20世纪以来的自然科学发展历程中，出现了以相对论、量子力学、基因理论和系统理论创立为主要内容的现代科学革命，从而使自然科学的认识领域突破了宏观世界，迅速向宇观、微观和中观世界进军同时，科学技术与人类生活的关系日益紧密，科技时代需要掌握一定的科学常识，今天小编就来聊一聊关于第三节科学常识是什么?接下来我们就一起去研究一下吧!
第三节科学常识是什么
20世纪以来的自然科学发展历程中，出现了以相对论、量子力学、基因理论和系统理论创立为主要内容的现代科学革命，从而使自然科学的认识领域突破了宏观世界，迅速向宇观、微观和中观世界进军。同时，科学技术与人类生活的关系日益紧密，科技时代需要掌握一定的科学常识。
一、现代宇宙学
现代宇宙学是在天文学基础上发展起来的，主要研究宇宙的本质、结构、空间分布以及演化规律。
(一)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、时间是随着物质分布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理论基础。广义相对论认为，空间一时质上是物质客体的广延性和持续性，它本身不是独立存在的。这一思想由于其革命性和数学形式上的深奥，在一段时间里不为科学界所接受。但由于得到越来越多的实验证实，今天广义相对论已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)水星近日点的进动；(2)光谱引力红移；(3)光线在引力场中偏转。自此，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”。
(二)宇宙研究的观察手段
1．多普勒效应与谱线红移
多普勒效应是物理学测定物体运动速度的有力手段。它描述了这样一种现象，即面向观察者运动的光源谱线(与静止光源相比)将向高频(即光谱蓝端)移动，而背向观察者运动的光源谱线将向低频(即红端)移动，波长的相对移动量与相对运动速度成正比。
1929年，美国科学家哈勃在仔细研究了一批星系的光谱之后发现，除个别例外，绝大多数星系的光谱都表现出红移，而且红移量大致同星系的距离成正比。如果将红移解释为多普勒效应，那就意味着所有星系都在离地球而去。其退行速度和与地球的距离成正比。这一重要发现证实了宇宙是不断膨胀的，它不仅说明宇宙的无限性，也说明物质运动的绝对性，还说明宇宙在不断地演化和发展。爱因斯坦本人根据这一发现，自动放弃了“静态宇宙结构模型”。
2．电磁波的应用
电磁波可以传递宇宙的各种信息。通过电磁波传递宇宙的各种信息。天文学家们可以对宇宙的结构、起源和演化进行研究。比如，利用光学望远镜可以接收到可见光传来的天体信息；利用射电望远镜可以接收天体传来的射电波；利用装置着探测天体的红外线、紫外线、χ射线和γ射线等各种仪器的卫星、高能天文台，接收全部电磁波传来的信息，研究不同类型的天体状况，分析宇宙的结构和它们的演化过程。
(三)宇宙演化的大爆炸模型
在20世纪40年代末，美国物理学家伽莫夫等提出了大爆炸宇宙模型。这一模型认为．宇宙起源予160亿年前温度和密度极高的“原始火球”的一次大爆炸．大爆炸的时刻就是今天所观察到的宇宙的开端；当时的温度高达100亿度以上，物质密度极大，整个宇宙体系达到平衡，宇宙问只有由中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态物质混合而成的“宇宙汤”；大爆炸后，四种基本力，即引力、强力、弱力和电磁力逐一地分化出来；后来，物质形态依次演化为原子、气态物质、各种恒星体系．最后发展成今天的宇宙。
1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙微波背景辐射，又称3K背景辐射，是一种充满整个宇宙的电磁辐射，其对应到的温度为3K。该发现为大爆炸理论提供了一个有力的证据。
二、现代物理学
（一）原子核物理学
电力的发现和原子结构的研究表明．原子是由原子核和电子组成的。原子核物理学是以原子核的物质结构、性质及其内在规律为研究对象的，是20世纪20年代建立起来的。
1．对核子的研究
1919年．著名物理学家卢瑟福用d粒子做炮弹轰击原子核时，首次发现了质子。由于核内所含质子的总质量与原子量差别很大，这又促使人们去探索组成原子核的其他基本粒子。l932年，英国的查德威克又在实验中发现了构成原子核的另一种基本粒子，即中子。质子和巾子统称为核子。
2．核裂变与核能应用
原子和中子的发现是物质结构学说的进步，也为进一步揭开微观领域的奥秘提供了新的武器——质子和中子炮弹。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，并放出新的中子。此后，意大利物理学家费米又提出了原子核裂变的链式反应观点，即用铀核裂变对放出的新中子再去轰击其他铀核使之发生连锁反应，裂变时由于质量亏损会放出巨大能量的观点。这就是原子弹和原子能反应堆的基本原理。1942年，费米制成世界上第一个原子能反应堆后，原子能从实验转向应用。
（二）粒子物理学
粒子物理学是研究最微观层次的物质(即基本粒子)的存在形式、性质、转化和运动规律的物理学兮支，也称高能物理学。
1．三类基本粒子
迄今，人们已认识到构成物质的最小组分：12种轻子——只参加弱相互作用、电磁相互作用的费米子，36种夸克——感受强作用力的带电粒子，12种媒介子——传递相互作用的粒子，共计60种。
2．三种作用力
作用在物质上的所有的力可归结为三种：
引力——由引力子传递的最弱的力，但在宇宙大距离、大质量尺度上却是强有力的一种力；
强力——由胶子携带仅在原子核内夸克之间起作用的短程力，即将夸克胶结在一起的色力，使原子核保持为一个整体：
统一的电弱力——以电磁力和弱力两种表现形式出现的同一基本力．经受了实验检验的电弱统一理论描述的一种力。
（三）热力学三定律
热是最普遍的能量传递形式。气体温度是大量气体分子热运动的宏观表现．固体的热传导是物质原子在平衡位置附近机械振动时的能量传递，热辐射是物体内部带电粒子热运动时引起的电磁辐射。所以，热、电磁、光等现象和机械运动都是能量的不同形式，可以相互转化，并且遵循能量守恒定律。
（四）电磁理论
1864年，麦克斯韦用一组偏微分方程概括了电场、磁场本身，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描述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，为无线电通讯开辟了道路。
（五）相对论
