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绪论1

0.1探索宇宙是人类永恒的欲望1

0.2天文学与人类社会发展的关系3

0.3天文学的研究对象5

0.4天文学的分支学科和研究方法6

第1章 宇宙概观9

1.1地月系9

1.1.1地球和月球9

1.1.2地球是太阳系中唯一适宜生命繁衍的星球11

1.1.3地球的形体和地月系年龄13

1.1.4地球的内部结构和三大冰期16

1.1.5月相17

1.1.6地球自转在地球上留下的蛛丝马迹20

1.2太阳系22

1.2.1尺度概念22

1.2.2太阳25

1.2.3八大行星29

1.2.4太阳系的物质分布31

1.3恒星世界32

1.3.1数量和名称32

1.3.2运动和距离33

1.3.3体积和质量35

1.4银河系及河外星系36

1.4.1银河与银河系36

1.4.2河外星系37

1.4.3星系以上的四级天体系统37

第2章 天球坐标系40

2.1建立球面坐标的基本原则40

2.1.1天球40

2.1.2球面的几何性质40

2.1.3建立球面坐标的三个条件41

2.2三种常用的天球坐标系42

2.2.1地平坐标系42

2.2.2赤道坐标系43

2.2.3黄道坐标系43

2.3天体的周日视运动44

2.3.1不同纬度处天球的旋转44

2.3.2天体中天和永不升落的天体45

2.3.3天体的赤道坐标与地平坐标的换算46

2.3.4天体的赤道坐标与黄道坐标的换算47

2.4太阳的周年视运动48

2.4.1太阳周年视运动是地球公转的反映48

2.4.2太阳周年视运动中黄经的变化50

2.4.3不同纬度处太阳视运动的轨迹50

2.4.4日地距离与四季冷暖变化的原因51

2.5天球赤道坐标系本身的运动53

2.5.1岁差与地球自转轴进动53

2.5.2岁差产生的后果55

2.5.3章动55

2.5.4黄赤交角的变化与地球极移56

2.6太阳系行星和卫星上的天球坐标系57

2.6.1月球上的星空57

2.6.2行星上的恒星和太阳视运动59

2.6.3行星上的四季和昼夜长短62

2.6.4其他卫星和冥王星的情况65

第3章 时间计量序列66

3.1恒星时与平太阳时66

3.1.1恒星时66

3.1.2平太阳时66

3.2区时与世界时67

3.2.1地方时与区时67

3.2.2世界时与国际日期变更线68

3.2.3时间与地理经度的关系69

3.3恒星时与平时的换算69

3.3.1时间间隔的换算69

3.3.2时刻的换算70

3.3.3天体时角的换算71

3.4历法72

3.4.1现行公历72

3.4.2中国农历73

3.4.3纪年和儒略日75

3.4.4干支纪法76

3.5黄道13星座与星座算命81

3.6现代时间服务工作83

3.6.1时间计量的现代概念83

3.6.2国际时间服务84

3.6.3协调世界时85

第4章 行星系统87

4.1 IAU决议：太阳系行星的定义87

4.1.1 IAU的新决议87

4.1.2行星发现简史88

4.1.3 IAU大会上的讨论89

4.1.4 IAU新决议的历史价值89

4.2万有引力定律和行星运动方程90

4.2.1万有引力定律90

4.2.2二体问题的微分方程91

4.2.3开普勒行星运动定律92

4.2.4多体问题与摄动方法简介93

4.2.5拉格朗日平动点95

4.2.6摄动力、潮汐现象和洛希极限97

4.3行星运动轨道和视运动规律101

4.3.1轨道根数101

4.3.2行星的视运动规律104

4.3.3日食和月食108

4.4行星际飞行器的轨道问题116

4.4.1二体问题中速度与轨道的关系116

4.4.2三种宇宙速度的计算117

4.4.3行星际飞行器的轨道设计118

4.4.4定点通信卫星的特殊轨道和发射过程119

4.5太阳系小天体121

4.5.1小行星121

4.5.2彗星125

4.5.3海外天体130

4.5.4流星和陨石132

第5章 恒星136

5.1恒星物理方法136

5.1.1电磁波谱和天文大气窗口136

5.1.2恒星的亮度、星等、光度139

