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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 4

0.3 天文学的研究对象 7

0.4 天文学的分支学科和研究手段 8

一、天体测量学 8

二、天体力学 9

三、天体物理学 9

第一章 宇宙概观 12

1.1 地月系 12

一、地球和月球 12

二、地球是太阳系中唯一适宜生命繁衍的星球 15

三、地球的形体和地月系年龄 18

四、月相 21

1.2 太阳系 25

一、尺度概念 25

二、太阳 28

三、行星的主要特征 32

1.3 恒星世界 34

一、数量和名称 34

二、运动和距离 36

三、体积和质量 38

1.4 银河系及河外星系 39

一、银河与银河系 39

二、河外星系 40

三、星系以上的四级天体系统 41

第二章 天球坐标系 44

2.1 建立球面坐标的基本原则 44

一、天球 44

二、球面的几何性质 45

三、建立球面坐标的三个条件 45

2.2 三种常用的天球坐标系 47

一、地平坐标系 47

二、赤道坐标系 48

三、黄道坐标系 49

2.3 天体的周日视运动 49

一、不同纬度处天球的旋转 49

二、天体中天和永不升落的天体 51

三、天体的赤道坐标与地平坐标的换算 52

2.4 太阳的周年视运动 54

一、太阳周年视运动是地球公转的反映 54

二、太阳周年视运动中黄经的变化 56

三、不同纬度处太阳视运动的轨迹 57

四、日地距离与四季冷暖变化的原因 58

2.5 天球赤道坐标系本身的运动 60

一、岁差与地球自转轴进动 60

二、岁差产生的后果 63

三、章动 64

四、黄赤交角的变化与地球极移 64

一、恒星时 66

3.1 恒星时与平太阳时 66

第三章 时间序列 66

二、平太阳时 67

3.2 区时与世界时 68

一、地方时与区时 68

二、世界时与国际日期变更线 69

三、时间与地理经度的关系 70

3.3 恒星时与平时的换算 70

一、时间间隔的换算 70

二、时刻的换算 72

三、天体时角的换算 73

3.4 历法 74

一、现行公历 74

二、中国农历 75

三、纪年和儒略日 79

四、干支纪法 79

一、时间计量的现代概念 83

3.5 现代时间服务工作 83

二、国际时间服务 84

三、协调世界时 85

第四章 行星系统 87

4.1 万有引力定律和行星运动方程 87

一、万有引力定律 87

二、二体问题的微分方程 89

三、开普勒行星运动定律 90

四、多体问题与摄动方法简介 92

五、摄动力、潮汐现象和洛希极限 93

4.2 行星运动轨道和视运动规律 98

一、轨道根数 98

二、行星的视运动规律 100

三、日食和月食 103

4.3 行星际飞行器的轨道问题 112

一、二体问题中速度与轨道的关系 112

二、三种宇宙速度的计算 113

三、行星际飞行器的轨道设计 114

四、定点通信卫星的特殊轨道和发射过程 116

4.4 太阳系小天体 118

一、小行星 118

二、彗星 120

三、流星和陨石 126

第五章 恒星 131

5.1 恒星物理方法 131

一、电磁波谱和天文大气窗口 131

二、恒星的亮度、星等、光度 134

三、恒星光度测量 138

四、恒星的光谱和分光测量 140

五、恒星物理研究与量子力学 142

5.2 恒星的位置及运动参数 150

一、恒星的位置 150

二、恒星的运动参数 153

一、光谱型 155

5.3 主星序 155

二、赫罗图--光谱光度图 157

三、主序星 158

5.4 双星 160

一、双星的发现 160

二、食双星 161

三、分光双星和密近双星 162

四、由双星测定恒星的质量 163

5.5 星团、星云、星际物质 164

一、星团 164

二、星云 165

三、星际物质 167

5.6 不稳定恒星 167

一、脉动变星 169

二、非径向脉动与特殊变星 173

三、耀星、新星和超新星 176

6.1 宇宙岛之争 183

第六章 星系 183

6.2 星系的分类 187

一、椭圆星系 187

二、旋涡星系 188

三、棒旋星系 188

四、不规则星系 189

6.3 星系红移和哈勃常数 190

6.4 本星系群 193

6.5 星系团和超星系团 199

6.6 活动星系 203

一、射电星系 203

二、爆发星系 206

三、塞佛特星系 207

四、蝎虎座BL型天体(BL Lac天体) 208

五、互扰星系 210

一、望远镜的功能 211

7.1 从光学望远镜到全波段天文学 211

第七章 当代天文学新视野 211

二、天文光学望远镜的类型 214

三、天文光学望远镜的制造简史 216

四、大型光学望远镜的技术限制 218

五、全波段天文学 219

7.2 20世纪90年代的大型天文光学望远镜 220

一、美国的凯克(KeckⅠ和KeckⅡ)10米望远镜 220

二、欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT) 223

三、双子星座望远镜(GEMINI) 223

