小行星研究的拓究拓荒者——张钰哲
张钰哲（1902～1986）是我国著名的天文学家，福建闽侯人。1926年毕业于美国芝加哥大学天文学系，1929年获美国叶凯士天文台天文学博士学位。1928年发现1125号小行星，命名为“中华”。三十多年来，他拍摄和领导拍摄到7000多次小行星和彗星的精确位置，发现800多颗小行星和三颗命名为“紫金山”的新彗星。1957年初应用天体力学基础理论对人造卫星轨道问题做了开创性研究。他开创并领导了天文学多个领域研究，取得多项重要成果。在天文学史研究、天文仪器研制、天文科普等方面做了大量的工作。
自然与环境科学
自然与环境科学地球科学
地质地理学
进入20世纪以来，社会和工业的发展，使得石油地质学、水文地质学和工程地质学陆续形成独立的分支学科。在地质学各基础学科稳步发展的同时，由于各分支学科的相互渗透，数学、物理、化学等基础科学与地质学的结合，新技术方法的采用，导致了一系列边缘学科的出现。
地球的地形、地貌及地壳示意图。地震波的研究揭示了固体地球的圈层构造以及洋壳与陆壳结构的区别。高温高压岩石实验研究，为人们认识地壳深处地质过程提供了较为可靠的依据。所有这些都促进了地质学研究从定性到定量的过渡，并向微观和宏观两个方向发展。
20世纪60年代初，美国的赫斯、迪茨提出的海底扩展理论较好地说明了漂移的机制。加拿大的威尔逊提出转换断层学说，并创用“板块”一词。60年代中期美国的摩根、法国的勒比雄等提出板块构造说，用以说明全球构造运动的基本理论，它标志着新地球观的形成，使现代地质学研究进入一个新阶段。
板块构造说中的板块区域划分。
新地地球构造理论——板块学说
1967～1969年间，美国人摩根、法国人勒比雄和英国人麦肯齐提出了板块构造说。该学说认为，板块彼此间作相对运动，当两个板块相撞挤压时，如果两个都是大陆板块，双方前缘被提起，形成崇山峻岭；如果一个是海洋板块，一个是大陆板块，海洋板块将俯冲到大陆板块之下，于是形成海沟；而当两个板块发生错位时，便形成了水平大断裂，地震和火山的爆发正是板块之间相对运动的结果。随着地球的演化，有的板块会合并，有的会分裂。
板块构造学说能够较好地解释许多地质现象，同时为地震的预报、寻找矿藏等提供了重要依据。因此它一问世，就得到了许多地质学家的支持。由于板块学说把大陆和大洋放在同一系统下去考察，发展到全球规模，因此，这一学说又被称为“新全球构造理论”。
大陆漂移说新解释
1961年12月31日，美国地质学家，普林斯顿大学的哈里·赫斯建立了革命性的、新的大陆漂移理论。他提出，大陆之所以移动，是因为大陆漂浮在由较重岩石组成的板块上。这些重岩石又构成了地壳。他的这一理论是建立在充分研究基础上的。研究表明，地球内部的炽热岩石不断隆起，并在大洋中心不断扩展。
大陆漂移说最早是由德国人魏格纳于1912年提出来的，但并没有被地质学家们接受，因为对为什么使大陆漂移未能作出解释。而赫斯的这一新解释，有可能会说服一部分地质学家。
断块构造说
断块构造说是一种阐述地球岩石圈断块结构及其运动的假说，1958年由我国地质学家张文佑提出。用地质力学分析和地质历史分析相结合的方法，研究形成与形变以及断裂的力学机制及其与褶皱的伴生关系等，并侧重研究断块结构。认为岩石圈被断裂分割成大小不等、深浅不一、厚薄不同和发展历史不同的断块，由此构成岩石圈的多层、多级和多期发展的断块构造。
地洼学说
地洼学说是1956年由我国地质学家陈国达提出的一种大地构造学说。主要内容包括：（1）阐明一种新的大地构造单元，即活化区或地洼区；（2）提出地壳动“定”转化递进说；（3）提出地洼（递进）成矿理论。
海底岩层引起的海震
波浪状镶嵌构造说
波浪状镶嵌构造说是由我国地质学家张伯声于1962年提出的一种阐明地壳的统一构造格局和地壳运动规律的假说。认为地壳由不同等级的构造带或结构面分割为一级套一级的块体，这些块体又为其问的构造带或结构面所联结，这种现象称“镶嵌”。在同一地应力场的作用下，定向排列的构造带和夹在其间的地块相问分布，在构造地貌上显示波状起伏，形成地壳波浪。不同方向的地壳波浪交织成网，规定着镶嵌在网目中的地块的形状和排列方式。上述地壳构造格局即为波浪状镶嵌构造。
