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：最活跃的卫星/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 离太阳最近的恒星/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 恒星演化的最后阶段/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 距离阶梯的很好/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 优选尺度上的宇宙/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 特别环境中的生命/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