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第一章 引言 1

1.1恒星物理学的内容和方法 1

1.1.1恒星的结构和演化理论 1

1.1.2恒星振动理论 1

1.1.3恒星大气理论 2

1.2由天文观测得到的一些重要规律 2

1.2.1赫罗图 2

1.2.2主序星的质光关系，质量半径关系 6

1.2.3恒星的光谱 7

第二章 辐射理论 13

2.1辐射场性质的宏观描述 13

2.1.1辐射强度 13

2.1.2辐射通量 15

2.1.3辐射场的能量密度 17

2.1.4辐射压 18

2.1.5半无穷平行平面层中的辐射场 19

2.2吸收系数，发射系数与散射系数 21

2.2.1辐射与恒星物质相互作用的微观过程 21

2.2.2吸收系数与光学深度 22

2.2.3发射系数，源函数 24

2.2.4散射系数的一般讨论 25

2.3黑体及其辐射 27

2.4辐射转移方程 30

2.4.1平面直角坐标系中的辐射转移方程 30

2.4.2平面坐标系中的辐射转移方程 30

2.4.3平面柱坐标系中的辐射转移方程 31

2.4.4辐射转移方程的通解 32

2.4.5平均辐射强度Jυ（τυ），辐射通量Fυ（τυ）以及K积分的表达式 34

2.4.6在τ？1时，辐射转移方程的渐近式 36

第三章 对流 39

3.1产生对流非稳定性的条件 39

3.1.1史瓦西（Schwarzschild）判据 40

3.1.2勒都（Ledoux）判据 42

3.2温度梯度，罗斯兰（Rosseland）平均不透明度 43

3.3混合程理论 47

3.3.1基本方程组 48

3.3.2基本方程组的解 52

3.4对流超射 54

3.5半对流 57

3.6流体动力学对流理论 58

第四章 物态方程 63

4.1热动平衡状态下的统计规律 63

4.1.1麦克斯韦速度公式 64

4.1.2玻耳兹曼公式 64

4.1.3萨哈公式 65

4.2萨哈公式的适用范围 67

4.3恒星内部的物态方程 68

4.3.1完全电离理想气体的物态方程 68

4.3.2部分电离理想气体的物态方程 73

4.3.3电子简并情况下的物态方程 78

4.3.4非理想气体的物态方程 87

4.4恒星大气的物态方程 90

4.4.1 LTE物态方程 91

4.4.2 Non-LTE物态方程 92

第五章 不透明度 98

5.1束缚—束缚跃迁过程的κij和aij 98

5.2束缚—自由跃迁过程的κik与aik 105

5.3自由—自由跃迁过程的κkk与akk 108

5.4散射过程的σe与ae 109

5.4.1汤姆孙散射 109

5.4.2康普顿散射 110

5.4.3在中性原子上的瑞利散射 110

5.4.4在氢分子上的瑞利散射 111

5.5几种原子的吸收截面和吸收系数 111

5.5.1氢的束缚—自由跃迁吸收系数 111

5.5.2氢的自由—自由跃迁吸收系数 112

5.5.3负氢离子（H￣） 113

5.5.4氦的束缚—自由跃迁吸收系数 114

5.5.5负氦离子 115

5.6几种主要吸收过程的不透明度近似公式 116

5.6.1束缚—自由过程 116

5.6.2自由—自由跃迁过程 117

5.6.3电子散射过程 117

第六章 热核反应 118

6.1原子聚合反应与能量产生 118

6.2热核反应 120

6.3反应速率 121

6.4核反应释放的能量Q 123

6.5化学组成的变化与核产能率 129

6.6关于〈συ） 131

6.6.1非共振反应 131

6.6.2共振反应 135

6.6.3恒星物理中的〈συ> 136

6.7电子屏蔽 136

6.8产能率ε与温度T的关系 142

6.9氢燃烧 144

6.10氦燃烧 151

6.11碳燃烧 153

6.12氖燃烧 154

6.13氧燃烧 155

6.14硅燃烧 156

6.15中微子能量损失 158

6.15.1电子对湮灭中微子过程 159

6.15.2光子中微子过程 160

6.15.3等离子体中微子过程 160

6.15.4轫致辐射中微子过程 161

第七章 恒星结构与演化模型 163

7.1恒星结构与演化模型计算的任务和基本假设 163

7.2基本方程组 164

7.2.1质量分布方程 164

