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目錄
第四版前言
第一版序一
第一版序二
第一版前言
緒論 1
0.1 探索宇宙是人類(lèi)永恒的欲望 1
0.2 天文學(xué)與人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系 3
0.3 天文學(xué)的研究對(duì)象 5
0.4 天文學(xué)的分支學(xué)科和研究方法 6
第1章 宇宙概觀(guān) 9
1.1 地月系 9
1.1.1 地球和月球 9
1.1.2 地球是太陽(yáng)系中唯一適宜生命繁衍的星球 11
1.1.3 地球的形體和地月系年齡 13
1.1.4 地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和三大冰期 16
1.1.5 月相 17
1.1.6 地球自轉(zhuǎn)在地球上留下的蛛絲馬跡 21
1.2 太陽(yáng)系 23
1.2.1 尺度概念 23
1.2.2 太陽(yáng) 26
1.2.3 八大行星 30
1.2.4 太陽(yáng)系的物質(zhì)分布 35
1.3 恒星世界 36
1.3.1 數(shù)量和名稱(chēng) 36
1.3.2 運(yùn)動(dòng)和距離 38
1.3.3 體積和質(zhì)量 39
1.4 銀河系及河外星系 40
1.4.1 銀河與銀河系 40
1.4.2 河外星系 42
1.4.3 星系以上的四級(jí)天體系統(tǒng) 42
第2章 天球坐標(biāo)系 44
2.1 建立球面坐標(biāo)的基本原則 44
2.1.1 天球 44
2.1.2 球面的幾何性質(zhì) 44
2.1.3 建立球面坐標(biāo)的三個(gè)條件 45
2.2 三種常用的天球坐標(biāo)系 46
2.2.1 地平坐標(biāo)系 46
2.2.2 赤道坐標(biāo)系 47
2.2.3 黃道坐標(biāo)系 48
2.3 天體的周日視運(yùn)動(dòng) 48
2.3.1 不同緯度處天球的旋轉(zhuǎn) 48
2.3.2 天體中天和永不升落的天體 49
2.3.3 天體的赤道坐標(biāo)與地平坐標(biāo)的換算 50
2.3.4 天體的赤道坐標(biāo)與黃道坐標(biāo)的換算 51
2.4 太陽(yáng)的周年視運(yùn)動(dòng) 52
2.4.1 太陽(yáng)周年視運(yùn)動(dòng)是地球公轉(zhuǎn)的反映 52
2.4.2 太陽(yáng)周年視運(yùn)動(dòng)中黃經(jīng)的變化 53
2.4.3 不同緯度處太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)的軌跡 54
2.4.4 日地距離與四季冷暖變化的原因 55
2.5 天球赤道坐標(biāo)系本身的運(yùn)動(dòng) 56
2.5.1 歲差與地球自轉(zhuǎn)軸進(jìn)動(dòng) 56
2.5.2 歲差產(chǎn)生的后果 58
2.5.3 章 動(dòng) 59
2.5.4 黃赤交角的變化與地球極移 59
2.6 太陽(yáng)系行星和衛(wèi)星上的天球坐標(biāo)系 60
2.6.1 月球上的星空 60
2.6.2 行星上的恒星和太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng) 62
2.6.3 行星上的四季和晝夜長(zhǎng)短 65
2.6.4 其他衛(wèi)星和冥王星的情況 67
第3章 時(shí)間計(jì)量序列 68
3.1 恒星時(shí)與平太陽(yáng)時(shí) 68
3.1.1 恒星時(shí) 68
3.1.2 平太陽(yáng)時(shí) 68
3.2 區(qū)時(shí)與世界時(shí) 70
3.2.1 地方時(shí)與區(qū)時(shí) 70
3.2.2 世界時(shí)與國(guó)際日期變更線(xiàn) 71
3.2.3 時(shí)間與地理經(jīng)度的關(guān)系 71
3.3 恒星時(shí)與平時(shí)的換算 71
3.3.1 時(shí)間間隔的換算 71
3.3.2 時(shí)刻的換算 72
3.3.3 天體時(shí)角的換算 73
3.4 歷法 74
