天文学与生活(原书第7版)

第1部分 基础



第0章 天空巡礼：天文学基础/2

0．1 如眼所见/3

0．1．1 我们在空间中的位置/3

0．1．2 天上的星座/3

0．1．3 天球/4

0．1．4 天球坐标系/6

0．2 地球的轨道运动/6

0．2．1 天体的周日视运动/6

0．2．2 季节变化/7

0．2．3 长期变化/9

0．3 月球的运动/10

0．3．1 月相/10

0．3．2 日食和月食/12

0．4 距离的测量/15

0．5 科学和科学方法/16

本章回顾/19

小结/19

复习题/20

概念自测：判断题/多选题/20

计算题/20

活动/21



第1章 哥白尼革命：现代科学的产生/22

1．1 行星的运动/23

1．1．1 天空中的流浪者/23

1．1．2 地心说宇宙模型/23

1．1．3 太阳系的日心说模型/26

1．2 现代天文的产生/27

1．2．1 伽利略的历史性观测/28

1．2．2 哥白尼体系的优势/29

1．3 行星运动定律/29

1．3．1 第谷的复杂数据/30

1．3．2 开普勒定律/30

1．3．3 太阳系的大小/32

1．4 牛顿定律/33

1．4．1 运动定律/33

1．4．2 引力/34

1．4．3 轨道运动/35

1．4．4 重新考虑开普勒定律/36

1．4．5 科学进步的循环/37

本章回顾/38

小结/38

复习题/38

概念自测：判断题/多选题/38

计算题/39

活动/39



第2章 光和物质：宇宙的内部作用/40

2．1 来自空中的信息/41

2．1．1 光和辐射/41

2．1．2 波动/42

2．2 波是什么/43

2．2．1 带电粒子间的相互作用/44

2．2．2 电磁学/44

2．3 电磁波谱/45

2．3．1 可见光成分/45

2．3．2 辐射的整个范围/46

2．4 热辐射/47

2．4．1 黑体光谱/47

2．4．2 辐射定律/48

2．4．3 天文应用/50

2．5 光谱仪/50

2．5．1 发射线/50

2．5．2 吸收线/52

2．5．3 天文应用/53

2．6 谱线的形成/54

2．6．1 原子结构/54

2．6．2 辐射粒子的本质/55

2．6．3 氢的光谱/55

2．6．4 基尔霍夫定律的解释/56

2．6．5 更复杂的光谱/57

2．7 多普勒效应/58

2．8 谱线分析/59

本章回顾/60

小结/60

复习题/60

概念自测：判断题/多选题/61

计算题/61

活动/61



第3章 望远镜：天文学的工具/62

3．1 光学望远镜/63

3．1．1 反射式和折射式望远镜/63

3．1．2 反射式望远镜的分类/65

3．1．3 探测器和图像处理/68

3．2 望远镜大小/69

3．2．1 集光能力/69

3．2．2 分辨能力/71

3．3 高分辨率天文学/72

3．3．1 大气模糊效应/72

3．3．2 新型望远镜设计/72

3．4 射电天文学/74

3．4．1 射电望远镜基础/74

3．4．2 射电天文学的价值/75

3．4．3 干涉测量法/76

3．5 空基天文学/78

3．5．1 红外和紫外天文学/78

3．5．2 高能天文学/80

3．5．3 全波段覆盖/82

本章回顾/83

小结/83

复习题/84

概念自测：判断题/多选题/84

计算题/84

活动/85



第2部分 我们的太阳系



第4章 太阳系：行星际物质和行星的诞生/88

4．1 太阳系简介/89

4．1．1 行星的性质/89

4．1．2 类地行星和类木行星/91

4．1．3 太阳系碎片/92

4．2 行星际物质/92

4．2．1 小行星轨道/92

4．2．2 小行星的性质/94

4．2．3 彗星/96

4．2．4 彗星轨道/99

4．2．5 流星体/100

4．3 太阳系的形成/103

4．3．1 模型要求/104

4．3．2 星云收缩/105

4．3．3 行星形成/106

4．3．4 形成类木行星/108

4．3．5 太阳系的分异/109

4．3．6 小行星和彗星/110

