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目录1

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9

一、天体测量学9

二、天体力学9

三、天体物理学10

第一章 宇宙概观13

1.1 地月系13

一、地球和月球13

二、地球是太阳系中唯一适宜生命繁衍的星球16

三、地球的形体和地月系年龄19

四、地球的内部结构和三大冰期22

五、月相24

六、地球自转在地球上留下的蛛丝马迹28

一、尺度概念31

1.2 太阳系31

二、太阳34

三、行星的主要特征40

四、太阳系的物质分布43

1.3 恒星世界46

一、数量和名称46

二、运动和距离48

三、体积和质量50

1.4 银河系及河外星系51

一、银河与银河系51

二、河外星系53

三、星系以上的四级天体系统53

第二章 天球坐标系56

2.1 建立球面坐标的基本原则56

一、天球56

二、球面的几何性质57

三、建立球面坐标的三个条件58

一、地平坐标系59

2.2 三种常用的天球坐标系59

二、赤道坐标系60

三、黄道坐标系61

2.3 天体的周日视运动61

一、不同纬度处天球的旋转61

二、天体中天和永不升落的天体63

三、天体的赤道坐标与地平坐标的换算64

2.4 太阳的周年视运动66

一、太阳周年视运动是地球公转的反映66

二、太阳周年视运动中黄经的变化68

三、不同纬度处太阳视运动的轨迹69

四、日地距离与四季冷暖变化的原因71

2.5 天球赤道坐标系本身的运动73

一、岁差与地球自转轴进动73

二、岁差产生的后果75

三、章动76

四、黄赤交角的变化与地球极移77

2.6 月球上的星空78

一、恒星时83

第三章 时间序列83

3.1 恒星时与平太阳时83

二、平太阳时84

3.2 区时与世界时85

一、地方时与区时85

二、世界时与国际日期变更线86

三、时间与地理经度的关系87

3.3 恒星时与平时的换算87

一、时间间隔的换算87

二、时刻的换算89

三、天体时角的换算90

3.4 历法91

一、现行公历91

二、中国农历92

三、纪年和儒略日96

四、干支纪法97

3.5 黄道13宫与星座算命100

一、时间计量的现代概念104

3.6 现代时间服务工作104

二、国际时间服务105

三、协调世界时106

第四章 行星系统108

4.1 万有引力定律和行星运动方程108

一、万有引力定律108

二、二体问题的微分方程110

三、开普勒行星运动定律111

四、多体问题与摄动方法简介113

五、拉格朗日平动点115

六、摄动力、潮汐现象和洛希极限119

4.2 行星运动轨道和视运动规律124

一、轨道根数124

二、行星的视运动规律129

三、日食和月食134

4.3 行星际飞行器的轨道问题144

一、二体问题中速度与轨道的关系144

二、三种宇宙速度的计算145

三、行星际飞行器的轨道设计147

四、定点通信卫星的特殊轨道和发射过程148

4.4 太阳系小天体150

一、小行星150

二、彗星157

三、流星和陨石163

第五章 恒星168

5.1 恒星物理方法168

一、电磁波谱和天文大气窗口168

二、恒星的亮度、星等、光度171

三、恒星光度测量175

四、恒星的光谱和分光测量177

五、恒星物理研究与量子力学180

5.2 恒星的位置及运动参数187

一、恒星的位置188

二、恒星的运动参数190

5.3 主星序193

一、光谱型193

二、赫罗图——光谱光度图195

三、主序星196

5.4 双星197

一、双星的发现197

二、食双星199

三、分光双星和密近双星200

四、由双星测定恒星的质量203

5.5 星团、星云、星际物质204

一、星团204

二、星云206

三、星际物质207

5.6 不稳定恒星208

一、脉动变星209

二、非径向脉动与特殊变星214

三、耀星、新星和超新星219

第六章 星系229

6.1 宇宙岛之争229

6.2 星系的分类233

二、旋涡星系234

一、椭圆星系234

三、棒旋星系235

四、不规则星系236

6.3 星系红移和哈勃常数237

6.4 星系的质量和距离242

6.5 本星系群247

6.6 星系团和超星系团258

6.7 活动星系265

一、射电星系266

二、爆发星系269

三、塞佛特星系270

四、蝎虎座BL型天体（BL Lac天体）272

五、互扰星系275

第七章 当代天文学新视野279

7.1 从光学望远镜到全波段天文学279

一、望远镜的功能279

二、天文光学望远镜的类型282

三、天文光学望远镜的制造简史284

四、大型光学望远镜的技术限制286

五、全波段天文学287

7.2 20世纪90年代的大型天文光学望远镜289

一、美国的凯克（Keck Ⅰ和KeckⅡ）10米望远镜289

二、欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）292

三、双子星座望远镜（GEMINI）292

四、口径11米光谱巡天望远镜（HET）293

五、日本的昴星团望远镜（SUBARU）294

六、美-意大双筒望远镜（LBT）294

七、南非大望远镜（SALT）294

八、西班牙大望远镜（GTC）294

7.3 20世纪90年代的大型天文射电望远镜295