3.4.1 現(xiàn)行公歷 74
3.4.2 中國(guó)農(nóng)歷 75
3.4.3 紀(jì)年和儒略日 77
3.4.4 干支紀(jì)法 77
3.5 黃道13星座與星座算命 82
3.6 現(xiàn)代時(shí)間服務(wù)工作 85
3.6.1 時(shí)間計(jì)量的現(xiàn)代概念 85
3.6.2 國(guó)際時(shí)間服務(wù) 85
3.6.3 協(xié)調(diào)世界時(shí) 86
第4章 行星系統(tǒng) 88
4.1 IAU決議：太陽(yáng)系行星的定義 88
4.1.1 IAU的新決議 88
4.1.2 行星發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史 89
4.1.3 IAU大會(huì)上的討論 89
4.1.4 IAU新決議的歷史價(jià)值 90
4.2 萬(wàn)有引力定律和行星運(yùn)動(dòng)方程 91
4.2.1 萬(wàn)有引力定律 91
4.2.2 二體問(wèn)題的微分方程 92
4.2.3 開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律 93
4.2.4 多體問(wèn)題與攝動(dòng)方法簡(jiǎn)介 94
4.2.5 拉格朗日平動(dòng)點(diǎn) 96
4.2.6 攝動(dòng)力、潮汐現(xiàn)象和洛希極限 98
4.3 行星運(yùn)動(dòng)軌道和視運(yùn)動(dòng)規(guī)律 101
4.3.1 軌道根數(shù) 101
4.3.2 行星的視運(yùn)動(dòng)規(guī)律 104
4.3.3 日食和月食 108
4.4 行星際飛行器的軌道問(wèn)題 117
4.4.1 二體問(wèn)題中速度與軌道的關(guān)系 117
4.4.2 三種宇宙速度的計(jì)算 118
4.4.3 行星際飛行器的軌道設(shè)計(jì) 119
4.4.4 定點(diǎn)通信衛(wèi)星的特殊軌道和發(fā)射過(guò)程 120
4.5 太陽(yáng)系小天體 121
4.5.1 小行星 121
4.5.2 彗星 127
4.5.3 海外天體 134
4.5.4 流星和隕石 137
第5章 恒星 141
5.1 恒星物理方法 141
5.1.1 電磁波譜和天文大氣窗口 141
5.1.2 恒星的亮度、星等、光度 144
5.1.3 恒星光度測(cè)量 146
5.1.4 恒星的光譜和分光測(cè)量 148
5.1.5 恒星物理研究與量子力學(xué) 151
5.2 恒星的位置及運(yùn)動(dòng)參數(shù) 156
5.2.1 恒星的位置 156
5.2.2 恒星的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 158
5.3 主星序 160
5.3.1 光譜型 160
5.3.2 赫羅圖——光譜光度圖 162
5.3.3 主序星 163
5.4 雙星 164
5.4.1 雙星的發(fā)現(xiàn) 164
5.4.2 食雙星 166
5.4.3 分光雙星和密近雙星 166
5.4.4 由雙星測(cè)定恒星的質(zhì)量 169
5.5 星團(tuán)、星云、星際物質(zhì) 170
5.5.1 星團(tuán) 170
5.5.2 星云 172
5.5.3 星際物質(zhì) 178
5.6 不穩(wěn)定恒星 179
5.6.1 脈動(dòng)變星 180
5.6.2 非徑向脈動(dòng)與特殊變星 183
5.6.3 耀星、新星和超新星 186
第6章 星系 193
6.1 宇宙島之爭(zhēng) 193
6.2 星系的分類(lèi) 195
6.2.1 橢圓星系 195
6.2.2 旋渦星系 195
6.2.3 棒旋星系 196
6.2.4 不規(guī)則星系 196
6.3 星系紅移和哈勃常數(shù) 202
6.4 星系的質(zhì)量和距離 206
6.5 本星系群 211
6.6 星系團(tuán)和超星系團(tuán) 218
6.7 活動(dòng)星系 222
6.7.1 射電星系 222
6.7.2 爆發(fā)星系 224
6.7.3 塞佛特星系 225
6.7.4 蝎虎座BL型天體 226
6.7.5 互擾星系 228
