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第一章 实测恒星物理的基础知识 1

§1.1 亮度，光度与有效温度 1

1.1.1 恒星的亮度与视星等 1

1.1.2 绝对亮度与绝对星等 2

1.1.3 恒星的光度 3

1.1.4 恒星表面的辐射流与有效温度 4

§1.2 半径，质量，重力加速度和化学组成 5

1.2.1 恒星的半径和质量 5

1.2.2 恒星的平均密度，重力加速度和化学组成 5

§1.3 光谱型与色指数 7

1.3.1 根据谱线特性确定光谱型 8

1.3.2 根据谱线系列的边界跳变值确定光谱型 10

1.3.3 根据色指数确定光谱型 11

§1.4 各类恒星的一些主要物理参量 13

§1.5 恒星主要物理量间的关系 15

1.5.1 赫罗图 15

1.5.2 质光关系，质量半径关系 16

第二章 辐射理论 20

§2.1 辐射场性质的宏观描述 20

2.1.1 辐射强度 20

2.1.2 辐射通量 22

2.1.3 辐射场的能量密度 25

2.1.4 辐射压 26

2.1.5 半无穷平行平面层中的辐射场 27

§2.2 吸收系数，发射系数与散射系数 29

2.2.1 辐射与恒星物质相互作用的微观过程 30

2.2.2 吸收系数与光学深度 31

2.2.3 发射系数，源函数 34

2.2.4 散射系数的一般讨论 35

§2.3 黑体及其辐射 37

§2.4 辐射转移方程 40

2.4.1 平面直角坐标系中的辐射转移方程 40

2.4.2 平面极坐标系中的辐射转移方程 41

2.4.3 平面柱坐标系中的辐射转移方程 42

2.4.4 辐射转移方程的通解 44

2.4.5 平均辐射强度Jv（τv），辐射通量Fv（τv）以及K积分的表达式 46

2.4.6 在τ》1时，辐射转移方程的渐近式 49

第三章 对流 52

§3.1 产生对流非稳定性的条件 52

3.1.1 史瓦西判据 52

3.1.2 勒都判据 56

§3.2 温度梯度，罗斯兰平均不透明度 57

§3.3 混合程理论 61

3.3.1 基本方程组 62

3.3.2 基本方程组的解 67

§3.4 对流超射 69

§3.5 半对流 72

第四章 物态方程 75

§4.1 热动平衡状态下的统计规律 76

4.1.1 麦克斯韦速度公式 76

4.1.2 玻耳兹慢公式 76

9.1.3 萨哈公式 78

§4.2 萨哈公式的适用范围 79

§4.3 恒星内部的物态方程 81

4.3.1 完全电离理想气体的物态方程 81

4.3.2 部分电离理想气体的物态方程 87

4.3.3 电子简并情况下的物态方程 92

4.3.4 考虑湍流压的物态方程 103

4.3.5 非理想气体的物态方程 111

§4.4 恒星大气的物态方程 118

4.4.1 LTE物态方程 119

4.4.2 Non-LTE物态方程 121

第五章 不透明度 127

§5.1 束缚-束缚跃迁过程的κij和aij 128

§5.2 束缚-自由跃迁过程的κik与aik 135

§5.3 自由-自由跃迁过程的κkk与akk 139

§5.4 散射过程的σe与ae 140

§5.5 几种原子的原子吸收截面和吸收系数 142

§5.6 几种主要吸收过程的不透明度近似公式 148

5.6.1 束缚-自由过程 148

5.6.2 自由-自由跃迁过程 149

5.6.3 电子散射过程 150

第六章 热核反应 151

§6.1 原子聚合反应与能量产生 151

§6.2 热核反应 153

§6.3 反应速率 154

§6.4 核反应释放的能量Q 157

§6.5 化学组成的变化与核产能率 162

§6.6 关于〈συ 164

§6.7 电子屏蔽 169

§6.8 产能率ε与温度T的关系 176

§6.9 氢燃烧 178

§6.10 氦燃烧 189

§6.11 碳燃烧 194

§6.12 氖燃烧 200

§6.13 氧燃烧 205

§6.14 硅燃烧 207

§6.15 中微子能量损失 209

6.15.1 电子对湮灭中微子过程 210

6.15.2 光子中微子过程 211

6.15.3 等离子体中微子过程 211