地壳运动形成不同的山脉
地质力学
地质力学是我国地质学家李四光创立的一门力学与地质学相结合的边缘学科。他从地质构造现象出发，分析地应力分布状况和岩石力学性质，探索力的作用，进而探讨地壳运动方式，以揭示地壳运动的规律和起源，在研究地壳运动问题时意义重大。
丰富的海洋资源
海洋资源是海洋动力、化学、生物和矿产等资源的总称。海洋生物与人类关系密切，在环境保护和为人类提供食物方面有着重要作用。海洋化学资源包括从海水中提取淡水和各种化学元素，海底沉积物矿产（如锰结的矿产资源（如海底石油、天然气和煤等）。海洋水体还存在着丰富的动力能源，如利用潮汐、波浪、海流、温差发电等。
海洋资源开发利用
海洋开发利用是指人类对海洋资源的开发和海洋空间的利用。从20世纪70年代起，海洋科学已发展到开发利用海洋的阶段。主要有：对海洋生物的开发利用；海水淡化；从海水中提取氯、钠、镁、硫及盐等化学资源；深海锰结核的试采；海底油气田的开发；利用海洋潮汐、波浪、海流、温差等动力资源发电；新型的海洋空间利用形式，如海上城市、机场、贮油装置、工厂、隧道、海底铺设电缆、海底军事基地等。
海洋占整个地球表面积的71％，蕴藏着无比丰富的资源。据统计，地球上生物资源的80％在海洋里，海洋中约有18万种动物，2万种植物，总计约有1350亿吨之多。在不破坏生态平衡的情况下，海洋每年可提供约30亿吨高蛋白的水产品，至少可供300亿人口食用。海洋中有陆地上所有的各种矿产资源，其储量十分可观。
目前海洋开发产业中最为引人注目的是海底石油开发，海底石油可供开采的储量估计有1300多亿吨。1960年从事海上石油勘探的国家只有20个，现在已增加到100多个。勘探活动遍及南极洲以外的所有大陆架，钻井水深从1965年的190多米发展到目前的2000多米。1975年，世界海底石油和天然气的产值为550亿美元左右，1980年世界海洋石油年产值已达2000亿美元左右，仅隔5年便翻了近两番。海洋石油开发已成为当前及未来一个极其重要的产业。
海洋水产资源
海洋水产资源又称“海洋生物资源”或“海洋渔业资源”。海洋中蕴藏的有经济价值的生物群体，包括各种鱼、贝、虾、蟹、海参、海兽、海藻等。据估计海洋中每年可供利用的水产资源约2亿吨，目前被人类利用的不到1亿吨。
海水——“液体矿”
海水中也有丰富宝藏，人们在陆地上发现的100多种元素，其中约80种已在海水中找到。据计算，每立方公里海水约含3750万吨固体物质，其中含食盐约3000万吨，镁约450万吨，其余的是钾、钙、溴、碘等，其价值可达10亿美元。因此，海水可以称作是“液体矿”。
海水淡化
海水淡化是除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程，又称海水脱盐。它的方法有两类：（1）从海水中取水，是采用蒸馏法、反渗透法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法。（2）除去海水中的盐分，是采用电渗析法、离子交换法和压渗法。
海水增养殖业
海水增养殖业也是当前海洋开发利用的一个重要方面。按照增养殖的品种分类，有鱼类增养殖、贝类增养殖和藻类增养殖，其中鱼类增养殖比重最大。世界海水养殖产量1965年只有38万吨，1974年增长到88万吨。1981年，仅日本一国的海水养殖年产量就达95万多吨，足见其发展速度之快。
最大的海底金属资源——锰结核
分布于世界各大洋3000～6000米水深的海洋底表层的锰结核，估计储量达3万亿吨，被称为世界上最大的金属资源。按目前世界年消耗量估算，这些储量可供全世界使用上千年至数万年。海底中的矿床“重金属泥”是由海洋中脊裂缝中喷出的高温熔岩，它含有金、银、铜、锌等几十种稀贵金属，而且金银等金属品位非常高，所以有“海底金银宝库”之称。
自然现象
美丽壮观的极光
