内被销毁,不会击中地球的外貌;能够撞击到地球外貌的碎片称为陨石。数量特别庞大或体现不寻常的流星雨会被称为“流星突出”或“流星暴”,可能会每小时泛起的流星会凌驾1,000颗以上。6. 太阳风暴太阳风暴是指在太阳的日冕层的高温(几百万开氏度)下,氢、氦等原子已经被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子等。

这些带电粒子运动速度极快,以致不停有带电的粒子挣脱太阳的引力束缚,射向太阳的外围,形成太阳风暴。太阳风暴的速度一般在200-800km/s。一般认为在太阳极小期,从太阳的磁场极地四周吹出的是高速太阳风暴,从太阳的磁场赤道四周吹出的是低速太阳风暴。

太阳的磁场的运动性是会变化的,周期约莫为11年。太阳风暴所含的高能X射线、伽马射线以及带电粒子组成的庞大脉冲有可能摧毁所有围绕地球运转的人造天体,包罗全球定位系统(GPS)以及人造通信卫星、载人航天器与国际空间站。另外,地球上的远距离输电线组成了庞大的天线,它们在太阳风暴中会形成电流打击变电站,可能让全地球陷入一片黑暗——不光电力无法供应,臭氧层被破坏,电子通讯还可能全部停摆。

它导致的经济损失可能到达1万亿到2万亿美元。7. 极光现象极光泛起于星球的高磁纬地域上空,是一种绚丽多彩的发光现象。而地球的极光,来自地球磁层和太阳的高能带电粒子流(太阳风)使高层大气分子或原子引发(或电离)而发生。

极光经常泛起于纬度靠近地磁极地域上空,一般呈带状、弧状、幕状、放射状,这些形状有时稳定有时作一连性变化。极光发生的条件有三个:大气、磁场、高能带电粒子。

这三者缺一不行。极光不只在地球上泛起,太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。

(二)日期与时间1. 区时1884年国际经度集会决议,全世界按统一尺度划分时区、实行分区计时。按这种措施,每隔经度l5°为一个时区,全球共划分成24个时区;以本初子午线即0°经线为中央经线的时区为中时区或零时区,往东、往西各划分成l2个时区。

2. 日界线国际上划定,原则上以l80°经线作为地球上“今天”和“昨天”的分界线,叫做“国际日期变换线”,简称“日界线”。在日界线西侧的东十二区,在任何时刻总是比日界线东侧的西十二区早24小时,这样东、西十二区,虽然钟点相同,但日期总是相差一天,即东十二区任何时候都比西十二区要早一天。(三)气候与气象1. 天气、气候与气象人们常说的天气,是一定区域内在某一瞬间或某一较短时段内大气中淡响着人们日常生活、事情、生产运动的种种气象要素和种种天气现象及其变化的总称。

表述天气的选本依据是气温、气限、湿度、风向、 风速、降水等气象要素的观察效果。天气现象指的是在气象观察站和视区内泛起的降水现象、水汽凝聚现象、冻结物、大气灰尘现象、光、电以及风的一些特征,如雨、雪、冰雹、雷暴、烟尘、霜、露、极光、龙卷、大风等现象。

广义上来说,人们习惯地把天气的冷暖、燥湿、睹阴等也列入其领域之中。好比,我们可以说:“今天天气很好,风和日丽,晴空万里,昨天天气很差,风雨交加”等。气候一般是指某一地域长时期内的天气状态的综合体现,既反映平均情况.也反映极端情况。这个“长时期”,究竟是几多,世界气象组织划定30年是气候的尺度时段,这个30年就是对“长时期”观点的详细化。

气候的寄义不只是几个气象要素的简中统计状态,而是大气综合状态的统计特征,气象要素的种种统计量是表述气候的基本依据.通常使用的有均值、总量、频率、极值、变率、种种天气现象的日数及其初终日期以及某些要素的连续日数等。例如,昆明四季如春。

2. 气象知识(1)气温直减率:平均而言,高度每增加100m,气温则下降约0.65℃,这称为气温直减率,也称气温垂直梯度。(2)大气层:地球就被这一层很厚的大气层困绕着。大气层的身分主要有氮气,占78.1%;氧气占20.9%;氩气占0.93%;另有少量的二氧化碳、稀有气体(氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气)和水蒸气。

大气层的空气密度随高度而减小,越高空气越稀薄。大气层的厚度约莫在1000千米以上,但没有显着的界线。整个大气层随高度差别体现出差别的特点,分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层,再上面就是星际空间了。

①对流层是地球大气层靠近地面的一层。它同时是地球大气层里密度最高的一层,它蕴含了整个大气层约75%的质量,以及险些所有的水蒸气及气溶胶。

对流层是大气层中湍流最多的一层,喷射客机大多会飞越此层顶部(即平流层顶)用以避开影响航行宁静的气流。对流层从地球外貌开始向高空伸展,直至对流层顶,即平流层的起点为止。在高纬度的地域,因为地表的摩擦力会影响气流,形成了一个平均厚2公里的行星界限层。