4．3．7 太阳系的规则性和不规则性/111

4．4 系外行星/111

4．4．1 探测系外行星/111

4．4．2 系外行星的性质/113

4．4．3 系外行星的组成/115

4．4．4 太阳系不同寻常吗/115

4．4．5 寻找地球类行星/116

本章回顾/117

小结/117

复习题/118

概念自测：判断题/多选题/118

计算题/119

活动/119



第5章 地球及其卫星：我们的宇宙后院/120

5．1 地球和月球/121

5．1．1 物理性质/121

5．1．2 整体结构/122

5．2 潮汐/122

5．2．1 重力变形/122

5．2．2 潮汐锁定/124

5．3 大气层/125

5．3．1 地球的大气/125

5．3．2 温室效应/127

5．3．3 月球空气/128

5．4 地球和月球的内部结构/130

5．4．1 地震学/130

5．4．2 地球内部建模/130

5．4．3 分异/132

5．4．4 月球内部/132

5．5 地球的表面活动/133

5．5．1 大陆漂移说/133

5．5．2 是什么驱动板块运动/134

5．5．3 月球上的板块构造/136

5．6 月球的表面/136

5．6．1 大尺度特征/136

5．6．2 陨击/137

5．6．3 月球侵蚀作用/139

5．7 磁层/139

5．7．1 地球的磁层/139

5．7．2 月球的磁场/141

5．8 地月系统的历史/141

5．8．1 月球的形成/141

5．8．2 月球的演化/142

本章回顾/143

小结/143

复习题/144

概念自测：判断题/多选题/144

计算题/145

活动/145



第6章 类地行星：对比研究/146

6．1 轨道和物理性质/147

6．2 自转速率/148

6．2．1 水星奇特的自转/148

6．2．2 金星和火星/149

6．3 大气层/150

6．3．1 水星/151

6．3．2 金星/151

6．3．3 火星/152

6．4 水星表面/152

6．5 金星表面/154

6．5．1 大比例尺地形图/154

6．5．2 火山作用和陨击/155

6．6 火星表面/157

6．6．1 大比例尺地形图/158

6．6．2 火星上的火山活动/160

6．6．3 火星上过去有水的证据/160

6．6．4 今天水在火星上的何处/162

6．6．5 火星着陆器的探索/164

6．7 内部结构和地质历史/167

6．7．1 水星/167

6．7．2 金星/168

6．7．3 火星/168

6．8 地球、金星和火星上的大气演化/169

6．8．1 金星上失控的温室效应/169

6．8．2 火星大气层的演化/170

本章回顾/171

小结/171

复习题/171

概念自测：判断题/多选题/172

计算题/172

活动/172



第7章 类木行星：太阳系中的巨型天体/173

7．1 木星和土星的观测/174

7．1．1 地球视角/174

7．1．2 空间探测器探索/175

7．2 天王星和海王星的发现/176

7．3 类木行星的体特性/178

7．3．1 物理性质/179

7．3．2 自转速率/180

7．4 木星的大气/181

7．4．1 整体外观和组成/181

7．4．2 大气结构/182

7．4．3 木星上的天气/183

7．5 外层类木行星的大气/184

7．5．1 土星大气的组成/184

7．5．2 土星上的天气/185

7．5．3 天王星和海王星的大气成分/186

7．5．4 天王星和海王星上的天气/186

7．6 类木行星的内部/187

7．6．1 内部结构/188

7．6．2 磁层/189

7．6．3 内部加热/190

本章回顾/192

小结/192

复习题/192

概念自测：判断题/多选题/192

计算题/193

活动/193



第8章 卫星、环和类冥矮行星：巨人之间的小世界/194

8．1 木星的伽利略卫星/195

8．1．1 “小太阳系”/195

8．1．2 木卫一：*活跃的卫星/197