7.2.2流体静力学平衡方程 164

7.2.3能量平衡方程 165

7.2.4能量传递方程 167

7.2.5化学组成变化方程 167

7.3物质函数与边界条件 169

7.4恒星结构模型的数值积分方法 171

7.4.1积分网点的选取与差分方程的建立 172

7.4.2拟合点及拟合点处的边界条件 173

7.4.3内部积分 175

7.4.4表面积分 179

7.4.5表面量与拟合点量间的关系，拟合程度的判别 181

7.5解的唯一性问题 183

7.6位力定理 183

7.6.1表面压强为零的情况 183

7.6.2表面压强不为零的情况 185

7.7时标 186

7.7.1动力学时标 186

7.7.2热时标（开尔文—亥姆霍兹时标） 188

7.7.3核时标 189

7.8一种最简单的恒星结构模型——多方模型 189

7.8.1 Emden微分方程 191

7.8.2解的特性 193

7.8.3由Emden微分方程的解确定恒星的结构 195

第八章 恒星的早期演化 197

8.1恒星的形成 197

8.1.1星际云的引力非稳定性 198

8.1.2星际云中气体球的引力非稳定性 202

8.1.3碎裂过程 204

8.2主序前的演化 206

8.2.1赫罗图中的Hayashi线 207

8.2.2由Hayashi线到主序的演化 214

8.2.3主序前恒星内部物理量变化特性 218

8.3主序 220

8.3.1零龄主序 220

8.3.2主序星的特性 221

8.3.3主序带 225

8.3.4其他主序 228

第九章 从主序开始的演化进程 231

9.1中等质量星的演化 232

9.1.1主序阶段 232

9.1.2跨越赫罗图中的空隙区 234

9.1.3氦燃烧阶段 234

9.1.4氦燃烧以后的演化 235

9.1.5 AGB阶段 236

9.1.6几种可能的演化结局 237

9.2小质量星的演化 238

9.2.1主序阶段 238

9.2.2向巨星分支过渡 241

9.2.3红巨星分支阶段 241

9.2.4氦闪耀到零龄水平分支 242

9.2.5 AGB阶段 244

9.2.6演化结局 245

9.3演化过程中的一些物理问题 245

9.3.1 Sch？nberg-Chandraseknhar极限 246

9.3.2等温核收缩的特性 248

9.3.3电子简并核收缩升温的临界质量 251

9.3.4热核反应的非稳定性 254

9.3.5对流超射对恒星演化的影响 260

9.4大质量星的演化 262

9.4.1大质量星的赫罗图 263

9.4.2星风物质损失对大质量星演化的影响 264

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 267

9.4.4不同质量范围的大质量星的演化 270

9.5转动恒星的演化 272

9.5.1离心力效应 273

9.5.2子午环流与剪切湍流效应 275

9.6有磁场的恒星演化 277

9.6.1基础知识 277

9.6.2恒星中磁场产生机理 281

9.6.3有磁场和转动的恒星结构方程 285

9.6.4角动量迁移和化学元素迁移 286

9.6.5星风磁滞效应 288

第十章 恒星演化的最后阶段 289

10.1不同质量恒星的最后阶段 289

10.1.1初始质量 289

10.1.2物质损失或物质吸积 290

10.2白矮星 290

10.2.1白矮星的结构理论——Chandrasekhar理论 291

10.2.2外壳的结构 298

10.2.3白矮星的冷却过程 300

10.3弱相互作用过程 303

10.3.1中微子能量损失 304

10.3.2光致蜕变过程 304

10.3.3电子捕获过程 307

10.4超新星 308

10.4.1超新星的分类 308

10.4.2Ⅱ型超新星 311

10.4.3Ⅰ型超新星 315

10.5中子星 320

10.5.1中子星的形成 321

10.5.2中子星内部的物质组成与密度分布 322

10.5.3中子星的结构方程和基本参数 324

10.5.4中子星的冷却过程 325

10.5.5脉冲星 326

第十一章 相互作用双星系统的演化 334

11.1洛希模型 334

11.1.1洛希等势面 334

