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第一章 引言1

1.1恒星物理学的内容和方法1

1.1.1恒星的结构和演化理论1

1.1.2恒星振动理论1

1.1.3恒星大气理论2

1.2由天文观测得到的一些重要规律2

1.2.1赫罗图2

1.2.2主序星的质光关系，质量半径关系6

1.2.3恒星的光谱7

第二章 辐射理论13

2.1辐射场性质的宏观描述13

2.1.1辐射强度13

2.1.2辐射通量15

2.1.3辐射场的能量密度17

2.1.4辐射压18

2.1.5半无穷平行平面层中的辐射场19

2.2吸收系数，发射系数与散射系数21

2.2.1辐射与恒星物质相互作用的微观过程21

2.2.2吸收系数与光学深度22

2.2.3发射系数，源函数24

2.2.4散射系数的一般讨论25

2.3黑体及其辐射27

2.4辐射转移方程30

2.4.1平面直角坐标系中的辐射转移方程30

2.4.2平面坐标系中的辐射转移方程30

2.4.3平面柱坐标系中的辐射转移方程31

2.4.4辐射转移方程的通解32

2.4.5平均辐射强度Jυ（τυ），辐射通量Fυ（τυ）以及K积分的表达式34

2.4.6在τ？1时，辐射转移方程的渐近式36

第三章 对流39

3.1产生对流非稳定性的条件39

3.1.1史瓦西（Schwarzschild）判据40

3.1.2勒都（Ledoux）判据42

3.2温度梯度，罗斯兰（Rosseland）平均不透明度43

3.3混合程理论47

3.3.1基本方程组48

3.3.2基本方程组的解52

3.4对流超射54

3.5半对流57

3.6流体动力学对流理论58

第四章 物态方程63

4.1热动平衡状态下的统计规律63

4.1.1麦克斯韦速度公式64

4.1.2玻耳兹曼公式64

4.1.3萨哈公式65

4.2萨哈公式的适用范围67

4.3恒星内部的物态方程68

4.3.1完全电离理想气体的物态方程68

4.3.2部分电离理想气体的物态方程73

4.3.3电子简并情况下的物态方程78

4.3.4非理想气体的物态方程87

4.4恒星大气的物态方程90

4.4.1 LTE物态方程91

4.4.2 Non-LTE物态方程92

第五章 不透明度98

5.1束缚—束缚跃迁过程的κij和aij98

5.2束缚—自由跃迁过程的κik与aik105

5.3自由—自由跃迁过程的κkk与akk108

5.4散射过程的σe与ae109

5.4.1汤姆孙散射109

5.4.2康普顿散射110

5.4.3在中性原子上的瑞利散射110

5.4.4在氢分子上的瑞利散射111

5.5几种原子的吸收截面和吸收系数111

5.5.1氢的束缚—自由跃迁吸收系数111

5.5.2氢的自由—自由跃迁吸收系数112

5.5.3负氢离子（H￣）113

5.5.4氦的束缚—自由跃迁吸收系数114

5.5.5负氦离子115

5.6几种主要吸收过程的不透明度近似公式116

5.6.1束缚—自由过程116

5.6.2自由—自由跃迁过程117

5.6.3电子散射过程117

第六章 热核反应118

6.1原子聚合反应与能量产生118

6.2热核反应120

6.3反应速率121

6.4核反应释放的能量Q123

6.5化学组成的变化与核产能率129

6.6关于〈συ）131

6.6.1非共振反应131

6.6.2共振反应135

6.6.3恒星物理中的〈συ>136

6.7电子屏蔽136

6.8产能率ε与温度T的关系142

6.9氢燃烧144

6.10氦燃烧151

6.11碳燃烧153

6.12氖燃烧154

6.13氧燃烧155

6.14硅燃烧156

6.15中微子能量损失158

6.15.1电子对湮灭中微子过程159

6.15.2光子中微子过程160

6.15.3等离子体中微子过程160

6.15.4轫致辐射中微子过程161

第七章 恒星结构与演化模型163

7.1恒星结构与演化模型计算的任务和基本假设163

7.2基本方程组164

7.2.1质量分布方程164