8．1．3 木卫二：锁定在冰中的液态水/198

8．1．4 木卫三和木卫四：异卵双生/199

8．2 土星和海王星的大卫星/200

8．2．1 土卫六：带有大气的卫星/201

8．2．2 海卫一：从柯伊伯带中俘获/204

8．3 中型类木卫星/204

8．4 行星环/207

8．4．1 土星的壮观环系统/207

8．4．2 洛希极限/208

8．4．3 土星环的精细结构/209

8．4．4 木星、天王星和海王星的环/211

8．4．5 行星环的形成/212

8．5 海王星之外/213

8．5．1 冥王星的发现/213

8．5．2 冥王星-冥卫一系统/213

8．5．3 类冥矮行星和柯伊伯带天体/215

本章回顾/216

小结/216

复习题/217

概念自测：判断题/多选题/217

计算题/217

活动/218



第3部分 恒星



第9章太阳：我们的母恒星/222

9．1 太阳/223

9．1．1 整体结构/223

9．1．2 光度/224

9．2 太阳内部/224

9．2．1 太阳结构建模/225

9．2．2 能量输送/226

9．2．3 太阳对流的证据/228

9．3 太阳的大气层/228

9．3．1 色球层/229

9．3．2 过渡区和日冕/230

9．3．3 太阳风/231

9．4 活跃的太阳/231

9．4．1 太阳黑子/231

9．4．2 太阳的磁场/232

9．4．3 太阳的活动周期/233

9．4．4 活跃区域/235

9．4．5 X/射线下的太阳/236

9．4．6 变化的日冕/237

9．5 太阳的中心/237

9．5．1 核聚变/237

9．5．2 质子-质子链/238

9．5．3 太阳中微子的观测/240

本章回顾/241

小结/241

复习题/242

概念自测：判断题/多选题/242

计算题/243

活动/243



第10章 恒星测量：巨星、矮星和主序星/244

10．1 太阳邻域/245

10．1．1 恒星视差/245

10．1．2 离太阳*近的恒星/246

10．1．3 恒星的运动/247

10．2 光度和视亮度/248

10．2．1 另一个平方反比定律/248

10．2．2 星等标度/249

10．3 恒星的温度/250

10．3．1 颜色和黑体曲线/250

10．3．2 恒星光谱/252

10．3．3 光谱分类/252

10．4 恒星的大小/253

10．4．1 直接测量和间接测量/253

10．4．2 巨星与矮星/254

10．5 赫罗图/255

10．5．1 主序/255

10．5．2 白矮星和红巨星区域/256

10．6 宇宙距离标度的延伸/257

10．6．1 分光视差/258

10．6．2 光度分类/259

10．7 恒星的质量/260

10．7．1 双星系统/260

10．7．2 质量的测定/261

10．7．3 质量和恒星的其他性质/261

本章回顾/263

小结/263

复习题/264

概念自测：判断题/多选题/264

计算题/265

活动/265



第11章 星际物质：银河系中恒星的形成/266

11．1 星际物质/267

11．1．1 气体和尘埃/267

11．1．2 星际物质的密度和组成/269

11．2 恒星形成区域/270

11．3 暗黑尘埃云/273

11．3．1 可见光的遮挡/274

11．3．2 21厘米辐射/275

11．3．3 分子气体/276

11．4 类日恒星的形成/277

11．4．1 引力和加热/277

11．4．2 阶段1――星云/278

11．4．3 阶段2 和阶段3――持续收缩的星云碎片/278

11．4．4 阶段4――原恒星/279

11．4．5 阶段5――星前演化/280

11．4．6 阶段6 和阶段7――新生恒星/282

11．5 其他质量的恒星/282

11．5．1 零龄主序/282

11．5．2 “失败”的恒星/283

11．6 星团/284

11．6．1 星团和星协/284

11．6．2 星团和星云/286

本章回顾/287

小结/287

复习题/288