(行星界限层:在对流层内,顶部为1~2km高度的摩擦层也叫行星界限层。)②同温层,又称平流层,是地球大气层里上热下冷的一层,此层被分成差别的温度层,当中高温层置于顶部,而低温层置于低部(高压情况下受重,氧原子聚合放热)。它与位于其下贴近地表的对流层恰好相反,对流层是上冷下热的。在中纬度地域,同温层位于离地表10公里至50公里的高度,而在极地,此层则始于离地表8公里左右(低压失重情况下,氧原子扩散吸热)。

同温层含有臭氧,具有吸收紫外线功效,掩护地球上所有生物的生存和地表免于受阳光中强烈的紫外线致命的侵袭,在同温层内部的臭氧层有吸收太阳辐射的功效,在此层的气温会随高度增加。(3)露点:在空气中水汽含量稳定、气压一定的条件下,使空气冷却到达饱和时的温度,称露点温度,简称露点。(4)温室效应与大气的保温效应:大气逆辐射使地面因发射辐射而损耗的能量获得一定的赔偿,因而对地面有一种保暖作用,这种作用称为大气的保暖作用或温室效应。(5)地面有效辐射:地面发射的辐射与地面吸收的大气逆辐射之差,称为地面有效辐射。

(6)干绝热直减率:对于干空气和未饱和的湿空气来说,气块绝热上升单元距离时的温度降低值,称干绝热直减率。(7)逆温:在一定条件下,对流层中泛起气温随高度增高而升高的现象。

(8)冰晶效应:水滴会因不停蒸发而缩小,冰晶会因不停凝华而增大。(9)低压槽:从低压延伸出来的狭长区域,叫低压槽。

(10)暖性高压:高压中心为暖区,四周为冷区,等压线和等温线基本平行,暖中心与高压中心基本重合的气压系统。(11)地转风:气压梯度力和地转偏向力相平衡时,空气的等速直线水平运动。(12)梯度风:当空气质点作曲线运动时,除受气压梯度力和地转偏向力作用外,还受惯性离心力的作用,当这三个力到达平衡时的风,称为梯度风。

(P121)(13)气团:指气象要素(主要指温度、湿度和大气稳定度)水平漫衍比力匀称、垂直漫衍相似的大规模的空气团。(14)冷锋:锋面在移动历程中,冷气团起主导作用,推动锋面向暖气团一侧移动,这种锋面称为冷锋。(15)暖锋:锋面在移动历程中,暖气团起主导作用,推动锋面向冷气团一侧移动,这种锋面称为暖锋。(16)准静止锋:当冷暖气团势力相当,锋面移动很慢时,称为准静止锋。

(17)切变线:指风向或风速漫衍的不一连曲线,是发生在850hPa或700hPa等压面上的天气系统。(18)寒潮:大规模的强烈冷空气移动。(长江中下游及其以北地域48h内降温10℃以上,长江中下游最低气温小于即是4℃,春季改为江淮地域最低气温小于即是4℃,陆上3个大行政区有5级以上大风,渤海、黄海、东海先后有7级以上大风)。

(19)梅雨:初夏季节长江中下游特有的天气气候现象,是我国东部地域主要雨带北移历程中在长江流域停滞的效果。(20) 热带辐合带:南、北半球信民风流汇合形成的狭窄气流辐合带,也称赤道辐合带。(21)季风:由海陆热力状况的差异和行星风带的季节变化引起的风,具有①盛行风向具有显着的季节变化,即一月与七月盛行风向的夹角大于120°,一月与七月盛行风向的平均频率凌驾40%;②这两种风的性质(主要指湿润水平)有显着差异;③所带来的天气现象有显着差异等特点。

(22)海陆风:沿海地带昼夜热力状况的差别引起的以24小时为周期的有纪律的气流。(23)焚风:沿着山坡向下吹的干热风。

(24)温室气体:大气中有一些微量气体和痕量气体对于太阳辐射险些不吸收,但却强烈吸收长波辐射,它们对地面的气候能起到类似温室的作用,故称温室气体。(25)大气窗口:地气系统向外长波辐射主要集中在8~12um波长规模内,这个波段称为大气之窗。

(26)温带海洋性气候:终年受极地海洋气团(西风带)控制而形成的,气旋、锋面运动频繁,盛行Pm(极地海洋气团),温和湿润,降水季节分配匀称。(27)热带季民风候:漫衍在10°~25°的亚洲大陆东南部,受海洋副高西缘信风影响,盛行Tm(热带海洋气团),雨热同期。(28)地中海气候:由西风带和副热带高气压带交替控制形成,夏季炎热干燥,盛行Tc(热带大陆气团)和下沉的Tm(热带海洋气团),冬季温和多雨,盛行Pm(极地海洋气团)。

