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第一章 绪论 1

§1.1宇宙概观 1

1.太阳系 1

2.恒星 2

3.星际物质 3

4.星系 4

5.宇宙 5

§1.2宇宙物质的基本规律和物质状态 5

1.粒子和四种作用力 6

2.宇宙中物质的状态 8

§1.3天体物理学和物理学 13

1.天体物理学 13

2.天文学（天体物理学）方法 16

3.天体物理学和物理学的全面渗透 18

4.21世纪天体物理学 22

5.新世界和新视野 24

第二章 天体物理中的辐射过程 26

§2.1辐射转移理论 26

1.描述辐射场的物理量 26

2.发射系数、吸收系数和爱因斯坦概率系数 28

3.辐射转移方程 31

§2.2热辐射 34

1.黑体辐射 34

2.普朗克定律的特性 34

§2.3回旋辐射、同步加速辐射及曲率辐射 36

1.回旋辐射 36

2.同步加速辐射 38

3.曲率辐射 44

§2.4逆康普顿散射 45

1.康普顿散射 45

2.逆康普顿散射 48

§2.5切连科夫辐射 50

习题 52

第三章 天体物理观测方法和天体参数的测定 55

§3.1获得天体信息的渠道 55

1.电磁辐射 55

2.宇宙线 56

3.中微子 56

4.引力波 57

§3.2信息的收集和观测视野的扩展 58

§3.3天文望远镜和辐射探测器 62

1.天文望远镜 62

2.LAMOST望远镜 63

3.辐射探测器 64

§3.4天体的光度测量 67

1.星等 67

2.测光系统 68

3.色指数和热改正（CI和BC） 69

4.星际消光、星际红化和色余 70

§3.5天体的谱分析 71

1.天体物理光谱分析 72

2.恒星的光谱分类 75

3.河外特殊天体光谱分类 77

§3.6射电天文方法 79

1.射电天文的早期发展和成就 79

2.射电望远镜 80

3.射电天文测量 83

§3.7空间天文方法 84

1.红外天文卫星（IRAS）和国际紫外探险者（IUE） 85

2.X射线天文和γ射线天文观测 86

3.哈勃空间望远镜（HST） 87

§3.8天体的距离 89

1.视差 89

2.分光视差法 91

3.威尔逊-巴普法 91

4.星群视差法 92

5.主星序重叠法 92

6.变星测距 92

7.谱线红移和哈勃定律 93

§3.9恒星的大小 94

§3.10天体的质量 96

1.恒星质量的测定 97

2.星系质量的测定 100

3.星系团的质量 103

§3.11天体的年龄和宇宙的年龄 104

1.赫罗图法 105

2.核纪年法（nucleocosmochronology） 105

3.宇宙年龄 107

习题 107

第四章 太阳物理 109

§4.1太阳概述 110

1.太阳的质量和半径 110

2.太阳常量和太阳光度 111

3.太阳大气分层 111

4.太阳作为一颗恒星的基本参量 111

§4.2太阳的结构：内部和光球 112

1.太阳的内部 114

2.太阳中微子问题 119

3.光球 121

4.米粒组织和振荡 124

§4.3等离子体物理和磁流体力学基本原理 125

1.等离子体的特征 125

2.粒子的轨道理论 127

3.磁流体力学基础 128

4.太阳磁发电机理论 131

§4.4太阳活动 133

1.太阳活动和磁场 133

2.活动区 134

3.太阳黑子 135

4.耀斑 137

§4.5日地关系 146

1.缓变型太阳活动及其影响 147

2.爆发型太阳活动及其影响 148

3.空间天气学 149

习题 151

第五章 恒星的结构和演化 153

§5.1恒星的观测特性 154

§5.2星团和赫罗图 155

1.星团 155

2.星协 156

3.赫罗图 157

4.星团的赫罗图 159

§5.3恒星演化概述 162

1.恒星演化进程概貌 162

2.恒星的最后归宿 164

§5.4恒星演化的时标 165

1.自由下落时标 165

2.开尔文-亥姆霍兹（K-H）时标 166

3.爱因斯坦时标 166

§5.5恒星形成和早期演化 167

1.物质凝聚和恒星形成 167

2.动力学方程线性化和金斯判据 168

3.旋转的影响 170

4.孤立星云的坍缩 171

5.磁场的影响 172

6.赫罗图中的林忠四郎线 172

§5.6恒星结构的基本方程 175

§5.7恒星内部物理状态 178

1.辐射传能 178

2.对流传能 180

3.物态方程 182

4.不透明度 183

5.能源 187

§5.8各种质量恒星的演化 193

1.理论H-R图 193

2.主序星的特性 194

3.低质量星的演化 196

4.大质量星的演化 199

§5.9恒星演化的重点问题 203

1.球状星团的高龄 203

2.褐矮星和破碎与凝聚过程的极限 204

3.M型星的质量损失（mass loss） 205

4.蓝超巨星的CNO和超新星的前身星 205

5.银心中恒星的性质 205

6.类星体和活动星系核（AGN）的化学组成 205

7.星暴星系的恒星特征 206

8.本星系群中的大质量星 206

9.星系中恒星的核聚变和超新星类型 206

§5.10超新星 207

1.观测特性 208

2.Ⅱ型超新星 217

3.Ⅰ型超新星 221

4.核合成 225

5.Is超新星在现代宇宙学中的应用 226

习题 235

第六章 致密星 238

§6.1致密星的形成 238

§6.2白矮星 240

1.白矮星理论简史 240

2.多方球 240

3.钱德拉塞卡质量极限 243

4.理论与观测的比较 244

§6.3中子星 246

1.历史 246

2.物态方程和中子星模型 247

§6.4脉冲星 250

1.发现和证认为中子星 250

2.观测特性 252