6.15.4 轫致辐射中微子过程 213

第七章 恒星结构与演化模型 214

§7.1 恒星结构与演化模型计算的任务和基本假设 214

§7.2 基本方程组 215

7.2.1 质量分布方程 215

7.2.2 流体静力学平衡方程 215

7.2.3 能量平衡方程 216

7.2.4 能量传递方程 218

7.2.5 化学组成变化方程 219

§7.3 物质函数与边界条件 220

§7.4 恒星结构模型的数值积分方法 224

7.4.1 积分网点的选取与差分方程的建立 224

7.4.2 拟合点及拟合点处的边界条件 226

7.4.3 内部积分 228

7.4.4 表面积分 232

7.4.5 表面量与拟合点量间的关系，拟合程度的判别 235

§7.5 解的唯一性问题 237

§7.6 位力定理 238

7.6.1 表面压强为零的情况 238

7.6.2 表面压强不为零的情况 239

§7.7 时标 240

7.7.1 动力学时标 241

7.7.2 热时标(开尔文-亥姆霍茨时标) 243

7.7.3 核时标 244

§7.8 一种最简单的恒星结构模型—多方模型 244

7.8.1 Emden微分方程 246

7.8.2 解的特性 249

7.8.3 由Emden微分方程的解确定恒星的结构 251

第八章 恒星的早期演化 254

§8.1 恒星的形成 254

8.1.1 星际云的引力非稳定性 254

8.1.2 星际云中一气体球的引力非稳定性 260

8.1.3 碎裂过程 263

8.1.4 原恒星形成的模型计算 265

§8.2 主序前的演化 270

8.2.1 赫罗图中的Hayashi线 270

8.2.2 由Hayashi线到主序的演化 279

8.2.3 主序前恒星内部物理量变化特性 283

§8.3 主序 286

8.3.1 零龄主序 286

8.3.2 主序星的特性 287

8.3.3 主序带 292

8.3.4 其它主序 295

第九章 从主序开始的演化进程 299

§9.1 中等质量星的演化 300

9.1.1 主序阶段 301

9.1.2 跨越赫罗图中的空隙区 302

9.1.3 氦燃烧阶段 303

9.1.4 氦燃烧以后的演化 304

9.1.5 AGB阶段 305

9.1.6 几种可能的演化结局 306

§9.2 小质量星的演化 308

9.2.1 主序阶段 309

9.2.2 向巨星分支过渡 310

9.2.3 红巨星分支阶段 311

9.2.4 氦闪耀到零龄水平分支 312

9.2.5 AGB阶段 315

9.2.6 演化结局 316

§9.3 演化过程中的一些物理问题 316

9.3.1 Sch?nberg-Chandrasekhar极限 316

9.3.2 等温核收缩的特性 320

9.3.3 电子简并核收缩升温的临界质量 323

9.3.4 热核反应的非稳定性 326

9.3.5 AGB星、红巨星表面层的非稳定性与强大星风物质损失 333

9.3.6 对流超射对恒星演化的影响 337

§9.4 大质量星的演化 340

9.4.1 大质量星的赫罗图 340

9.4.2 星风物质损失对大质量星演化的影响 342

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 347

9.4.4 不同质量范围的大质量星的演化 349

第十章 恒星演化的最后阶段 353

§10.1 不同质量恒星的最后阶段 353

§10.2 白矮星 355

10.2.1 白矮星的结构理论—Chandrasekhar理论 355

10.2.2 外壳的结构 363

10.2.3 白矮星的冷却过程 366

§10.3 弱相互作用过程 370

10.3.1 中微子能量损失 370

10.3.2 光致蜕变过程 371

10.3.3 电子捕获过程 374

§10.4 超新星 376

10.4.1 超新星的分类 376

10.4.2 Ⅱ型超新星 378

10.4.3 Ⅰ型超新星 384

§10.5 中子星 391

第十一章 相互作用双星系统的演化 394

§11.1 洛希模型 394

11.1.1 洛希等势面 394

