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 探索宇宙是人類永恒的欲望 1
0.2 天文學(xué)與人類社會發(fā)展的關(guān)系 3
0.3 天文學(xué)的研究對象 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 9
1.1 地月系 9
1.1.1 地球和月球 9
1.1.2 地球是太陽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 太陽系 23
1.2.1 尺度概念 23
1.2.2 太陽 26
1.2.3 八大行星 30
1.2.4 太陽系的物質(zhì)分布 35
1.3 恒星世界 36
1.3.1 數(shù)量和名稱 36
1.3.2 運動和距離 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 星系以上的四級天體系統(tǒng) 42
第2章 天球坐標系 44
2.1 建立球面坐標的基本原則 44
2.1.1 天球 44
2.1.2 球面的幾何性質(zhì) 44
2.1.3 建立球面坐標的三個條件 45
2.2 三種常用的天球坐標系 46
2.2.1 地平坐標系 46
2.2.2 赤道坐標系 47
2.2.3 黃道坐標系 48
2.3 天體的周日視運動 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 天體的赤道坐標與地平坐標的換算 50
2.3.4 天體的赤道坐標與黃道坐標的換算 51
2.4 太陽的周年視運動 52
2.4.1 太陽周年視運動是地球公轉(zhuǎn)的反映 52
2.4.2 太陽周年視運動中黃經(jīng)的變化 53
2.4.3 不同緯度處太陽視運動的軌跡 54
2.4.4 日地距離與四季冷暖變化的原因 55
2.5 天球赤道坐標系本身的運動 56
2.5.1 歲差與地球自轉(zhuǎn)軸進動 56
2.5.2 歲差產(chǎn)生的后果 58
2.5.3 章 動 59
2.5.4 黃赤交角的變化與地球極移 59
2.6 太陽系行星和衛(wèi)星上的天球坐標系 60
2.6.1 月球上的星空 60
2.6.2 行星上的恒星和太陽視運動 62
2.6.3 行星上的四季和晝夜長短 65
2.6.4 其他衛(wèi)星和冥王星的情況 67
第3章 時間計量序列 68
3.1 恒星時與平太陽時 68
3.1.1 恒星時 68
3.1.2 平太陽時 68
3.2 區(qū)時與世界時 70
3.2.1 地方時與區(qū)時 70
3.2.2 世界時與國際日期變更線 71
3.2.3 時間與地理經(jīng)度的關(guān)系 71
3.3 恒星時與平時的換算 71
3.3.1 時間間隔的換算 71
3.3.2 時刻的換算 72
3.3.3 天體時角的換算 73
3.4 歷法 74
3.4.1 現(xiàn)行公歷 74
3.4.2 中國農(nóng)歷 75
3.4.3 紀年和儒略日 77
3.4.4 干支紀法 77
3.5 黃道13星座與星座算命 82
3.6 現(xiàn)代時間服務(wù)工作 85
3.6.1 時間計量的現(xiàn)代概念 85
3.6.2 國際時間服務(wù) 85
3.6.3 協(xié)調(diào)世界時 86
第4章 行星系統(tǒng) 88
4.1 IAU決議：太陽系行星的定義 88
4.1.1 IAU的新決議 88
4.1.2 行星發(fā)現(xiàn)簡史 89
4.1.3 IAU大會上的討論 89
4.1.4 IAU新決議的歷史價值 90
4.2 萬有引力定律和行星運動方程 91
4.2.1 萬有引力定律 91
4.2.2 二體問題的微分方程 92
4.2.3 開普勒行星運動定律 93
4.2.4 多體問題與攝動方法簡介 94
4.2.5 拉格朗日平動點 96
4.2.6 攝動力、潮汐現(xiàn)象和洛希極限 98
4.3 行星運動軌道和視運動規(guī)律 101
4.3.1 軌道根數(shù) 101
4.3.2 行星的視運動規(guī)律 104
4.3.3 日食和月食 108
4.4 行星際飛行器的軌道問題 117
4.4.1 二體問題中速度與軌道的關(guān)系 117
4.4.2 三種宇宙速度的計算 118
4.4.3 行星際飛行器的軌道設(shè)計 119
4.4.4 定點通信衛(wèi)星的特殊軌道和發(fā)射過程 120
4.5 太陽系小天體 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 恒星光度測量 146