四、口径11米光谱巡天望远镜(SST) 224

五、日本的昴星团望远镜(SUBARU) 224

六、美-意大双筒哥伦布望远镜(Columbus) 225

7.3 20世纪90年代的大型天文射电望远镜 225

一、美国毫米波阵列望远镜(MMA) 228

二、美国甚长基线阵(VLBA) 228

四、英国微波联线干涉网(MERLIN) 229

三、美国110米口径毫米波射电望远镜 229

五、欧洲甚长基线干涉网(EVN) 230

六、印度巨型米波射电望远镜阵(GMRT) 230

7.4 空间天文探测设备 230

一、前苏联的载人飞行和月球探测 231

二、美国的阿波罗登月行动 232

三、水手号和海盗号探测器 233

四、先驱者和旅行者的行星探测 234

五、哈勃空间望远镜(HST) 236

六、伽里略号木星探测器和卡西尼号土星探测器 237

七、新一轮的火星探测 239

八、20世纪90年代轨道上的其它天文探测设备 240

7.5 中国的现代天文望远镜计划 242

一、大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST) 243

二、口径1000米超大型射电望远镜(LRT) 245

三、太阳空间望远镜(SST) 245

8.1 脉冲星 247

第八章 20世纪60年代天文学四大发现 247

8.2 类星体 254

一、发现 254

二、类星体的空间分布 257

三、红移有没有极限？ 258

四、红移量本质之争 260

五、类星体到底是什么？ 262

8.3 3开宇宙背景辐射 264

8.4 星际有机分子 270

第九章 恒星的能源和演化机制 275

9.1 恒星的能源 275

一、爱丁顿的难题 275

二、原子的内部结构 277

三、夸克、中微子和反物质 279

四、质子-质子反应和碳-氮-氧循环 283

五、中微子失踪悬案 286

一、主序星的理论模型 289

9.2 主序和主序前期 289

二、不同质量的主序星 293

三、主序前的情况 295

四、恒星早期演化的框图 298

9.3 主序后的演化 298

一、氦后元素的热核反应 298

二、小质量恒星的晚期演化 301

三、中等质量恒星的晚期演化 304

四、大质量恒星的晚期演化 304

五、密近双星的演化 306

六、两类超新星 308

9.4 恒星演化的最后结局 309

一、简并 309

二、两个重要的极限 311

三、恒星晚期演化框图 313

四、泡利不相容原理与电子在原子中的运动状态 314

10.1 黑洞的数学模型 317

第十章 黑洞 317

10.2 黑洞的物理机制 320

10.3 黑洞的奇妙性质 322

一、视界 322

二、引潮力 323

三、时空特性 323

四、时间冻结 324

五、黑洞无毛和黑洞蒸发 325

六、旋转黑洞造成的时空旋涡 327

10.4 黑洞的天文探测 328

10.5 巨型黑洞和微型黑洞 333

10.6 活动星系核和类星体的能源机制 338

10.7 宇宙深处的γ射线暴 342

10.8 引力透镜，白洞和虫洞 344

10.9 黑洞理论的困难 347

11.1 生命的含义与生命起源概述 350

第十一章 地外文明 350

11.2 地外生命存在的科学依据 354

一、前提 354

二、生命存在的环境条件 355

三、有关地外生命的观测和实验 356

11.3 地外文明探索的艰巨性 358

11.4 已作出的探测努力 362

一、行星探测 362

二、信号的监听与发送 364

11.5 太阳系内的地外生命问题 368

一、月球水冰的发现 368

二、对火星生命的探测 369

三、对木星、土星及其卫星的考察 371

11.6 关于UFO现象 372

第十二章 宇宙模型理论 374

12.1 宇宙学和宇宙学原理 374

12.2 牛顿静态宇宙模型 376

12.3 爱因斯坦有限无界宇宙模型 380

12.4 伽莫夫的大爆炸宇宙模型 383

12.5 恒稳态宇宙模型 385

12.6 标准的大爆炸宇宙模型 387

一、化学元素的演化史 387

二、基本粒子的产生机制 389

三、大爆炸的宇宙进程 391

12.7 宇宙极早期的暴胀模型 394

一、视界疑难 395

二、平直性疑难 397

三、磁单极疑难 398

四、暴胀模型对疑难的化解 399

12.8 对称与破缺，暗物质、开宇宙和闭宇宙 403

12.9 奇点问题 409

附录1 星座表 414

附录2 北半球中纬地区可见的主要星座 417

附录3 中国古代的星空划分 417

附录5 部分亮星的中国星名 418

附录4 古代中国的岁名、十二次等和西方的黄道十二宫 418

附录6 最亮的21颗恒星 420

附录7 梅西耶(Messier)天体表 422

附录8 平时0时的恒星时S0表 426

附录9 我国主要城市经纬度与地方时间表 427

附录10 望远镜和空间探测器表 428

附录11 天文常数系统 431

附录12 天文学常用的物理常数 432

附录13 角度·时间·距离 432

附录14 太阳·月亮·地球 433

附录15 太阳附近的恒星 435

附录16 九大行星 436

附录17 银河系的基本参量 437

参考书目 438

人名索引 439

后记 449