一、美国毫米波阵列望远镜（MMA）299

二、美国甚长基线阵（VLBA）299

三、美国110米口径毫米波射电望远镜（GBT）300

四、英国微波联线干涉网（MERLIN）300

六、印度巨型米波射电望远镜阵（GMRT）301

七、阿塔卡玛大毫米波阵（ALMA）301

五、欧洲甚长基线干涉网（EVN）301

7.4 空间天文探测设备302

一、前苏联的载人飞行和月球探测303

二、美国的阿波罗登月行动304

三、水手号和海盗号探测器305

四、先驱者和旅行者的行星探测306

五、哈勃空间望远镜（HST）308

六、伽利略号木星探测器和卡西尼号土星探测器309

七、新一轮的火星探测311

八、20世纪90年代以后轨道上的其他天文探测设备313

7.5 未来10年的天文望远镜计划316

一、新一代空间望远镜（JWST）316

二、星座式X射线天文台（Con-X）316

三、30米口径地面光学望远镜（TMT）和（GMT）317

四、先进空地射电干涉仪（ARISE）319

五、γ射线大面积空间望远镜（GLAST）319

六、太阳动力学天文台（SDO）320

七、空间激光干涉仪（LISA）320

八、类地行星搜寻者（TPF）321

九、欧洲的新天体测量卫星（GAIA）和100米光学望远镜（OWL）322

7.6 中国的现代天文望远镜计划324

一、大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST）326

二、空间太阳望远镜（SST）328

三、500米口径球面射电望远镜（FAST）329

四、嫦娥一号探月工程331

第八章 20世纪60年代天文学四大发现332

8.1 脉冲星332

一、发现341

8.2 类星体341

二、类星体的空间分布344

三、红移有没有极限345

四、红移量本质之争348

五、类星体到底是什么350

8.3 3开宇宙背景辐射354

8.4 星际有机分子360

一、爱丁顿的难题365

9.1 恒星的能源365

第九章 恒星的能源和演化机制365

二、原子的内部结构367

三、夸克、中微子和反物质369

四、质子-质子反应和碳-氮-氧循环373

五、中微子失踪悬案376

9.2 主序和主序前期380

一、主序星的理论模型380

二、不同质量的主序星384

三、主序前的情况386

四、恒星早期演化框图391

9.3 主序后的演化392

一、氦后元素的热核反应392

二、小质量恒星的晚期演化395

三、中等质量恒星的晚期演化399

四、大质量恒星的晚期演化400

五、密近双星的演化402

六、两类超新星404

一、简并406

9.4 恒星演化的最后结局406

二、两个重要的极限408

三、恒星晚期演化框图410

四、泡利不相容原理与电子在原子中的运动状态411

第十章 黑洞414

10.1 黑洞的数学模型414

10.2 黑洞的物理机制417

一、视界419

10.3 黑洞的奇妙性质419

二、引潮力420

三、时空特性421

四、时间冻结421

五、黑洞无毛和黑洞蒸发423

六、旋转黑洞造成的时空旋涡425

七、黑洞与黑洞之间的碰撞426

10.4 黑洞的天文探测428

10.5 巨型黑洞、微型黑洞和中等质量黑洞434

10.6 活动星系核和类星体的能源机制441

10.7 宇宙深处的γ射线暴446

10.8 引力透镜452

10.9 黑洞奇点、白洞和虫洞457

第十一章 地外文明463

11.1 生命的含义与生命起源概述463

11.2 地外生命存在的科学依据467

一、前提467

二、生命存在的环境条件468

三、有关地外生命的观测和实验469

11.3 地外文明探索的艰巨性471

11.4 已作出的探测努力475

一、行星探测475

二、信号的监听与发送481

11.5 太阳系内的地外生命问题485

一、月球水冰的发现485

二、对火星生命的探测486

三、对木星、土星及其卫星的考察488

11.6 关于UFO现象489

12.1 宇宙学和宇宙学原理492

第十二章 宇宙模型理论492

12.2 牛顿静态宇宙模型494

12.3 爱因斯坦有限无界宇宙模型498

12.4 伽莫夫的大爆炸宇宙模型502

12.5 稳恒态宇宙模型504

12.6 标准的大爆炸宇宙模型505

一、化学元素的演化史506

二、物质粒子的产生机制507

三、大爆炸的宇宙进程510

12.7 宇宙极早期的暴胀模型514

一、视界疑难514

二、平直性疑难516

三、磁单极疑难518

四、暴胀模型对疑难的化解519

12.8 21世纪的两朵乌云——暗物质和暗能量523

12.9 对称与破缺，奇点问题537

附录1 星座表544

附录3 中国古代的星空划分547

附录2 北半球中纬地区可见的主要星座547

附录4 古代中国的岁名、十二次等和西方古代的黄道十二宫548

附录5 部分亮星的中国星名548

附录6 最亮的21颗恒星550

附录7 梅西耶（Messier）天体表552

附录8 平时0时的恒星时S0表556

附录9 我国主要城市经纬度与地方时间表557

附录10 望远镜和空间探测器表558

附录11 天文常数系统562

附录13 角度·时间·距离563

附录12 天文学常用的物理常数563

附录14 太阳·月球·地球564

附录15 太阳附近的恒星566

附录16 九大行星567

附录17 银河系的基本参量568

附录18 星座简图569

参考书目575

人名索引576

后记587