3.脉冲星表和常用导出量 253

4.色散量（Dispersion measure） 256

5.脉冲星磁偶极模型 257

6.脉冲星的辐射机制 259

§6.5黑洞 264

1.爱因斯坦引力论 264

2.黑洞 268

3.黑洞热力学 269

4.黑洞可发出辐射 270

§6.6密近双星 271

1.洛希瓣和密近双星分类 271

2.X射线源的双星模型 273

3.X射线双星的起源 274

§6.7X射线源和X射线爆 277

1.研究简况 277

2.X射线脉冲双星 278

3.X射线爆 283

§6.8γ射线天文学和γ射线爆 285

1.γ射线天文学 285

2.γ射线爆（Gamma-ray Burst） 287

§6.9吸积 290

1.致密天体的吸积盘 291

2.吸积盘基本理论 292

习题 299

第七章 星际物质 302

§7.1星际尘埃和星际气体的发现 303

§7.2分子云和恒星形成 305

1.分子云的特征 306

2.太阳周围的分子云 307

3.暗分子云 307

4.分子云和年轻恒星在银河系内的分布 308

§7.3气体星云在各波段的表现形式 311

1.光学观测 311

2.射电观测 314

3.红外观测 315

4.紫外、X射线和γ射线观测 317

§7.4星际气体的物理过程 318

1.辐射转移 318

2.电离和复合 319

3.能量损失机制 321

§7.5星际尘埃 324

1.尘埃的光学特性 324

2.尘埃的物理特性 326

§7.6星际气体动力学过程 330

1.星际空间中的激波 331

2.星云的运动 334

§7.7恒星和星际物质的相互作用 341

1.恒星的死亡 341

2.恒星的诞生 342

习题 346

第八章 银河系 348

§8.1银河系概貌和基本参量 348

1.观测证据 348

2.银道坐标系 351

§8.2恒星的分布 352

1.恒星计数 352

2.光度函数 355

3.高光度星和星团 356

4.星族（Stellar population） 357

5.银河系质量的估算 359

§8.3银河系的自转和恒星运动 360

1.恒星运动的组成部分 360

2.恒星的空间运动 361

3.本地静止标准（LSR） 363

4.银河系的自转 364

5.银河系自转曲线和质量 369

§8.4旋臂结构 371

§8.5银核和银心 373

§8.6银河系中心黑洞 377

§8.7太阳系系外行星 380

习题 386

第九章 河外星系 389

§9.1河外星系 389

1.沙普利-柯蒂斯论争 390

2.星系的分类 393

3.星系的光度和光谱 399

4.星系的非光学窗口 401

5.光度函数 404

6.星系的表面亮度 407

7.星系类型的统计分析 409

8.星系中的磁场 411

§9.2星系的质量 413

1.星系质量的确定 413

2.星系的质量光度比 414

§9.3星系的化学演化 415

§9.4星系的距离 416

§9.5本星系群 417

1.本星系群概况 417

2.麦哲伦云 420

§9.6活动星系 422

1.活动星系的分类 423

2.活动星系观测到的性质 424

§9.7活动星系核 431

1.活动星系核的分类 432

2.活动星系核的能源——巨型黑洞吸积模型 437

3.活动星系核的统一模型 440

§9.8类星体 442

1.类星体的发现 442

2.观测特征 444

3.光度函数 445

4.红移的争论 447

§9.9星系团 449

1.互扰星系 449

2.合并星系（Mergers） 450

3.星系团分类 452

4.几个著名的星系团 454

§9.10高红移星系 455

1.高红移星系的搜寻 455

2.高红移星系的形态分类 457

3.非模型化分类系统 458

§9.11星系形成和演化 461

1.星系形成理论 462

2.原初星系的形成和宇宙再电离观测 464

3.星系中的恒星形成与演化 464

4.星系形态的形成和演化 466

5.星系的化学演化 468

习题 469

第十章 宇宙学 472

§10.1现代宇宙学的三大基石 473

1.哈勃膨胀（星系整体退行） 473

2.微波背景辐射 474

3.轻元素的合成 475

§10.2宇宙学原理与罗伯逊-沃尔克度规 476

1.宇宙学原理 476

2.罗伯逊-沃尔克度规 476

§10.3宇宙学红移与哈勃膨胀 479

1.宇宙学红移 479

2.哈勃定律 480

3.时间膨胀现象 481

§10.4标准宇宙学模型 483

1.弗里德曼方程 483

2.宇宙学的基本参量 484

3.物质为主的宇宙的动力学解 486

4.距离-红移关系 490

§10.5宇宙简史 493

1.温度-时间-红移关系 493

2.宇宙演化简史 493

§10.6宇宙原初核合成 494

1.宇宙早期热力学 495

2.BBN的理论计算 496

3.理论与实测的比较 499

4.BBN在天体物理和基础物理中的应用 500

§10.7宇宙微波背景辐射 501

1.最后散射面（last scattering surface，缩写为lss） 502

2.微波背景辐射的角分布 503

3.宇宙微波背景辐射的各向异性的观测 505

§10.8宇宙大尺度结构 506

1.宇宙中的暗物质问题 506

2.结构形成 511

习题 516

习题答案 519

附录 540

1.物理和天体物理常量（数） 540

2.25颗亮星星表 541

3.天文坐标系 542

4.梅西叶星表 543

5.地面大型天文光学望远镜 547

6.高能天体物理简史 547

参考文献 549

人名译名对照表 557

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