7.2.2流体静力学平衡方程164

7.2.3能量平衡方程165

7.2.4能量传递方程167

7.2.5化学组成变化方程167

7.3物质函数与边界条件169

7.4恒星结构模型的数值积分方法171

7.4.1积分网点的选取与差分方程的建立172

7.4.2拟合点及拟合点处的边界条件173

7.4.3内部积分175

7.4.4表面积分179

7.4.5表面量与拟合点量间的关系，拟合程度的判别181

7.5解的唯一性问题183

7.6位力定理183

7.6.1表面压强为零的情况183

7.6.2表面压强不为零的情况185

7.7时标186

7.7.1动力学时标186

7.7.2热时标（开尔文—亥姆霍兹时标）188

7.7.3核时标189

7.8一种最简单的恒星结构模型——多方模型189

7.8.1 Emden微分方程191

7.8.2解的特性193

7.8.3由Emden微分方程的解确定恒星的结构195

第八章 恒星的早期演化197

8.1恒星的形成197

8.1.1星际云的引力非稳定性198

8.1.2星际云中气体球的引力非稳定性202

8.1.3碎裂过程204

8.2主序前的演化206

8.2.1赫罗图中的Hayashi线207

8.2.2由Hayashi线到主序的演化214

8.2.3主序前恒星内部物理量变化特性218

8.3主序220

8.3.1零龄主序220

8.3.2主序星的特性221

8.3.3主序带225

8.3.4其他主序228

第九章 从主序开始的演化进程231

9.1中等质量星的演化232

9.1.1主序阶段232

9.1.2跨越赫罗图中的空隙区234

9.1.3氦燃烧阶段234

9.1.4氦燃烧以后的演化235

9.1.5 AGB阶段236

9.1.6几种可能的演化结局237

9.2小质量星的演化238

9.2.1主序阶段238

9.2.2向巨星分支过渡241

9.2.3红巨星分支阶段241

9.2.4氦闪耀到零龄水平分支242

9.2.5 AGB阶段244

9.2.6演化结局245

9.3演化过程中的一些物理问题245

9.3.1 Sch？nberg-Chandraseknhar极限246

9.3.2等温核收缩的特性248

9.3.3电子简并核收缩升温的临界质量251

9.3.4热核反应的非稳定性254

9.3.5对流超射对恒星演化的影响260

9.4大质量星的演化262

9.4.1大质量星的赫罗图263

9.4.2星风物质损失对大质量星演化的影响264

9.4.3对流、金属丰度及物质混合等效应对大质量星演化的影响267

9.4.4不同质量范围的大质量星的演化270

9.5转动恒星的演化272

9.5.1离心力效应273

9.5.2子午环流与剪切湍流效应275

9.6有磁场的恒星演化277

9.6.1基础知识277

9.6.2恒星中磁场产生机理281

9.6.3有磁场和转动的恒星结构方程285

9.6.4角动量迁移和化学元素迁移286

9.6.5星风磁滞效应288

第十章 恒星演化的最后阶段289

10.1不同质量恒星的最后阶段289

10.1.1初始质量289

10.1.2物质损失或物质吸积290

10.2白矮星290

10.2.1白矮星的结构理论——Chandrasekhar理论291

10.2.2外壳的结构298

10.2.3白矮星的冷却过程300

10.3弱相互作用过程303

10.3.1中微子能量损失304

10.3.2光致蜕变过程304

10.3.3电子捕获过程307

10.4超新星308

10.4.1超新星的分类308

10.4.2Ⅱ型超新星311

10.4.3Ⅰ型超新星315

10.5中子星320

10.5.1中子星的形成321

10.5.2中子星内部的物质组成与密度分布322

10.5.3中子星的结构方程和基本参数324

10.5.4中子星的冷却过程325

10.5.5脉冲星326

第十一章 相互作用双星系统的演化334

11.1洛希模型334

11.1.1洛希等势面334

11.1.2洛希瓣的临界半径336

