第一章 绪论 1
1.1 宇宙概观 1
1.太阳系 2
2.恒星 2
3.星际物质 3
4.星系 4
5.宇宙 4
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
第二章 天体物理中的辐射过程 25
2.1 辐射转移理论 25
1.描述辐射场的物理量 25
2.发射系数、吸收系数和爱因斯坦概率系数 27
3.辐射转移方程 30
2.2 热辐射 33
1.黑体辐射 33
2.普朗克定律的特性 33
2.3 回旋辐射、同步加速辐射及曲率辐射 35
1.回旋辐射 35
2.同步加速辐射 37
3.曲率辐射 43
1.康普顿散射 44
2.4 逆康普顿散射 44
2.逆康普顿散射 46
2.5 切连科夫辐射 49
第三章 天体物理观测方法和天体参数的测定 52
3.1 获得天体信息的渠道 52
1.电磁辐射 52
2.宇宙线 53
3.中微子 53
4.引力波 54
3.2 信息的收集和观测视野的扩展 55
3.3 天文望远镜和辐射探测器 59
1.天文望远镜 59
2.LAMOST 望远镜 60
3.辐射探测器 62
3.4 天体的光度测量 64
1.星等 64
2.测光系统 65
3.色指数和热改正 66
4.星际消光、星际红化和色余 67
3.5 天体的谱分析 68
1.天体物理光谱分析 69
2.恒星的光谱分类 71
3.河外特殊天体光谱分类 73
3.6 射电天文方法 76
1.射电天文的早期发展和成就 76
2.射电望远镜 77
3.射电天文测量 79
1.红外天文卫星(IRAS)和国际紫外探险者(IUE) 82
3.7 空间天文方法 82
2.X 射线天文和γ射线天文观测 83
3.哈勃空间望远镜(HST) 85
3.8 天体的距离 86
1.视差 87
2.分光视差法 88
3.威尔逊-巴普法 88
4.星群视差法 89
5.主星序重叠法 89
7.谱线红移和哈勃定律 90
6.变星测距 90
3.9 恒星的大小 92
3.10 天体的质量 94
1.恒星质量的测定 94
2.星系质量的测定 97
3.星系团的质量 101
3.11 天体的年龄和宇宙的年龄 102
1.赫罗图法 102
2.核纪年法 103
3.宇宙年龄 104
第四章 太阳物理 105
4.1 太阳概述 106
1.太阳的质量和半径 106
2.太阳常量和太阳光度 106
3.太阳大气分层 107
4.太阳作为一颗恒星的基本参量 107
4.2 太阳的结构：内部和光球 108
1.太阳的内部 110
2.太阳中微子问题 113
3.光球 117
4.米粒组织和振荡 120
4.3 等离子体物理和磁流体力学基本原理 121
1.等离子体的特征 121
2.粒子的轨道理论 122
3.磁流体力学基础 124
4.太阳磁发电机理论 127
4.4 太阳活动 128
2.活动区 129
1.太阳活动和磁场 129
3.太阳黑子 130
4.耀斑 132
4.5 日地关系 141
1.缓变型太阳活动及其影响 143
2.爆发型太阳活动及其影响 144
3.空间天气学 145
第五章 恒星的结构和演化 147
5.1 恒星的观测特性 148
1.星团 149
5.2 星团和赫罗图 149
2.星协 150
3.赫罗图 150
4.星团的赫罗图 153
5.3 恒星演化概述 156
1.恒星演化进程概貌 156
2.恒星的最后归宿 158
5.4 恒星演化的时标 159
1.自由下落时标 159
3.爱因斯坦时标 160
2.开尔文-亥姆霍兹(K-H)时标 160
1.物质凝聚和恒星形成 161
5.5 恒星形成和早期演化 161
2.动力学方程线性化和金斯判据 162
3.旋转的影响 164
4.孤立星云的坍缩 165
5.磁场的影响 166
6.赫罗图中的林忠四郎线 166
5.6 恒星结构的基本方程 169
1.辐射传能 172
5.7 恒星内部物理状态 172
2.对流传能 174
3.物态方程 176
4.不透明度 177
5.能源 181
5.8 各种质量恒星的演化 187
1.理论 H-R 图 187
2.主序星的特性 188
3.低质量星的演化 190
4.大质量星的演化 193
5.9 恒星演化的重点问题 197
1.球状星团的高龄 198
2.褐矮星和破碎与凝聚过程的极限 199
3.M 型星的质量损失 199
4.蓝超巨星的 CNO 和超新星的前身星 199
5.银心中恒星的性质 199
7.星暴星系的恒星特征 200
8.本星系群中的大质量星 200
6.类星体和活动星系核(AGN)的化学组成 200
9.星系中恒星的核聚变和超新星类型 201
5.10 超新星 201
1.观测特性 202
2.Ⅱ型超新星 212
3.Ⅰ型超新星 216
4.核合成 220
第六章 致密星 222
6.1 致密星的形成 222
1.白矮星理论简史 224
2.多方球 224
6.2 白矮星 224
3.钱德拉塞卡质量极限 227
4.理论与观测的比较 228
6.3 中子星 230
1.历史 230
