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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