相对论是爱因斯坦创立的物理学理沦，描述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。相对论包括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
量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。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发展都具有重要的理论意义。量子力学的产生和发展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了物质具有波粒二象性。
1925年，德国物理学家海森伯和玻尔，建立了量子理论第一个数学描述——矩阵力学。l926年，奥地利科学家提出了描述物质波连续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描述——波动力学。后来，物理学家将矩阵力学与波动力学统一起来，统称量子力学。
（七）生活中的物理学常识
1. 停车信号用红色
红光的波长最长，传的较远。另外，红色比较醒目。
2. 海市蜃楼
海市蜃楼，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“海市蜃楼”，就是太阳光遇到了不同密度的空气而出现的折射现象。沙漠里，白天沙石受太阳炙烤，沙层表面的气温迅速升高。
由于空气传热性能差，在无风时，沙漠上空的垂直气温差异非常显著，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，经过光的折射，便将远处的绿洲呈现在人们眼前了
4. 回声
声波在传播过程中，碰到大的反射面（如建筑物的墙壁等）在界面将发生反射，人们把能够与原声区分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分紫外线，因此能保护地球上的生物，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激发出来而形成电流，即光生电，如电影中的录音和放音。
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
一个地区的气温高于周围地区的现象。用两个代表性测点的气温差值（即热岛强度）表示。主要有两种：城市热岛效应和青藏高原热岛效应。热岛效应，指由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。
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位，植物和动物的发育过程就是新细胞形成的过程。细胞内部有细胞核，外部是细胞质和最外层的细胞膜。细胞质主要由蛋白质和核糖核酸(RNA)构成，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成分，被称为“遗传微粒”。
2．蛋白质
蛋白质是一类极为复杂的含氮化合物，它是构成生物体的主要成分，是构成细胞的基本物质材料，占生物体干物质重的50％。所有的蛋白质都含有碳、氢、氧、氮四种元素。组成蛋白质的基本单位是氨基酸，它具有生物功能的多样复杂性，因而是重要的生命物质，在生命活动中起着重要作用。
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。核酸的基本单位是核苷酸，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，碱基的配对规律为：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，生物体就要和外部环境不断进行物质和能量交换，这就是新陈代谢。这个过程包括从外部摄取养料，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分解，向外排出物质和释放能量。如绿色植物借光合作用以水、二氧化碳和无机盐等无机物制造有机物，并放出氧；非绿色植物可分解现成的有机物，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，它是一切生命活动的基础。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是生物体生命活动的直接能源物质，各种生命活动所需要的能量都是由ATP直接提供的，如细胞的分裂、肌肉收缩等。
（2）主要能源物质——糖类
糖类是生物体生命活动的主要能源物质，生物体内的能量有70%是由糖类氧化分解提供的。
（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，同时还可以减少体内热量散失，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）能量最终来源——太阳能
太阳光能是生物生命活动的最终能源，太阳能通过光合作用进入植物体内，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蛋白质，干重最多的化合物是蛋白质。
当自由水比例增加时，生物体的代谢活跃，生长迅速;而当自由水向结合水转化较多时，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。功能：有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分，可以维持酸碱平衡，调节渗透压，对维持生物体的生命活动有重要作用。
（二）基因的概念
基因是DNA中的最小遗传功能单位。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，是传递指挥DNA复制命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传递下去，产生与亲代相似的子代。即遗传现象。遗传过程实质上是遗传物质传递的过程。遗传信息的传递是依靠DNA的复制过程进行的。DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。而将DNA携带的遗传信息传递到细胞质中去的物质就是RNA。RNA是传达DNA信息的信使。DNA传递遗传信息遵守“中心法则”，即遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。