5.1.4 恒星的光譜和分光測量 148
5.1.5 恒星物理研究與量子力學(xué) 151
5.2 恒星的位置及運動參數(shù) 156
5.2.1 恒星的位置 156
5.2.2 恒星的運動參數(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 由雙星測定恒星的質(zhì)量 169
5.5 星團、星云、星際物質(zhì) 170
5.5.1 星團 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 脈動變星 180
5.6.2 非徑向脈動與特殊變星 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 193
6.2 星系的分類 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 星系團和超星系團 218
6.7 活動星系 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 當代天文學(xué)新視野 232
7.1 從光學(xué)望遠鏡到全波段天文學(xué) 232
7.1.1 望遠鏡的功能 232
7.1.2 天文光學(xué)望遠鏡的類型 234
7.1.3 天文光學(xué)望遠鏡的制造簡史 236
7.1.4 大型光學(xué)望遠鏡的技術(shù)限制 237
7.1.5 全波段天文學(xué) 238
7.2 20世紀90年代以后的大型天文光學(xué)望遠鏡 239
7.2.1 美國的凱克（KeckⅠ和KeckⅡ）10米望遠鏡 239
7.2.2 歐洲南方天文臺甚大望遠鏡 240
7.2.3 雙子星座望遠鏡 241
7.2.4 口徑11米光譜巡天望遠鏡 241
7.2.5 日本的昴星團望遠鏡 242
7.2.6 美-意-德大雙筒望遠鏡 242
7.2.7 南非大望遠鏡 243
7.2.8 西班牙大望遠鏡 243
7.3 20世紀90年代以后的大型天文射電望遠鏡 244
7.3.1 美國甚長基線陣 247
7.3.2 美國綠堤射電望遠鏡 247
7.3.3 英國微波聯(lián)線干涉網(wǎng) 247
7.3.4 歐洲甚長基線干涉網(wǎng) 248
7.3.5 印度巨型米波射電望遠鏡陣 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 其他幾個毫米波/亞毫米波陣 250
7.4 空間天文探測設(shè)備 252
7.4.1 蘇聯(lián)的載人飛行和月球探測 252
7.4.2 美國的阿波羅登月行動 253
7.4.3 水手號和海盜號探測器 254
7.4.4 先驅(qū)者和旅行者的行星探測 255
7.4.5 哈勃空間望遠鏡 255
7.4.6 伽利略號、朱諾號木星探測器和卡西尼號土星探測器 257
7.4.7 信使號的水星探測 259
7.4.8 新一輪的火星探測 259
7.4.9 20世紀90年代以后軌道上的其他天文探測設(shè)備 262
7.5 21世紀的天文望遠鏡計劃 265
7.5.1 新一代空間望遠鏡 265
7.5.2 星座式X射線天文臺 265
7.5.3 大型綜合巡天望遠鏡 266
7.5.4 30米口徑地面光學(xué)望遠鏡 266
7.5.5 美-加-澳42米大望遠鏡 267
7.5.6 先進空地射電干涉儀 268
7.5.7 費米γ射線空間望遠鏡 268
7.5.8 太陽動力學(xué)天文臺和帕克太陽探測器 268
7.5.9 空間激光干涉儀 269
7.5.10 開普勒類地行星探測飛船 269
7.5.11 類地行星搜尋者 270
7.5.12 歐洲的新天體測量衛(wèi)星 270
7.5.13 歐洲的地面大光學(xué)望遠鏡計劃 271
7.5.14 歐洲的赫歇爾望遠鏡和普朗克望遠鏡 272
7.5.15 口徑16米空間望遠鏡 273
7.5.16 平方千米陣列射電望遠鏡SKA 273
7.6 中國的現(xiàn)代天文望遠鏡建設(shè) 274
7.6.1 郭守敬望遠鏡LAMOST 276
7.6.2 空間太陽望遠鏡SST 277
7.6.3 500米口徑球面射電望遠鏡FAST 278
7.6.4 悟空號暗物質(zhì)探測衛(wèi)星DAMPE 279
7.6.5 慧眼號硬X射線調(diào)制望遠鏡HXMT 280
7.6.6 21厘米微波陣列望遠鏡21CMA 280
7.6.7 明安圖射電頻譜日像儀MUSER 281
