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目录 1

第一章 研究天体物理学的一条途径 1

1.1 获得天文学信息的渠道 4

1.2 X射线天文学：一门新兴学科的发展概况 7

1.3 物理学定律的合理建立 12

1.4 恒星的形成 14

1.5 恒星的演化 20

1.6 恒星和太阳系中化学元素的丰富度 31

1.7 太阳系的起源 37

1.8 星系和星系团的形成与演化 51

1.9 有关生命的若干问题 60

1.10 观测不到的天体 63

第二章 宇宙距离尺度 70

2.1 太阳系的大小 70

2.2 三角视差 70

2.3 分光视差 71

2.4 移动星团方法 71

2.5 威尔逊及巴普的方法 72

2.6 主星序重叠法 74

2.7 天琴RR型变星的亮度 75

2.8 造父变星的亮度 75

2.10 距离-红移关系 76

2.9 新星的亮度和HⅡ区 76

2.11 西利格法则及宇宙学中的计数 79

第三章 天体的动力学及其质量 85

3.1 万有引力 85

3.2 椭圆及圆锥曲线 89

3.3 中心力 90

3.4 引力二体问题 91

3.5 开普勒定律 93

3.6 引力常数的确定 98

3.7 质量的概念 99

3.8 惯性参考系——等效原理 102

3.9 引力红移及时间膨胀 103

3.10 时间的测量 105

3.11 脉冲星时间的利用 107

3.12 银河系自转 108

3.13 在平方反比律场中天体的散射 110

3.14 恒星阻力 112

3.15 维里定理 115

3.16 抵制潮汐分裂的稳定性问题 118

第四章 随机过程 125

4.1 随机事件 125

4.2 随机游动 126

4.3 分布函数、几率和平均值 131

4.4 随机定向杆的投影长度 132

4.5 分子运动 135

4.6 理想气体定律 138

4.7 辐射动力学 141

4.8 等温分布 143

4.9 大气密度 143

4.10 大气中粒子的能量分布 145

4.11 相空间 148

4.12 恒星的角直径 151

4.13 炽热天体内部及外部的光谱 153

4.14 玻耳兹曼方程及刘维定理 160

4.15 费米-狄拉克统计法 163

4.16 萨哈方程 167

4.17 平均值 169

4.18 热力学第一定律 170

4.19 等温过程和绝热过程 173

4.20 凝聚的形成及星际介质的稳定性 174

4.21 电离气体和恒星系集 177

第五章 光子和快速粒子 185

5.1 相对性原理 185

5.2 相对论术语 187

5.3 相对运动 190

5.4 四维矢量 196

5.5 光行差 198

5.6 动量、质量和能量 200

5.7 多普勒效应 203

5.8 微粒的坡印廷-罗伯逊阻力 204

5.9 在宇宙微波背景辐射场中的运动 206

5.10 高能粒子 209

5.11 高能碰撞 211

5.12 超光速粒子 213

5.13 强引力场 216

第六章 空间电磁过程 221

6.1 库仑定律及电介质位移 221

6.2 宇宙磁场 224

6.4 粒子的磁加速 226

6.3 欧姆定律和耗散作用 226

6.5 安培定律以及宇宙电流和磁场间的关系 228

6.6 磁镜、磁瓶和宇宙线粒子 228

6.7 麦克斯韦方程 232

6.8 波动方程 233

6.9 相速和群速 236

6.10 能密度、压力和坡印廷矢量 237

6.11 在稀薄电离介质中波的传播 239

6.12 法拉第旋转 243

6.13 慢运动电荷的光发射 246

6.14 无束缚电荷的光散射 253

6.15 星际微粒消光 257

6.16 等离子体辐射的吸收和发射 259

6.17 热射电源的辐射 265

6.18 同步加速辐射 267

6.19 同步加速辐射谱 270

6.20 康普顿效应和逆康普顿效应 274

6.21 宇宙尺度的同步加速发射和逆康普顿 279

效应 279

6.22 切仑可夫效应 281

第七章 天体物理学中的量子过程 287

7.1 原子系统对辐射的吸收和发射 287

7.2 原子系统的量子化 289

7.3 原子氢和类氢原子的光谱 293

7.4 电离氢的光谱 303

7.5 氢分子 306

7.6 光谱线中所包含的信息 310

7.7 选择定则 313

7.8 吸收线和发射线的轮廓 316

7.9 量子力学的跃迁几率 318

7.10 受激发射、相干过程及黑体辐射 327

7.11 受激发射和宇宙微波激射器 331

7.12 恒星的不透明度 334

7.13 恒星大气的化学组成——辐射转移问题 339

8.1 观测 347

第八章 恒星 347

8.2 恒星能量的来源 351

8.3 恒星模型所必须满足的要求 355

8.4 理论的数学方程表达式 357

8.5 弛豫时间 359

8.6 物态方程 363

8.7 光度 366

8.8 恒星内部的不透明度 368

8.9 对流转移 374

8.10 核反应的速率 377

8.11 基本粒子及其相互作用 381

8.12 恒星内的产能过程 384

8.13 赫罗图和恒星演化 395

8.14 从某些恒星的表面化学组成所观测到的、 398

有关恒星演化的证据 398

8.15 直接观测恒星内部核过程的可能性 404

8.16 初始温度为1010K的爆发天体中元素合成的可能性 407

8.17 致密星 410

8.18 白矮星 411

8.19 中子星和黑洞 417

8.20 恒星的脉动和自转 423

第九章 宇宙气体和尘埃 431

9.1 观测 431

9.2 斯特雷姆格伦球 441

9.3 冲击阵面与电离阵面 448

9.4 分子和微粒的形成 456

9.5 原始太阳星云中的凝聚过程 460

9.6 来自银河源的红外发射 462

9.7 恒星的形成 466

9.8 星际微粒的取向问题 470

9.9 宇宙磁场的起源 479

9.10 星际介质中的宇宙线粒子 484

9.11 X射线星系和类星体 491

第十章 宇宙的结构 499

10.1 有关宇宙的若干问题 499

10.2 宇宙的各向同性和均匀性 500

10.3 宇宙学原理 504

10.4 物质的创生 506

10.5 宇宙的均匀各向同性模型 508

10.6 测量宇宙的几何特性 514

10.7 宇宙的拓扑学 524

10.8 宇宙尺度上的动力学 525

10.9 几种简单的宇宙模型 526

10.10 奥伯斯佯谬 532

10.11 宇宙的地平线 535

10.12 具有物质和反物质的宇宙模型 539

10.13 星系的形成 543

10.14 自然界的常数是随时间变化的吗？ 553

10.15 时间箭头 559

第十一章 宇宙中的生命 570

11.1 引言 570

11.2 生物系统的热力学 570

11.3 自然界和实验室中的有机分子 574

11.4 地球上的生命起源 577

11.5 通讯和空间旅行 579

结束语 584

附录A 天文学名词 585

A.1 导言 585

A.2 太阳 586

A.3 太阳系 588

A.4 恒星系统和星系 593

A.5 恒星的亮度 598

A.6 恒星的分类 604

A.7 恒星的空间分布和运动速度 615

A.8 脉冲星、射电星和X射线源 617

A.9 类星射电源和类星体 621

A.10 光子和宇宙线粒子 623

附录B 天体物理常数 624

B.1 物理常数 624

B.2 天文常数 624

参考书目 627