11.1.2 洛希瓣的临界半径 396

11.1.3 相互作用双星系统的分类 400

§11.2 双星系统的守恒演化 401

11.2.1 物质交换 401

11.2.2 角动量转换 403

11.2.3 轨道周期变化 404

11.2.4 几种不同情况的双星演化 406

11.2.5 演化结局 414

§11.3 大质量双星系统的非守恒演化 416

11.3.1 引言 416

11.3.2 潮汐效应和自转效应对星风物质损失率的影响 418

11.3.3 互相辐射效应对星风物质损失率的影响 419

11.3.4 星风造成的角动量损失 420

11.3.5 轨道周期的变化 421

11.3.6 辐射对洛希瓣及物质交换的影响 422

11.3.7 碰撞星风冲击波与X射线源 425

11.3.8 双星系统不因超新星爆炸而破坏的条件 429

11.3.9 形成有公共外壳系统的条件及外壳丢失后的周期 430

11.3.10 双星中的吸积与X射线辐射 433

11.3.11 演化成为WR＋O型双星系统 437

11.3.12 演化成为小质量X射线双星系统 441

11.3.13 演化成为大质量X射线双星系统 441

11.3.14 大质量X射线双星的演化结局 442

11.3.15 有碰撞星风冲激波存在的大质量双星的演化 445

§11.4 小质量双星系统的非守恒演化 446

11.4.1 小质量双星系统 446

11.4.2 小质量双星系统是非守恒的 448

11.4.3 推动小质量双星系统非守恒演化的几种可能机制 449

11.4.4 小质量双星系统的演化结局 454

第十二章 恒星振动 456

§12.1 脉动变星与恒星振动理论 456

§12.2 辐射流体力学方程组 457

12.2.1 引言 457

12.2.2 连续性方程 459

12.2.3 运动方程 460

12.2.4 气体能量方程 460

12.2.5 泊松方程 462

12.2.6 气体热力学方程 462

12.2.7 辐射动量方程 466

12.2.8 辐射能量方程 467

12.2.9 辐射热力学方程 467

12.2.10 辐射流体力学方程组 468

§12.3 线性化振动方程组 469

12.3.1 线性振动理论 469

12.3.2 欧拉扰动与拉格朗日扰动 470

12.3.3 线性振动方程组 473

12.3.4 扰动变量与时间和角度的关系 475

12.3.5 径向振动基本方程组 479

12.3.6 无量纲化非径向振动方程组 481

§12.4 恒星振动的性质 483

12.4.1 绝热近似 484

12.4.2 恒星振动的恢复力 485

12.4.3 非绝热效应的作用 489

12.4.4 振动波的传播性质 490

§12.5 边界条件与数值方法 497

12.5.1 边界条件 497

12.5.2 数值方法 505

§12.6 恒星振动的激发机制 508

12.6.1 振动非稳定性的判别条件 508

12.6.2 恒星振动的几种激发机制 514

§12.7 造父变星 520

§12.8 盾牌座8变星 525

§12.9 白矮变星 529

第十三章 恒星大气 534

§13.1 恒星大气模型 535

13.1.1 基本假设，基本方程组及各种大气模型概述 535

13.1.2 灰大气的温度分布 542

13.1.3 LTE大气模型 547

13.1.4 Non-LTE大气模型 565

13.1.5 Non-LTE大气模型与LTE大气模型计算结果的比较 597

§13.2 谱线理论 611

13.2.1 谱线轮廓与等值宽度 612

13.2.2 线吸收轮廓 615

13.2.3 Non-LTE多能级谱线计算 630

§13.3 运动大气中的辐射转移问题 634

13.3.1 引言 634

13.3.2 跟随运动参考系中的辐射转移方程 635

13.3.3 跟随运动参考系中辐射转移间题的求解方法 637

13.3.4 推广的Sobolev方法 652

§13.4 恒星大气理论的应用 657

13.4.1 获得有效温度，表面重力加速度和元素丰度的方法 657

13.4.2 恒星角直径，半径，光度，质量及自转速度的测定 665

参考文献 669