3. 自然灾害自然灾害是指给人类生存带来危害或损害人类生活情况的自然现象,包罗干旱、洪涝、台风、冰雹、暴雪、沙尘暴等气象灾害,火山、地震灾害,山体崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害,风暴潮、海啸等海洋灾害,森林草原火灾和重大生物灾害等。“自然灾害”是人类依赖的自然界中所发生的异常现象,且对人类社会造成了的危害的现象和事件。它们之中既有地震、火山发作、泥石流、海啸、台风、龙卷风、洪水等突发性灾害;也有地面沉降、土地沙漠化、干旱、海岸线变化等在较长时间中才气逐渐显现的渐变性灾害;另有臭氧层变化、水体污染、水土流失、酸雨等人类运动导致的情况灾害。

这些自然灾害和情况破坏之间又有着庞大的相互联系。人类要从科学的意义上认识这些灾害的发生、生长以及尽可能减小它们所造成的危害,已是国际社会的一个配合主题。(1)厄尔尼诺现象厄尔尼诺,又称圣婴现象,是秘鲁、厄瓜多尔一带的渔民用以称谓一种异常气候现象的名词。

主要指太平洋东部和中部的热带海洋的海水温度异常地连续变暖,使整个世界气候模式发生变化,造成一些地域干旱而另一些地域又降雨量过多。其泛起频率并不规则,但平均约每4年发生一次。

基本上,如果现象连续期少于五个月,会称为厄尔尼诺情况(condition);如果连续期是五个月或以上,便会称为厄尔尼诺事件。正常情况下,热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲,使太平洋外貌保持温暖,给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每2~7年被打乱一次,使风向和洋流发生逆转,太平洋表层的热流就转而向东走向美洲,随之便带走了热带降雨,使地球泛起大面积干旱,这就是“厄尔尼诺现象”。

(2)冻雨冻雨是由冰水混淆物组成,与温度低于0℃的物体碰撞立刻冻结的降水,是初冬或冬末春初时节见到的一种灾害性天气。低于0℃的雨滴在温度略低于0℃的空气中能够保持过冷状态,其外观同一般雨滴相同,当它落到温度为0℃以下的物体上时,连忙冻结成外表平滑而透明的冰层,称为雨凇。

严重的雨凇会压断树木、电线杆,使通讯、供电中止,故障公路和铁路交通,威胁飞机的航行宁静。(3)赤潮赤潮,又称红潮,国际上也称其为“有害藻华”或“红色幽灵”。

是在特定的情况条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌发作性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。“赤潮”,是海洋生态系统中的一种异常现象。

它是由海藻家族中的赤潮藻在特定情况条件下发作性地增殖造成的。海藻是一个庞大的家族,除了一些大型海藻外,许多都是很是微小的植物,有的是单细胞生物。凭据引发赤潮的生物种类和数量的差别,海水有时也出现黄、绿、褐色等差别颜色。

(4)潮汐现象通常到过海边的人们,都市看到海水有一种周期性的涨落现象:到了一定时间,海水推波逐澜,迅猛上涨,到达热潮;事后一些时间,上涨的海水又自行退去,留下一片沙滩,泛起低潮。如此循环重复,永不停息。

海水的这种运动现象就是潮汐。法国文学称之为“大海的呼吸”。

潮汐现象的特点是每昼夜有两次热潮,而不是一次,“昼涨称潮,夜涨称汐”。简而言之“潮”指白昼海水上涨,“汐”指晚上海水上涨,不外通常我们往往将潮和汐都叫做“潮”。潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所发生的周期性运动,习惯上把海面垂直偏向涨落称为潮汐,而海水在水平偏向的流动称为潮水。(5)地震①地震简介地震又称地震、地振动,是地壳快速释放能量历程中造成振动,期间会发生地震波的一种自然现象。

地球上板块与板块之间相互挤压碰撞,造成板块边缘及板块内部发生错动和破裂,是引起地面震动(即地震)的主要原因。地震开始发生的所在称为震源,震源正上方的地面称为震中。

破坏性地震的地面振动最烈处称为极震区,极震区往往也就是震中所在的地域。地震经常造成严重人员伤亡,能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散,还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂痕等次生灾害。

②地震类型按地震形成的原因,可把地震分为结构地震、火山地震、陷落地震、诱发地震和人工地震。结构地震:是由于岩层断裂,发生变位错动,在地质结构上发生庞大变化而发生的地震,所以叫做结构地震,也叫断裂地震。火山地震:是由火山发作时所引起的能量打击,而发生的地壳振动。火山地震有时也相当强烈。

但这种地震所波及的地域通常只限于火山四周的几十公里远的规模内,而且发生次数也较少,只占地震次数的7%左右,所造成的危害较轻。陷落地震:由于地层陷落引起的地震。这种地震发生的次数更少,只占地震总次数的3%左右,震级很小,影响规模有限,破坏也较小。诱发地震:在特定的地域因某种地壳外界因素诱发(如陨石坠落、水库蓄水、深井注水)而引起的地震。

人工地震:地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动称为人工地震。人工地震是由人为运动引起的地震。

如工业爆破、地下核爆炸造成的振动;在深井中举行高压注水以及洪流库蓄水后增加了地壳的压力,有时也会诱发地震。


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