变异和遗传一样，也是生物运动的普遍规律。变异是指同种生物世代之间或同代不同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环境条件直接引起的变化，如动植物因营养不足而发育不良，因环境污染而器官畸变等，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材料。遗传的变异通过遗传物质的改变而变化，包括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标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覆盖面达97％的人类基因组“工作框架图”。2001年2月12日,六国科学家共同宣布．经过初步测定和分析，人类基因组共有32亿个碱基对，组成大约3万～3．5万个蛋白编码基因，远小于原先l0万个基因的估计。2003年4月14日，中、美、英、日、法、德六国政府首脑联名发表声明,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，是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组织后代的过程。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术，含义是无性繁殖。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（多肽或蛋白质），此过程叫转基因。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，按照人们的需要和设计，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能，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培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。
四、环境科学
（一）环境科学的概念
环境科学是研究人类在认识自然和改造自然中人与环境之间相互关系的科学。它是一门综合性很强的新兴科学，是以人类与其生存环境构成的“人类一环境”系统为对象，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，研究人类与其环境的相互联系、相互作用、相互制约和相互调适，研究由人类活动所引起的环境质量的变化及其评价、预测、控制、改善和保护的科学。
（二）环境科学发展的现状
1．环境问题与环境科学
人类目前面的环境问题，已日益影响到人类的正常生活。这些环境问题主要有人ISl问题、能源问题、资源问题和环境保护问题。
2．生态科学
生态科学是研究生物体与其生存环境之间相互关系的一门学科，又称为环境生物学。按其研究的对象，生态学又可以分为个体生态学、种群生态学和群落生态学。目前，生态学研究的重点正转向以人类社会为主体．重视人与环境相互作用的研究，因而在社会经济的可持续发展中正发挥着愈来愈重要的作用。
（三）可持续发展
1．可持续发展的概念
联合国世界环境与发展委员会在其1987年发表的报告《我们共同的未来》中，提出了可持续发展概念。可持续发展是指既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展虽然可持续发展概念是从生态学的角度提出的，但是，它实际上涵盖了自然环境的改善、经济的发展和社会的进步三个层次的内容。第一，可持续发展并不否定经济增长，但需要重新审视如何实现经济增长。第二，可持续发展以自然资源为基础，与环境承载能力相协调。第三，可持续发展以提高生活质量为目标，和社会进步相适应。
2．联合国环境与发展大会
1992年6月3日至l4日在巴西里约热内卢举行的联合国环境与发展大会，是联合国成立以来规模最大、级别最高、参加人数最多、影响最为深远的一次国际会议。大会通过了《关于环境与发展的里约热内卢宣言》(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《气候变化框架公约》和《生物多样性公约》。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，第一次从环境保护和经济发展有机联系的高度．提出了可持续发展战略及其行动纲领一《21世纪议程》，确定了面向21世纪国际环境和发展合作的原则，将可持续发展由概念、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参与下，经中外专家的共同努力，于1993年4月完成了《中国21世纪议程》的第一稿，此项工作完成后，我国成为世界上第一个编制国家级21世纪议程的国家。
五、天文地理学（常识部分）
（一）天体常识
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，主要成分是氢和氦。
2. 太阳与太阳系
太阳是由炽热的气体组成的球状天体，主要成分是氢和氦。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。太阳活动的周期为11年，主要标志是黑子和耀斑。太阳活动对地球的影响：①扰乱地球大气的电离层；②产生“磁暴”现象；③产生极光。
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集合体。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。太阳系目前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多少，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多少，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位，一般被用于衡量天体间的时空距离，其字面意思是指光在宇宙真空中沿直线传播了一年时间的距离，为9454,254,955,488千米，是由时间和光速计算出来的。