在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会出现灿烂美丽的光辉。有时它像一条彩带，有时它像一团火焰，有时它又像一张五光十色的巨大银幕。它轻盈地飘荡，同时忽暗忽明，发出红、蓝、绿、紫的光芒。静寂的极地由于它的出现骤然显得富有生气。这种壮丽动人的景象就叫做极光。
奇特的霞光
我国内蒙古西部科布多省境内青羊山脉曾经连续出现一种耀眼的霞光。内蒙古水文与气象研究所的有关专家认为，这一奇特的自然现象可能是由于地壳深层的岩石运动所产生的电能反应，也可能是地震前通常放射的电磁现象。但是，上述说法只是对这一现象进行的初步推测，目前尚无科学的结论。有关专家正在现场对这一不知名的强烈霞光作进一步的观察与研究。
城市夏季降雨增多
美国宇航局的研究人员通过世界上第一套安装在卫星上的降雨监测雷达发现，城市产生的热量与城市周围的降雨量有密切联系。
由于城市中的建筑、道路及其他人造物吸收阳光，城市内的气温一般比周围农村地区要高0．6～5．6摄氏度，这种温差在夏季尤其明显。先前已经有研究人员利用设在地面的探测仪器发现，美国一些大城市的雨量偏多。
美国宇航局的研究小组根据卫星监测的雨量数据，发现在美国五座主要城市的顺风区内，每月平均降雨量比逆风区要高51％。专家解释说，产生这种现象的原因是城市带来的额外热量改变了循环气流的方向。
研究人员称，到2025年，世界上多达80％的人口将居住在城市中，研究城市对降雨的影响至关重要。
地球激情的喷发——火山
火山是一个由固体碎屑、熔岩、流体或穹状喷出物围绕着其喷出口堆积而成的隆起的丘或山。火山喷出口是一条由地球上地幔或岩石圈到地表的管道。大部分物质堆积在火山口附近，有些被大气携带到高处而扩散到几百或几千公里外的地方。
从飞机上俯视活火山口。一般来说，只有活火山才会发生喷发。正在喷发和预期可能再次喷发的火山，当然可称为活火山。而那些休眠的火山，即使是活的但不是现在就要喷发，而在将来可能再次喷发的火山也可称为活火山。那些其最后一次喷发距今已很久远，并被证明在可预见的将来不会发生喷发的火山，称为熄灭的火山或死火山。
地壳运动带来的灾难——地震
地震前兆是预示地震可能发生的现象。
地震一般是地壳中岩石长期受力逐渐变形直至破裂的结果。岩石濒临破裂时，会产生许多相关的现象，如地壳运动、水文变化、气象和生物异常等，即被称为地震前兆。
地震前人的感觉器官能够直接察觉的某些震前征兆。如井水变浊、冒泡、泛花、升温、变色、变味、陡涨、陡落；泉水突然枯竭或涌出；动物表现异常；天气骤冷或骤热发生大风、暴雨、大雪；地下发生奇异声响；天空出现奇特的亮光或彩云等。
地震海啸是由海底或海边地震、火山爆发所形成的巨浪，它的特点是：波速很大，每小时可达几十公里或几百公里（波速与海水深度的平方根成正比，海越深速度越大）；波高较高，最高可达30～40米。但在深海远洋传播时，波高很小，当波浪接近海岸时，波高骤然变大，造成极大的灾害。世界上经常受其袭击的国家和地区有日本、印度尼西亚、加勒比海地区、地中海地区和墨西哥等。
人工地震是指人类活动直接引起地壳颤动形成的地震，如打桩、爆破、乃至车辆通行等都可形成人工地震。一般来说，能量越大的活动引起人工地震的震级越大，但也受地质条件等因素的影响。一次百万吨级的氢弹在花岗岩中爆炸所产生的地震效应约相当于一个六级地震。人工地震一般不会造成损害，但对要求高度稳定的精密设备，仍有不利的影响。
气象科技
人类赖以生存的大气
包围地球的空气称为大气。像鱼类生活在水中一样，我们人类生活在地球大气的底部，并且一刻也离不开大气。大气为地球生命的繁衍，人类的发展，提供了理想的环境。它的状态和变化，时时处处影响着人类的活动与生存。大气科学是研究大气圈层的一门科学。它研究大气的具体情况，包括组成大气的成分、这些成分的分布和变化、大气的结构、大气的基本性质和主导状态的运动规律。
人工降水
人工增加降水是指用人为的手段促使云层降水的措施，又称人工增加降水。它主要是根据不同云层的物理特性，向云中播撒水滴、盐粉或溶液滴、碘化银、固体二氧化碳（即干冰）等催化剂，使云滴或冰晶增大到一定程度，降落到地面，形成雨水。这是人工影响天气中进行得最多的一项试验。