11.1.3相互作用双星系统的分类339

11.2双星系统的守恒演化340

11.2.1物质交换340

11.2.2角动量转换342

11.2.3轨道周期变化342

11.2.4几种不同情况的双星演化344

11.2.5演化结局351

11.3大质量双星系统的非守恒演化352

11.3.1引言352

11.3.2潮汐效应和自转效应对星风物质损失率的影响353

11.3.3互相辐射效应对星风物质损失率的影响355

11.3.4星风造成的角动量损失356

11.3.5轨道周期的变化356

11.3.6辐射对洛希瓣及物质交换的影响357

11.3.7碰撞星风冲激波与X射线源359

11.3.8双星系统不因超新星爆炸而破坏的条件362

11.3.9形成有公共外壳系统的条件及外壳丢失后的周期364

11.3.10双星中的吸积与X射线辐射366

11.3.11演化成为WR＋O型双星系统369

11.3.12演化成为小质量X射线双星系统372

11.3.13演化成为大质量X射线双星系统373

11.3.14大质量X射线双星的演化结局373

11.4小质量双星系统的非守恒演化375

11.4.1小质量双星系统375

11.4.2小质量双星系统是非守恒的377

11.4.3推动小质量双星系统非守恒演化的几种可能机制377

11.4.4小质量双星系统的演化结局378

11.5转动双星的演化378

11.5.1等势面，等价球379

11.5.2结构方程组380

11.5.3化学元素的变化382

11.5.4物质交换条件383

11.5.5系统转动角速度变化和两子星间的轨道距离变化383

11.6相接双星的演化384

11.6.1物质交换过程385

11.6.2能量交换过程385

11.6.3相接双星的结构386

11.6.4外拉格朗日点的物质和角动量损失387

11.6.5相接双星轨道参量变化387

第十二章 恒星振动389

12.1脉动变星与恒星振动理论389

12.2基本方程组389

12.2.1引言389

12.2.2连续性方程390

12.2.3运动方程391

12.2.4能量方程391

12.2.5泊松方程392

12.2.6热力学方程392

12.2.7能量传递方程396

12.2.8基本方程组396

12.3线性化振动方程组397

12.3.1线性振动理论397

12.3.2欧拉扰动与拉格朗日扰动398

12.3.3线性振动方程组400

12.3.4扰动变量与时间和角度的关系401

12.3.5径向振动基本方程组405

12.3.6无量纲化非径向振动方程组406

12.4恒星振动的性质407

12.4.1绝热近似407

12.4.2恒星振动的恢复力408

12.4.3振动波的传播性质409

12.5边界条件与数值方法415

12.5.1边界条件415

12.5.2数值方法421

12.6恒星振动的激发机制423

12.6.1振动非稳定性的判别条件423

12.6.2恒星振动的几种激发机制428

12.7造父变星431

12.8盾牌座δ变星435

12.9白矮变星438

第十三章 恒星大气442

13.1恒星大气模型442

13.1.1基本假设，基本方程组及各种大气模型概述442

13.1.2灰大气的温度分布449

13.1.3 LTE大气模型453

13.1.4 Non-LTE大气模型468

13.1.5 Non-LTE大气模型与LTE大气模型计算结果的比较495

13.2谱线理论508

13.2.1谱线轮廓与等值宽度509

13.2.2线吸收轮廓511

13.2.3 No-LTE多能级谱线计算524

13.3运动大气中的辐射转移问题527

13.3.1引言527

13.3.2跟随运动参考系中的辐射转移方程528

13.3.3跟随运动参考系中辐射转移问题的求解方法530

13.3.4推广的Sobolev方法543

13.4恒星大气理论的应用547

13.4.1获得有效温度、表面重力加速度和元素丰度的方法547

13.4.2恒星角直径、半径、光度、质量及自转速度的测定554

参考文献556