2.物态方程和中子星模型 231
6.4 脉冲星 234
1.发现和证认为中子星 234
2.观测特性 236
3.脉冲星表和常用导出量 237
4.色散量 240
5.脉冲星磁偶极模型 241
6.脉冲星的辐射机制 243
6.5 黑洞 248
1.爱因斯坦引力论 248
2.黑洞 251
3.黑洞热力学 253
4.黑洞可发出辐射 254
1.洛希瓣和密近双星分类 255
6.6 密近双星 255
2.X 射线源的双星模型 257
3.X 射线双星的起源 258
6.7 X 射线源和 X 射线爆 261
1.研究简况 261
2.X 射线脉冲双星 262
3.X 射线爆 267
(1)Ⅰ型 X 射线爆 267
1.γ射线天文学 269
6.8 γ射线天文学和γ射线爆 269
(2)Ⅱ型 X 射线爆 269
2.γ射线爆 271
6.9 吸积 274
1.致密天体的吸积盘 275
2.吸积盘基本理论 276
第七章 星际物质 283
7.1 星际尘埃和星际气体的发现 284
7.2 分子云和恒星形成 286
1.分子云的特征 287
2.太阳周围的分子云 288
3.暗分子云 288
4.分子云和年青恒星在银河系内的分布 290
7.3 气体星云在各波段的表现形式 292
1.光学观测 292
2.射电观测 295
3.红外观测 296
4.紫外、X 射线和γ射线观测 297
2.电离和复合 299
1.辐射转移 299
7.4 星际气体的物理过程 299
3.能量损失机制 302
7.5 星际尘埃 305
1.尘埃的光学特性 305
2.尘埃的物理特性 307
7.6 星际气体动力学过程 311
1.星际空间中的激波 311
2.星云的运动 315
1.恒星的死亡 322
7.7 恒星和星际物质的相互作用 322
2.恒星的诞生 323
第八章 银河系 328
8.1 银河系概貌和基本参量 329
1.观测证据 329
2.银道坐标系 332
8.2 恒星的分布 333
1.恒星计数 333
3.高光度星和星团 336
2.光度函数 336
4.星族 338
5.银河系质量的估算 338
8.3 银河系的自转和恒星运动 340
1.恒星运动的组成部分 340
2.恒星的空间运动 342
3.本地静止标准(LSR) 343
4.银河系的自转 345
5.银河系自转曲线和质量 349
8.4 旋臂结构 351
8.5 银核和银心 354
第九章 河外星系 358
9.1 河外星系 359
1.沙普利-柯蒂斯论争 359
2.星系的分类 362
3.星系的光度和光谱 367
4.星系的非光学窗口 371
5.光度函数 373
6.星系的表面亮度 375
7.星系类型的统计分析 379
8.星系中的磁场 380
9.2 星系的质量 382
1.星系质量的确定 382
2.星系的质量光度比 383
9.3 星系的化学演化 384
9.4 星系的距离 385
9.5 本星系群 387
1.本星系群概况 387
2.麦哲伦云 390
9.6 活动星系 392
1.活动星系的分类 393
2.活动星系观测到的性质 394
9.7 活动星系核 401
1.活动星系核的分类 402
2.活动星系核的能源——巨型黑洞吸积模型 407
3.活动星系核的统一模型 410
9.8 类星体 412
1.类星体的发现 412
2.观测特征 414
3.光度函数 415
4.红移的争论 417
9.9 星系团 419
1.互扰星系 419
2.合并星系(Mergers) 420
3.星系团分类 422
4.几个著名的星系团 424
第十章 宇宙学 426
10.1 现代宇宙学的三大基石 427
1.哈勃膨胀(星系整体退行) 427
2.微波背景辐射 428
3.轻元素的合成 429
10.2 宇宙学原理与罗伯逊-沃尔克度规 430
1.宇宙学原理 430
2.罗伯逊-沃尔克度规 430
10.3 宇宙学红移与哈勃膨胀 433
1.宇宙学红移 433
2.哈勃定律 434
3.时间膨胀现象 435
1.弗里德曼方程 437
10.4 标准宇宙学模型 437
2.宇宙学的基本参量 439
3.物质为主的宇宙的动力学解 441
4.距离-红移关系 445
10.5 宇宙简史 447
1.温度-时间-红移关系 447
2.宇宙演化简史 448
10.6 宇宙原初核合成 449
1.宇宙早期热力学 450
2.BBN 的理论计算 451
3.理论与实测的比较 454
4.BBN 在天体物理和基础物理中的应用 455
10.7 宇宙微波背景辐射 456
1.最后散射面 456
2.微波背景辐射的角分布 457
3.宇宙微波背景辐射的各向异性的观测 459
10.8 宇宙大尺度结构 461
1.宇宙中的暗物质问题 461
2.结构形成 465
习题(2～10章) 472
参考文献 481
附录 489
1.物理和天体物理常量(数) 489
2.25颗亮星星表 490
3.天文坐标系 491
4.梅西叶星表 492
5.地面大型天文光学望远镜 496
6.高能天体物理简史 496
人名译名对照表 498