5.1.3恒星光度测量141

5.1.4恒星的光谱和分光测量143

5.1.5恒星物理研究与量子力学145

5.2恒星的位置及运动参数151

5.2.1恒星的位置151

5.2.2恒星的运动参数153

5.3主星序155

5.3.1光谱型155

5.3.2赫罗图——光谱光度图156

5.3.3主序星157

5.4双星158

5.4.1双星的发现158

5.4.2食双星159

5.4.3分光双星和密近双星160

5.4.4由双星测定恒星的质量161

5.5星团、星云、星际物质162

5.5.1星团162

5.5.2星云164

5.5.3星际物质166

5.6不稳定恒星166

5.6.1脉动变星167

5.6.2非径向脉动与特殊变星171

5.6.3耀星、新星和超新星174

第6章 星系180

6.1宇宙岛之争180

6.2星系的分类182

6.2.1椭圆星系182

6.2.2旋涡星系182

6.2.3棒旋星系183

6.2.4不规则星系183

6.3星系红移和哈勃常数186

6.4星系的质量和距离190

6.5本星系群193

6.6星系团和超星系团200

6.7活动星系203

6.7.1射电星系203

6.7.2爆发星系204

6.7.3塞佛特星系206

6.7.4蝎虎座BL型天体206

6.7.5互扰星系207

第7章 当代天文学新视野209

7.1从光学望远镜到全波段天文学209

7.1.1望远镜的功能209

7.1.2天文光学望远镜的类型211

7.1.3天文光学望远镜的制造简史213

7.1.4大型光学望远镜的技术限制214

7.1.5全波段天文学215

7.2 20世纪90年代的大型天文光学望远镜216

7.2.1美国的凯克（Keck Ⅰ和Keck Ⅱ） 10米望远镜216

7.2.2欧洲南方天文台甚大望远镜218

7.2.3双子星座望远镜218

7.2.4口径11米光谱巡天望远镜219

7.2.5日本的昴星团望远镜219

7.2.6美-意-德大双筒望远镜220

7.2.7南非大望远镜220

7.2.8西班牙大望远镜220

7.3 20世纪90年代的大型天文射电望远镜221

7.3.1美国甚长基线阵223

7.3.2美国110米口径射电望远镜224

7.3.3英国微波联线干涉网224

7.3.4欧洲甚长基线干涉网224

7.3.5印度巨型米波射电望远镜阵225

7.3.6欧洲的低频微波阵225

7.3.7阿塔卡玛大毫米波／亚毫米波阵225

7.3.8其他几个毫米波／亚毫米波阵226

7.4空间天文探测设备227

7.4.1苏联的载人飞行和月球探测228

7.4.2美国的阿波罗登月行动229

7.4.3水手号和海盗号探测器230

7.4.4先驱者和旅行者的行星探测230

7.4.5哈勃空间望远镜232

7.4.6伽利略号木星探测器和卡西尼号土星探测器232

7.4.7信使号的水星探测234

7.4.8新一轮的火星探测234

7.4.9 20世纪90年代以后轨道上的其他天文探测设备236

7.5 21世纪的天文望远镜计划238

7.5.1新一代空间望远镜238

7.5.2星座式X射线天文台239

7.5.3大型综合巡天望远镜239

7.5.4 30米口径地面光学望远镜240

7.5.5美-加-澳42米大望远镜240

7.5.6先进空地射电干涉仪241

7.5.7 γ射线大面积空间望远镜241

7.5.8太阳动力学天文台241

7.5.9空间激光干涉仪241

7.5.10开普勒类地行星探测飞船242

7.5.11类地行星搜寻者242

7.5.12欧洲的新天体测量卫星242

7.5.13欧洲的地面大光学望远镜计划243

7.5.14欧洲的赫歇尔望远镜和普朗克望远镜244

7.5.15口径16米空间望远镜244

7.6中国的现代天文望远镜计划245

7.6.1大天区面积多目标光纤光谱望远镜246

7.6.2空间太阳望远镜247

7.6.3 500米口径球面射电望远镜247

7.6.4硬X射线调制望远镜248

7.6.5微波阵列望远镜249

7.6.6中国甚长基线干涉网249

7.6.7“夸父”计划249