第7章 當(dāng)代天文學(xué)新視野 232
7.1 從光學(xué)望遠(yuǎn)鏡到全波段天文學(xué) 232
7.1.1 望遠(yuǎn)鏡的功能 232
7.1.2 天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的類(lèi)型 234
7.1.3 天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的制造簡(jiǎn)史 236
7.1.4 大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的技術(shù)限制 237
7.1.5 全波段天文學(xué) 238
7.2 20世紀(jì)90年代以后的大型天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡 239
7.2.1 美國(guó)的凱克（KeckⅠ和KeckⅡ）10米望遠(yuǎn)鏡 239
7.2.2 歐洲南方天文臺(tái)甚大望遠(yuǎn)鏡 240
7.2.3 雙子星座望遠(yuǎn)鏡 241
7.2.4 口徑11米光譜巡天望遠(yuǎn)鏡 241
7.2.5 日本的昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡 242
7.2.6 美-意-德大雙筒望遠(yuǎn)鏡 242
7.2.7 南非大望遠(yuǎn)鏡 243
7.2.8 西班牙大望遠(yuǎn)鏡 243
7.3 20世紀(jì)90年代以后的大型天文射電望遠(yuǎn)鏡 244
7.3.1 美國(guó)甚長(zhǎng)基線(xiàn)陣 247
7.3.2 美國(guó)綠堤射電望遠(yuǎn)鏡 247
7.3.3 英國(guó)微波聯(lián)線(xiàn)干涉網(wǎng) 247
7.3.4 歐洲甚長(zhǎng)基線(xiàn)干涉網(wǎng) 248
7.3.5 印度巨型米波射電望遠(yuǎn)鏡陣 248
7.3.6 歐洲的低頻微波陣 248
7.3.7 阿塔卡瑪大毫米波/亞毫米波陣 249
7.3.8 其他幾個(gè)毫米波/亞毫米波陣 250
7.4 空間天文探測(cè)設(shè)備 252
7.4.1 蘇聯(lián)的載人飛行和月球探測(cè) 252
7.4.2 美國(guó)的阿波羅登月行動(dòng) 253
7.4.3 水手號(hào)和海盜號(hào)探測(cè)器 254
7.4.4 先驅(qū)者和旅行者的行星探測(cè) 255
7.4.5 哈勃空間望遠(yuǎn)鏡 255
7.4.6 伽利略號(hào)、朱諾號(hào)木星探測(cè)器和卡西尼號(hào)土星探測(cè)器 257
7.4.7 信使號(hào)的水星探測(cè) 259
7.4.8 新一輪的火星探測(cè) 259
7.4.9 20世紀(jì)90年代以后軌道上的其他天文探測(cè)設(shè)備 262
7.5 21世紀(jì)的天文望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃 265
7.5.1 新一代空間望遠(yuǎn)鏡 265
7.5.2 星座式X射線(xiàn)天文臺(tái) 265
7.5.3 大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡 266
7.5.4 30米口徑地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡 266
7.5.5 美-加-澳42米大望遠(yuǎn)鏡 267
7.5.6 先進(jìn)空地射電干涉儀 268
7.5.7 費(fèi)米γ射線(xiàn)空間望遠(yuǎn)鏡 268
7.5.8 太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)和帕克太陽(yáng)探測(cè)器 268
7.5.9 空間激光干涉儀 269
7.5.10 開(kāi)普勒類(lèi)地行星探測(cè)飛船 269
7.5.11 類(lèi)地行星搜尋者 270
7.5.12 歐洲的新天體測(cè)量衛(wèi)星 270
7.5.13 歐洲的地面大光學(xué)望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃 271