7.6.8 天馬65米射電望遠鏡TMRT和奇臺110米射電望遠鏡QTT 282
7.6.9 嫦娥號探月工程 283
7.6.10 中國南極天文計劃與建設(shè) 286
7.6.11 中國其他正在推進的大望遠鏡計劃 290
第8章 20世紀60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn) 291
8.1 脈沖星 291
8.2 類星體 298
8.2.1 發(fā)現(xiàn) 298
8.2.2 類星體的空間分布 300
8.2.3 紅移有沒有極限 301
8.2.4 紅移量本質(zhì)之爭 304
8.2.5 類星體到底是什么 305
8.3 3開宇宙背景輻射 307
8.4 星際有機分子 312
第9章 恒星的能源和演化機制 317
9.1 恒星的能源 317
9.1.1 愛丁頓的難題 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 太陽中微子失蹤懸案 325
9.1.6 來自人造核反應(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 兩類超新星 346
9.4 恒星演化的最后結(jié)局 347
9.4.1 簡并 347
9.4.2 兩個重要的極限 349
9.4.3 恒星晚期演化框圖 350
9.4.4 球狀星團的年齡 350
9.4.5 泡利不相容原理與電子在原子中的運動狀態(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 時空特性 358
10.3.4 時間凍結(jié) 358
10.3.5 黑洞無毛和黑洞蒸發(fā) 360
10.3.6 旋轉(zhuǎn)黑洞造成的時空漩渦 361
10.3.7 黑洞與黑洞之間的碰撞 362
10.4 黑洞的天文探測 363
10.5 巨型黑洞、微型黑洞和中等質(zhì)量黑洞 367
10.6 活動星系核和類星體的能源機制 374
10.7 人類第一張巨型黑洞的真實照片 376
10.8 宇宙深處的γ射線暴 380
10.9 引力透鏡 386
10.10 引力波 392
10.11 黑洞奇點、白洞和蟲洞 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)地外生命的觀測和實驗 408
11.3 地外文明探索的艱巨性 409
11.4 已做出的探測努力 412
11.4.1 系外行星的探測 412
11.4.2 Kepler探測器對系外行星的探測 420
11.4.3 信號的監(jiān)聽與發(fā)送 427
11.5 太陽系內(nèi)的地外生命問題 430
11.5.1 月球水冰的發(fā)現(xiàn) 430
11.5.2 對火星生命的探測 430
11.5.3 對木星、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 愛因斯坦有限無界宇宙模型 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 標準的大爆炸宇宙模型 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)生機制 449
12.6.3 標準宇宙模型的宇宙進程 451
12.6.4 標準宇宙模型的觀測驗證 454
12.6.5 重子聲學(xué)振蕩BAO 460
12.6.6 我們實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 暴脹模型對疑難的化解 472
12.8 21世紀的兩朵烏云——暗物質(zhì)和暗能量 475
12.8.1 開宇宙和閉宇宙 475
12.8.2 21世紀的第一朵烏云——暗物質(zhì) 478
12.8.3 21世紀的第二朵烏云——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 對稱與破缺，奇點問題 500
參考書目 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 太陽附近的恒星(近于12光年)512
附錄5 中國古代的星空劃分 513
附錄6 古代中國的歲名、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·時間·距離 515
附錄11 太陽·月球·地球 516
附錄12 平時0時的恒星時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