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。大部分的流星体都比沙砾还要小，因此几乎所有的流星体都会在大气层内被销毁，不会击中地球的表面；能够撞击到地球表面的碎片称为陨石。数量特别庞大或表现不寻常的流星雨会被称为“流星突出”或“流星暴”，可能会每小时出现的流星会超过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，以致不断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，从太阳的磁场极地附近吹出的是高速太阳风暴，从太阳的磁场赤道附近吹出的是低速太阳风暴。太阳的磁场的活动性是会变化的，周期大约为11年。
太阳风暴所含的高能X射线、伽马射线以及带电粒子构成的巨大脉冲有可能摧毁所有围绕地球运转的人造天体，包括全球定位系统（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构成了巨大的天线，它们在太阳风暴中会形成电流冲击变电站，可能让全地球陷入一片黑暗——不但电力无法供给，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达到1万亿到2万亿美元。
7. 极光现象
极光出现于星球的高磁纬地区上空，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激发（或电离）而产生。极光常常出现于纬度靠近地磁极地区上空，一般呈带状、弧状、幕状、放射状，这些形状有时稳定有时作连续性变化。极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。这三者缺一不可。极光不只在地球上出现，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年国际经度会议决定，全世界按统一标准划分时区、实行分区计时。按这种办法，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
国际上规定，原则上以l80°经线作为地球上“今天”和“昨天”的分界线，叫做“国际日期变更线”，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、工作、生产活动的各种气象要素和各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测结果。
天气现象指的是在气象观测站和视区内出现的降水现象、水汽凝结现象、冻结物、大气尘埃现象、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、睹阴等也列入其范畴之中。比如，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区长时期内的天气状态的综合表现，既反映平均情况.也反映极端情况。这个“长时期”，究竟是多少，世界气象组织规定30年是气候的标准时段，这个30年就是对“长时期”概念的具体化。
气候的含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，气象要素的各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、各种天气现象的日数及其初终日期以及某些要素的持续日数等。例如，昆明四季如春。
2. 气象常识
（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包围着。大气层的成分主要有氮气，占78.1%；氧气占20.9%；氩气占0.93%；还有少量的二氧化碳、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。大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界限。整个大气层随高度不同表现出不同的特点，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，以及几乎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）用以避开影响飞行安全的气流。对流层从地球表面开始向高空伸展，直至对流层顶，即平流层的起点为止。在高纬度的地区，因为地表的摩擦力会影响气流，形成了一个平均厚2公里的行星边界层。(行星边界层：在对流层内，顶部为1~2km高度的摩擦层也叫行星边界层。)
②同温层，又称平流层，是地球大气层里上热下冷的一层，此层被分成不同的温度层，当中高温层置于顶部，而低温层置于低部（高压环境下受重，氧原子聚合放热）。它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反，对流层是上冷下热的。在中纬度地区，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（低压失重环境下，氧原子扩散吸热）。同温层含有臭氧，具有吸收紫外线功能，保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能，在此层的气温会随高度增加。
（3）露点：在空气中水汽含量不变、气压一定的条件下，使空气冷却达到饱和时的温度，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得到一定的补偿，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，气块绝热上升单位距离时的温度降
低值，称干绝热直减率。
（7）逆温：在一定条件下，对流层中出现气温随高度增高而升高的现象。
（8）冰晶效应：水滴会因不断蒸发而缩小，冰晶会因不断凝华而增大。
（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，当这三个力达到平衡时的风，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）水平分布比较均匀、垂直分布相
似的大范围的空气团。
（14）冷锋：锋面在移动过程中，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：锋面在移动过程中，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：指风向或风速分布的不连续曲线，是发生在850hPa或700hPa等压面上的天气