7.5.14 歐洲的赫歇爾望遠(yuǎn)鏡和普朗克望遠(yuǎn)鏡 272
7.5.15 口徑16米空間望遠(yuǎn)鏡 273
7.5.16 平方千米陣列射電望遠(yuǎn)鏡SKA 273
7.6 中國(guó)的現(xiàn)代天文望遠(yuǎn)鏡建設(shè) 274
7.6.1 郭守敬望遠(yuǎn)鏡LAMOST 276
7.6.2 空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡SST 277
7.6.3 500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST 278
7.6.4 悟空號(hào)暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星DAMPE 279
7.6.5 慧眼號(hào)硬X射線(xiàn)調(diào)制望遠(yuǎn)鏡HXMT 280
7.6.6 21厘米微波陣列望遠(yuǎn)鏡21CMA 280
7.6.7 明安圖射電頻譜日像儀MUSER 281
7.6.8 天馬65米射電望遠(yuǎn)鏡TMRT和奇臺(tái)110米射電望遠(yuǎn)鏡QTT 282
7.6.9 嫦娥號(hào)探月工程 283
7.6.10 中國(guó)南極天文計(jì)劃與建設(shè) 286
7.6.11 中國(guó)其他正在推進(jìn)的大望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃 290
第8章 20世紀(jì)60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn) 291
8.1 脈沖星 291
8.2 類(lèi)星體 298
8.2.1 發(fā)現(xiàn) 298
8.2.2 類(lèi)星體的空間分布 300
8.2.3 紅移有沒(méi)有極限 301
8.2.4 紅移量本質(zhì)之爭(zhēng) 304
8.2.5 類(lèi)星體到底是什么 305
8.3 3開(kāi)宇宙背景輻射 307
8.4 星際有機(jī)分子 312
第9章 恒星的能源和演化機(jī)制 317
9.1 恒星的能源 317
9.1.1 愛(ài)丁頓的難題 317
9.1.2 原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 318
9.1.3 夸克、中微子和反物質(zhì) 319
9.1.4 質(zhì)子-質(zhì)子反應(yīng)和碳-氮-氧循環(huán) 322
9.1.5 太陽(yáng)中微子失蹤懸案 325
9.1.6 來(lái)自人造核反應(yīng)堆和宇宙極高能“加速器”的中微子 327
9.2 主序和主序前期 329
9.2.1 主序星的理論模型 329
9.2.2 不同質(zhì)量的主序星 332
9.2.3 主序前的情況 334
9.2.4 恒星早期演化框圖 338
9.3 主序后的演化 338
9.3.1 氦后元素的熱核反應(yīng) 338
9.3.2 小質(zhì)量恒星的晚期演化 340
9.3.3 中等質(zhì)量恒星的晚期演化 344
9.3.4 大質(zhì)量恒星的晚期演化 344
9.3.5 密近雙星的演化 345
9.3.6 兩類(lèi)超新星 346
9.4 恒星演化的最后結(jié)局 347
9.4.1 簡(jiǎn)并 347
9.4.2 兩個(gè)重要的極限 349
9.4.3 恒星晚期演化框圖 350
9.4.4 球狀星團(tuán)的年齡 350
9.4.5 泡利不相容原理與電子在原子中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 351
第10章 黑洞 354
10.1 黑洞的數(shù)學(xué)模型 354
10.2 黑洞的物理機(jī)制 356
10.3 黑洞的奇妙性質(zhì) 357
10.3.1 視界 357
10.3.2 引潮力 357
10.3.3 時(shí)空特性 358
10.3.4 時(shí)間凍結(jié) 358
10.3.5 黑洞無(wú)毛和黑洞蒸發(fā) 360
10.3.6 旋轉(zhuǎn)黑洞造成的時(shí)空漩渦 361
10.3.7 黑洞與黑洞之間的碰撞 362