7.6.8中俄联合空间探测计划249

7.6.9嫦娥号探月工程250

7.6.10我国未来大望远镜的选址251

7.6.11我国未来大望远镜工程计划252

第8章20世纪60年代天文学四大发现253

8.1脉冲星253

8.2类星体258

8.2.1发现258

8.2.2类星体的空间分布260

8.2.3红移有没有极限261

8.2.4红移量本质之争263

8.2.5类星体到底是什么264

8.3 3开宇宙背景辐射266

8.4星际有机分子270

第9章 恒星的能源和演化机制274

9.1恒星的能源274

9.1.1爱丁顿的难题274

9.1.2原子的内部结构275

9.1.3夸克、中微子和反物质277

9.1.4质子-质子反应和碳-氮-氧循环279

9.1.5中微子失踪悬案282

9.2主序和主序前期284

9.2.1主序星的理论模型284

9.2.2不同质量的主序星288

9.2.3主序前的情况289

9.2.4恒星早期演化框图292

9.3主序后的演化292

9.3.1氦后元素的热核反应293

9.3.2小质量恒星的晚期演化295

9.3.3中等质量恒星的晚期演化297

9.3.4大质量恒星的晚期演化297

9.3.5密近双星的演化299

9.3.6两类超新星300

9.4恒星演化的最后结局301

9.4.1简并301

9.4.2两个重要的极限303

9.4.3恒星晚期演化框图304

9.4.4球状星团的年龄305

9.4.5泡利不相容原理与电子在原子中的运动状态306

第10章 黑洞309

10.1黑洞的数学模型309

10.2黑洞的物理机制311

10.3黑洞的奇妙性质312

10.3.1视界312

10.3.2引潮力313

10.3.3时空特性313

10.3.4时间冻结314

10.3.5黑洞无毛和黑洞蒸发315

10.3.6旋转黑洞造成的时空漩涡316

10.3.7黑洞与黑洞之间的碰撞317

10.4黑洞的天文探测318

10.5巨型黑洞、微型黑洞和中等质量黑洞322

10.6活动星系核和类星体的能源机制326

10.7宇宙深处的γ射线暴329

10.8引力透镜333

10.9黑洞奇点、白洞和虫洞336

第11章 地外文明341

11.1生命的含义与生命起源概述341

11.2地外生命存在的科学依据344

11.2.1前提344

11.2.2生命存在的环境条件345

11.2.3有关地外生命的观测和实验345

11.3地外文明探索的艰巨性347

11.4已作出的探测努力350

11.4.1系外行星的探测350

11.4.2信号的监听与发送356

11.5太阳系内的地外生命问题358

11.5.1月球水冰的发现358

11.5.2对火星生命的探测359

11.5.3对木星、土星及其卫星的考察361

11.6关于UFO现象361

第12章 宇宙模型理论364

12.1宇宙学和宇宙学原理364

12.2牛顿静态宇宙模型365

12.3爱因斯坦有限无界宇宙模型368

12.4伽莫夫的大爆炸宇宙模型371

12.5稳恒态宇宙模型372

12.6标准的大爆炸宇宙模型373

12.6.1化学元素的演化史374

12.6.2物质粒子的产生机制375

12.6.3大爆炸的宇宙进程377

12.7宇宙极早期的暴胀模型380

12.7.1视界疑难381

12.7.2平直性疑难382

12.7.3磁单极疑难383

12.7.4暴胀模型对疑难的化解384

12.8 21世纪的两朵乌云——暗物质和暗能量387

12.8.1开宇宙和闭宇宙387

12.8.2 21世纪的第一朵乌云——暗物质390

12.8.3 21世纪的第二朵乌云——暗能量394

12.8.4红移与距离的关系397

12.8.5斯优尼亚耶夫-泽尔多维奇效应399

12.9对称与破缺，奇点问题400

参考书目406

附录407

附录1最亮的21颗恒星407

附录2天文常数系统408

附录3天文学常用的物理常数409

附录4角度·时间·距离409

附录5太阳·月球·地球410

附录6八大行星表411

附录7银河系的基本参量412

第一版后记413