概念自测：判断题/多选题/288

计算题/288

活动/289



第12章 恒星演化：恒星的诞生与死亡/290

12．1 离开主序/291

12．1．1 恒星和科学方法/291

12．1．2 结构变化/291

12．2 类日恒星的演化/292

12．2．1 阶段8 和阶段9――亚巨星到红巨星/293

12．2．2 阶段10――氦燃烧/294

12．2．3 阶段11――再次成为红巨星/295

12．3 低质量恒星的死亡/296

12．3．1 阶段12――行星状星云/297

12．3．2 致密物质/298

12．3．3 阶段13――白矮星/298

12．3．4 新星/300

12．4 质量大于太阳的恒星的演化/301

12．4．1 重元素的形成/301

12．4．2 超巨星的观测/302

12．4．3 演化结束/303

12．5 超新星爆发/304

12．5．1 新星和超新星/304

12．5．2 I/型和II/型超新星的解释/305

12．5．3 超新星遗迹/306

12．5．4 重元素的形成/307

12．6 星团中恒星演化的观测/308

12．7 恒星演化的周期/312

本章回顾/314

小结/314

复习题/315

概念自测：判断题/多选题/315

计算题/315

活动/316



第13章 中子星和黑洞：物质的奇异状态/317

13．1 中子星/318

13．2 脉冲星/319

13．2．1 脉冲星模型/319

13．2．2 中子星和脉冲星/321

13．3 中子星双星/322

13．3．1 X射线源/322

13．3．2 毫秒脉冲星/323

13．3．3 脉冲星行星/324

13．4 γ射线暴/325

13．4．1 距离和光度/325

13．4．2 爆发的原因/327

13．5 黑洞/329

13．5．1 恒星演化的*后阶段/329

13．5．2 逃逸速度/329

13．5．3 视界/330

13．6 爱因斯坦的相对论/330

13．6．1 狭义相对论/331

13．6．2 广义相对论/333

13．6．3 空间弯曲和黑洞/334

13．7 黑洞附近的太空旅行/336

13．7．1 潮汐力/336

13．7．2 靠近视界/336

13．7．3 黑洞深处/338

13．8 黑洞的观测证据/338

13．8．1 双星系统中的黑洞/338

13．8．2 星系中的黑洞/339

13．8．3 黑洞确实存在吗/340

本章回顾/341

小结/341

复习题/341

概念自测：判断题/多选题/341

计算题/342

活动/342



第4部分 星系与宇宙



第14章 银河系：太空中的旋涡星系/346

14．1 银河系/347

14．2 测量银河系/349

14．2．1 恒星计数/349

14．2．2 变星的观测/349

14．2．3 一种新标尺/350

14．2．4 银河系的大小与形状/351

14．3 星系结构/352

14．3．1 银河系成图/353

14．3．2 星族/354

14．3．3 轨道运动/354

14．4 银河系的形成/355

14．5 银河系旋臂/357

14．6 银河系的质量/361

14．6．1 暗物质/361

14．6．2 恒星暗物质的搜索/362

14．7 银河系中心/363

14．7．1 银河系中的活动/363

14．7．2 中心黑洞/365

本章回顾/367

小结/367

复习题/367

概念自测：判断题/多选题/367

计算题/368

活动/368



第15章 正常星系和活动星系：宇宙的基石/369

15．1 哈勃的星系分类/370

15．1．1 旋涡星系/371

15．1．2 椭圆星系/372

15．1．3 不规则星系/373

15．1．4 哈勃序列/375

15．2 星系在空间中的分布/375

15．2．1 扩展距离尺度/376

15．2．2 星系团/377

15．3 哈勃定律/378

15．3．1 宇宙退行/378

15．3．2 哈勃常数/380

15．3．3 距离阶梯的顶端/380

15．4 活动星系核/381