10.4 黑洞的天文探測(cè) 363
10.5 巨型黑洞、微型黑洞和中等質(zhì)量黑洞 367
10.6 活動(dòng)星系核和類(lèi)星體的能源機(jī)制 374
10.7 人類(lèi)第一張巨型黑洞的真實(shí)照片 376
10.8 宇宙深處的γ射線(xiàn)暴 380
10.9 引力透鏡 386
10.10 引力波 392
10.11 黑洞奇點(diǎn)、白洞和蟲(chóng)洞 399
第11章 地外文明 404
11.1 生命的含義與生命起源概述 404
11.2 地外生命存在的科學(xué)依據(jù) 406
11.2.1 前提 406
11.2.2 生命存在的環(huán)境條件 407
11.2.3 有關(guān)地外生命的觀(guān)測(cè)和實(shí)驗(yàn) 408
11.3 地外文明探索的艱巨性 409
11.4 已做出的探測(cè)努力 412
11.4.1 系外行星的探測(cè) 412
11.4.2 Kepler探測(cè)器對(duì)系外行星的探測(cè) 420
11.4.3 信號(hào)的監(jiān)聽(tīng)與發(fā)送 427
11.5 太陽(yáng)系內(nèi)的地外生命問(wèn)題 430
11.5.1 月球水冰的發(fā)現(xiàn) 430
11.5.2 對(duì)火星生命的探測(cè) 430
11.5.3 對(duì)木星、土星及其衛(wèi)星的考察 432
11.6 關(guān)于UFO現(xiàn)象 433
第12章 宇宙模型理論 436
12.1 宇宙學(xué)和宇宙學(xué)原理 436
12.2 牛頓靜態(tài)宇宙模型 437
12.3 愛(ài)因斯坦有限無(wú)界宇宙模型 439
12.4 伽莫夫的大爆炸宇宙模型 445
12.5 穩(wěn)恒態(tài)宇宙模型 447
12.6 標(biāo)準(zhǔn)的大爆炸宇宙模型 448
12.6.1 化學(xué)元素的演化史 448
12.6.2 物質(zhì)粒子的產(chǎn)生機(jī)制 449
12.6.3 標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型的宇宙進(jìn)程 451
12.6.4 標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型的觀(guān)測(cè)驗(yàn)證 454
12.6.5 重子聲學(xué)振蕩BAO 460
12.6.6 我們實(shí)際看到的宇宙空間有多大？464
12.6.7 關(guān)于16億：1和（10億+1）：10億 466
12.7 宇宙極早期的暴脹模型 469
12.7.1 視界疑難 469
12.7.2 平直性疑難 470
12.7.3 磁單極疑難 472
12.7.4 暴脹模型對(duì)疑難的化解 472
12.8 21世紀(jì)的兩朵烏云——暗物質(zhì)和暗能量 475
12.8.1 開(kāi)宇宙和閉宇宙 475
12.8.2 21世紀(jì)的第一朵烏云——暗物質(zhì) 478
12.8.3 21世紀(jì)的第二朵烏云——暗能量 491
12.8.4 紅移與距離的關(guān)系 498
12.8.5 斯優(yōu)尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng) 500
12.9 對(duì)稱(chēng)與破缺，奇點(diǎn)問(wèn)題 500
參考書(shū)目 506
附錄 507
附錄1 星座表 507
附錄2 梅西耶(Messier)天體表 508
附錄3 最亮的21顆恒星 511
附錄4 太陽(yáng)附近的恒星(近于12光年)512
附錄5 中國(guó)古代的星空劃分 513
附錄6 古代中國(guó)的歲名、十二次等和西方古代的黃道十二宮 513
附錄7 部分亮星的中國(guó)星名 513
附錄8 天文常數(shù)系統(tǒng) 514
附錄9 天文學(xué)常用的物理常數(shù) 515
附錄10 角度·時(shí)間·距離 515
附錄11 太陽(yáng)·月球·地球 516
附錄12 平時(shí)0時(shí)的恒星時(shí)S0表 517
附錄13 八大行星表 518
附錄14 銀河系的基本參量 518
第一版后記 520
第五版后記 521