公选考试基础知识之科学技术精选考点：自然科学基础知识

　　自然科学的基础知识

　　(一)天文学基础知识

　　1. 光年

　　光年是计算星体间距离的单位。光的速度约30万公里/秒，光在真空中一年内所走的距离叫作一光年，一光年约等于10万亿公里。

　　2. 银河系

　　银河系是由群星和弥漫物质集成的一个庞大天体系统。银河系的发光部分直径约7万光年，最大厚度约1万光年。太阳是银河系中的一颗普通恒星，以250公里/秒的速度绕轴旋转。银河系中有大约2000亿颗恒星，离太阳最近的比邻星也有4.3万光年远。除恒星外，银河系中还有不少由气体和尘埃组成的团块，称为“星云”。

　　银河系之外还有数以10亿计的庞大天体系统，与银河系属同一结构层次，统称“星系”。有些星系又聚集成更大的超星系团。

　　3. 太阳系

　　太阳系是由太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、行星际物质构成的天体系统。太阳系的中心天体是太阳，它是一个半径约70万公里、表面温度达摄氏6000度的气体球，其核心温度高达1500万度，发生着氢聚变为氦的热核反应。太阳质量占整个太阳系的99.8%，太阳系其他天体都在太阳引力作用下围绕太阳运动。太阳系有8个行星，为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

　　太阳系最突出的特点是所有行星的轨道都处在太阳的赤道平面内(共面性)，它们不仅围绕太阳公转，除个别外还在同一方向上自转(同向性)。类地行星(水星、金星、地球、火星)主要由石、铁等物质组成，体积小，密度大，卫星较少。类木行星(木星、土星、天王星、海王星)主要由氢、氦、冰、氨、甲烷等物质组成，体积大，密度低，卫星较多。

　　1957年第一颗人造卫星上天开创了宇宙航行的时代，60年代的阿波罗计划把人类首次送上月球，70—80年代“水手号”、“金星号”、“先驱者号”、“海盗号”等对各大行星的近距离观察，积累了有关太阳系天体物理性质和化学组成的大量资料，为人类更深入地认识太阳系的起源奠定了良好基础。

　　4. 地球

　　地球是太阳系9大行星之一，地球围绕太阳公转的轨道是椭圆的，公转的平均速度是29.79公里/秒。地球的赤道半径约为6378公里，极半径约为6357公里，它不是规则的正球体。地球绕太阳公转一周的时间为一年，自转一周的时间为一日。

　　地球内部的最上层叫作“地壳”，中心称“地核”，地壳和地核之间称“地幔”。地球表面由水圈和大气圈包围，水与大气又维系着生物圈的存在。

　　地球表面的形状非常复杂，大陆面积接近地球表面积的40%。组成地球物质的主要元素有铁、氧、硅、镁、硫、钙、铝，其中90%是铁、氧、硅和镁4种元素。

　　(二)物理学基础知识

　　1. 热力学第一定律(能量守恒与转化定律)

　　在任何孤立的物质系统中，不论发生何种变化，无论能量从一种形式转化为另一种形式或从一部分物质传递给另一部分物质，系统的总能量守恒。

　　能量守恒与转化定律被称为物理学的“最高定律”、“宇宙的普遍的基本定律”，为人们认识物质运动形式的多样性和统一性、物质运动在量上和质上的守恒性，提供了科学依据，构成了马克思主义哲学产生的三大自然科学前提之一。

　　2. 热力学第二定律

　　在没有外界作用的情况下，热能只会从热体传向冷体，而不可能从冷体传到热体，即热能的传递具有不可逆性。在封闭系统内(即无外界作用的情况下)总是存在着热耗散(熵增加)，其结果是热平衡。

　　3. 分子运动论

　　热是大量气体分子无规则运动的宏观表征;微观客体的运动遵循统计学规律。分子运动论是对热现象给予微观解释的理论。它以大量气体分子的随机运动来说明宏观上具有稳定性的热现象，在宏观确定性与微观随机性之间架起了一座桥梁。

　　4. 电和磁的相互转化

　　近代早期，人们认为电和磁是两种完全不同的东西。19世纪初不同运动形式相互转化的思想影响着某些物理学家，推动着他们研究电和磁的内在联系、相互转化。

　　丹麦科学家奥斯特经多年努力，于1820年发现，若在通电导线旁放置磁针，磁针会因电流通过而发生偏转。这表明，电流具有某种磁效应。法拉第从另一个角度思考，即磁能否产生电。经过十年努力，他发现，如果在一块软铁上缠绕两个线圈，当其中一个线圈上的电流发生变化时，另一个线圈就会出现瞬间电流。这正是发电机的工作原理。

　　电和磁的相互转化，在理论上证明了它们是运动的不同形式，在实践上为发电机和电动机的研制开辟了道路。

　　5. 电磁场理论

　　场概念是为了说明电、磁效应的各种实验而提出的。这些实验成果虽有很大的实际意义，但并未涉及其中的机理。牛顿提出万有引力理论时，想象引力是一种超距作用力，引力的作用不需要介质传递，并且是即时发生的。但法拉第却认为宇宙间充满介质，电和磁是通过介质的传递而发生作用的。在1851年，他提出了“场”和“力线”的概念加以解释。法拉第把电和磁发生作用的空间称为“场”，电有电场，磁有磁场，电场和磁场都由“力线”所组成。法拉第以场和力线的概念成功地描述了“电磁感应定律”，即感生电流的产生在于该导线切割磁力线，感应电流的强度正比于该导线单位时间内切割磁力线的数目。

　　场概念的提出，最直接的后果是导致电磁波的发现。后来的科学实验证明，场(电场、磁场、引力场)的确是一种客观实在。过去人们只知道实物是物质存在的形式，现在又知道场也是物质存在的一种形式。这是关于物质观念的重大突破。

　　6. 电磁波

　　随着电和磁的转化的发现、电场和磁场概念的提出，麦克斯韦着手把稳恒电流的定律推广到变化的电场和磁场，提出了电磁波的概念。即如果空间某处存在一个变化的电场，它将在周围激发出一个变化的磁场;这个变化的磁场又在周围激发出一个变化的电场;这一连串相互激发、连续出现的电场和磁场的振动，就是电磁波。

　　麦克斯韦的工作使电、磁和光这些从前看来相异的现象得到了理论上的统一，实现了人类知识的又一次大综合。德国人赫兹在1888年初证实了电磁波的存在，表明麦克斯韦的理论完全正确。麦克斯韦因此被誉为牛顿以后最伟大的数学物理学家。

　　电磁场理论的建立和电磁波的发现，为无线电技术奠定了坚实基础，使人类生活进入了一个新时代。