系统。
（18）寒潮：大范围的强烈冷空气移动。（长江中下游及其以北地区48h内降温10℃以上，长
江中下游最低气温小于等于4℃，春季改为江淮地区最低气温小于等于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，是我国东部地区主要雨带北移过程中
在长江流域停滞的结果。
（20） 热带辐合带：南、北半球信风气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盛行风向具有明
显的季节变化，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
频率超过40％；②这两种风的性质（主要指湿润程度）有明显差异；③所带来的天气现
象有明显差别等特点。
（22）海陆风：沿海地带昼夜热力状况的不同引起的以24小时为周期的有规律的气流。
（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几乎不吸收，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波长范围内，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、锋面活动频繁，
盛行Pm（极地海洋气团），温和湿润，降水季节分配均匀。
（27）热带季风气候：分布在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环境的自然现象，包括干旱、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、火山爆发、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能逐渐显现的渐变性灾害；还有臭氧层变化、水体污染、水土流失、酸雨等人类活动导致的环境灾害。这些自然灾害和环境破坏之间又有着复杂的相互联系。人类要从科学的意义上认识这些灾害的发生、发展以及尽可能减小它们所造成的危害，已是国际社会的一个共同主题。
（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呼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持续变暖，使整个世界气候模式发生变化，造成一些地区干旱而另一些地区又降雨量过多。其出现频率并不规则，但平均约每4年发生一次。基本上，如果现象持续期少于五个月，会称为厄尔尼诺情况（condition）；如果持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，使太平洋表面保持温暖，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，使地球出现大面积干旱，这就是“厄尔尼诺现象”。
（2）冻雨
冻雨是由冰水混合物组成，与温度低于0℃的物体碰撞立即冻结的降水，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，立刻冻结成外表光滑而透明的冰层，称为雨凇。严重的雨凇会压断树木、电线杆，使通讯、供电中止，妨碍公路和铁路交通，威胁飞机的飞行安全。
（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”。是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发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环境条件下爆发性地增殖造成的。海藻是一个庞大的家族，除了一些大型海藻外，很多都是非常微小的植物，有的是单细胞生物。根据引发赤潮的生物种类和数量的不同，海水有时也呈现黄、绿、褐色等不同颜色。
（4）潮汐现象
凡是到过海边的人们，都会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，达到高潮；过后一些时间，上涨的海水又自行退去，留下一片沙滩，出现低潮。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高潮，而不是一次,“昼涨称潮，夜涨称汐”。简而言之“潮”指白天海水上涨，“汐”指晚上海水上涨，不过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)引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。
（5）地震
①地震简介
地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产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，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂，是引起地面震动（即地震）的主要原因。
地震开始发生的地点称为震源，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区。地震常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、地裂缝等次生灾害。
②地震类型
按地震形成的原因，可把地震分为构造地震、火山地震、陷落地震、诱发地震和人工地震。
构造地震：是由于岩层断裂，发生变位错动，在地质构造上发生巨大变化而产生的地震，所以叫做构造地震，也叫断裂地震。
火山地震：是由火山爆发时所引起的能量冲击，而产生的地壳振动。火山地震有时也相当强烈。但这种地震所波及的地区通常只限于火山附近的几十公里远的范围内，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，影响范围有限，破坏也较小。
诱发地震：在特定的地区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。 人工地震是由人为活动引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。
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