11.1.2洛希瓣的临界半径 336

11.1.3相互作用双星系统的分类 339

11.2双星系统的守恒演化 340

11.2.1物质交换 340

11.2.2角动量转换 342

11.2.3轨道周期变化 342

11.2.4几种不同情况的双星演化 344

11.2.5演化结局 351

11.3大质量双星系统的非守恒演化 352

11.3.1引言 352

11.3.2潮汐效应和自转效应对星风物质损失率的影响 353

11.3.3互相辐射效应对星风物质损失率的影响 355

11.3.4星风造成的角动量损失 356

11.3.5轨道周期的变化 356

11.3.6辐射对洛希瓣及物质交换的影响 357

11.3.7碰撞星风冲激波与X射线源 359

11.3.8双星系统不因超新星爆炸而破坏的条件 362

11.3.9形成有公共外壳系统的条件及外壳丢失后的周期 364

11.3.10双星中的吸积与X射线辐射 366

11.3.11演化成为WR＋O型双星系统 369

11.3.12演化成为小质量X射线双星系统 372

11.3.13演化成为大质量X射线双星系统 373

11.3.14大质量X射线双星的演化结局 373

11.4小质量双星系统的非守恒演化 375

11.4.1小质量双星系统 375

11.4.2小质量双星系统是非守恒的 377

11.4.3推动小质量双星系统非守恒演化的几种可能机制 377

11.4.4小质量双星系统的演化结局 378

11.5转动双星的演化 378

11.5.1等势面，等价球 379

11.5.2结构方程组 380

11.5.3化学元素的变化 382

11.5.4物质交换条件 383

11.5.5系统转动角速度变化和两子星间的轨道距离变化 383

11.6相接双星的演化 384

11.6.1物质交换过程 385

11.6.2能量交换过程 385

11.6.3相接双星的结构 386

11.6.4外拉格朗日点的物质和角动量损失 387

11.6.5相接双星轨道参量变化 387

第十二章 恒星振动 389

12.1脉动变星与恒星振动理论 389

12.2基本方程组 389

12.2.1引言 389

12.2.2连续性方程 390

12.2.3运动方程 391

12.2.4能量方程 391

12.2.5泊松方程 392

12.2.6热力学方程 392

12.2.7能量传递方程 396

12.2.8基本方程组 396

12.3线性化振动方程组 397

12.3.1线性振动理论 397

12.3.2欧拉扰动与拉格朗日扰动 398

12.3.3线性振动方程组 400

12.3.4扰动变量与时间和角度的关系 401

12.3.5径向振动基本方程组 405

12.3.6无量纲化非径向振动方程组 406

12.4恒星振动的性质 407

12.4.1绝热近似 407

12.4.2恒星振动的恢复力 408

12.4.3振动波的传播性质 409

12.5边界条件与数值方法 415

12.5.1边界条件 415

12.5.2数值方法 421

12.6恒星振动的激发机制 423

12.6.1振动非稳定性的判别条件 423

12.6.2恒星振动的几种激发机制 428

12.7造父变星 431

12.8盾牌座δ变星 435

12.9白矮变星 438

第十三章 恒星大气 442

13.1恒星大气模型 442

13.1.1基本假设，基本方程组及各种大气模型概述 442

13.1.2灰大气的温度分布 449

13.1.3 LTE大气模型 453

13.1.4 Non-LTE大气模型 468

13.1.5 Non-LTE大气模型与LTE大气模型计算结果的比较 495

13.2谱线理论 508

13.2.1谱线轮廓与等值宽度 509

13.2.2线吸收轮廓 511

13.2.3 No-LTE多能级谱线计算 524

13.3运动大气中的辐射转移问题 527

13.3.1引言 527

13.3.2跟随运动参考系中的辐射转移方程 528

13.3.3跟随运动参考系中辐射转移问题的求解方法 530

13.3.4推广的Sobolev方法 543

13.4恒星大气理论的应用 547

13.4.1获得有效温度、表面重力加速度和元素丰度的方法 547

13.4.2恒星角直径、半径、光度、质量及自转速度的测定 554

参考文献 556