15．4．1 星系辐射/381

15．4．2 赛弗特星系/382

15．4．3 射电星系/383

15．4．4 类星体/386

15．5 活动星系的中央引擎/388

15．5．1 能量产生/388

15．5．2 能量发射/390

本章回顾/391

小结/391

复习题/392

概念自测：判断题/多选题/392

计算题/393

活动/393



第16章 星系和暗物质：宇宙的大尺度结构/394

16．1 宇宙中的暗物质/395

16．1．1 星系质量/395

16．1．2 可见物质和暗晕/396

16．1．3 星系团内气体/397

16．2 星系碰撞/398

16．3 星系形成和演化/400

16．3．1 并合与兼并/400

16．3．2 演化和相互作用/401

16．3．3 建立哈勃序列/404

16．4 星系中的黑洞/404

16．4．1 黑洞质量/404

16．4．2 类星体时期/405

16．4．3 活动星系和正常星系/407

16．4．4 活动星系和科学方法/408

16．5 超大尺度上的宇宙/409

16．5．1 星系团族/409

16．5．2 红移巡天/410

16．5．3 类星体吸收线/411

16．5．4 类星体“幻影”/413

16．5．5 暗物质成图/415

本章回顾/416

小结/416

复习题/417

概念自测：判断题/多选题/417

计算题/418

活动/418



第17章 宇宙学：大爆炸和宇宙的命运/419

17．1 *大尺度上的宇宙/420

17．2 膨胀宇宙/421

17．2．1 奥伯斯佯谬/421

17．2．2 宇宙的诞生/422

17．2．3 大爆炸的位置/422

17．2．4 宇宙学红移/423

17．3 宇宙动力学和空间几何/423

17．3．1 两种未来/423

17．3．2 宇宙的形状/425

17．4 宇宙的命运/425

17．4．1 宇宙的密度/426

17．4．2 宇宙加速/426

17．4．3 暗能量/427

17．4．4 宇宙的组成/429

17．4．5 宇宙的年龄/429

17．5 早期的宇宙/430

17．5．1 宇宙微波背景/431

17．5．2 宇宙中的辐射/432

17．6 原子核和原子的形成/432

17．6．1 氦的形成/433

17．6．2 核合成和宇宙的组成/433

17．6．3 原子的形成/434

17．7 宇宙膨胀/434

17．7．1 视界和平直性问题/434

17．7．2 暴胀时期/435

17．7．3 暴胀对宇宙的影响/436

17．8 宇宙中大尺度结构的形成/437

本章回顾/440

小结/440

复习题/440

概念自测：判断题/多选题/441

计算题/441

活动/442



第18章 宇宙中的生命：我们是否孤单/443

18．1 宇宙的演化/444

18．1．1 宇宙中的生命/444

18．1．2 地球上的生命/445

18．1．3 星际起源/446

18．1．4 多样性和文化/447

18．2 太阳系中的生命/448

18．2．1 我们所知的生命/448

18．2．2 极端环境中的生命/449

18．3 银河系中的智慧生命/450

18．3．1 德雷克方程/450

18．3．2 银河系寿命期间恒星形成的平均速率/451

18．3．3 具有行星系统的恒星的比例/451

18．3．4 行星系统中宜居行星的平均数量/451

18．3．5 出现生命的宜居行星的比例/453

18．3．6 出现智慧生命的宜居行星的比例/453

18．3．7 出现开发和利用技术的智慧生命的行星的比例/453

18．3．8 技术文明的平均寿命/454

18．4 寻找外星人/454

18．4．1 认识我们的邻居/454

18．4．2 射电搜索/455

18．4．3 水洞/456

本章回顾/457

小结/457

复习题/457

概念自测：判断题/多选题/457

计算题/458

活动/458

附录A 科学记数法/460

附录B 天文测量/461

附录C 常用数据表/463

词汇表/466