绪论 1
0.1 探索宇宙是人类永恒的欲望 1
0.2 天文学与人类社会发展的关系 3
0.3 天文学的研究对象 5
0.4 天文学的分支学科和研究方法 6
第1章 宇宙概观 9
1.1 地月系 9
1.1.1 地球和月球 9
1.1.2 地球是太阳系中唯一适宜生命繁衍的星球 11
1.1.3 地球的形体和地月系年龄 13
1.1.4 地球的内部结构和三大冰期 16
1.1.5 月相 17
1.1.6 地球自转在地球上留下的蛛丝马迹 21
1.2 太阳系 23
1.2.1 尺度概念 23
1.2.2 太阳 26
1.2.3 八大行星 30
1.2.4 太阳系的物质分布 35
1.3 恒星世界 36
1.3.1 数量和名称 36
1.3.2 运动和距离 38
1.3.3 体积和质量 39
1.4 银河系及河外星系 40
1.4.1 银河与银河系 40
1.4.2 河外星系 42
1.4.3 星系以上的四级天体系统 42
第2章 天球坐标系 44
2.1 建立球面坐标的基本原则 44
2.1.1 天球 44
2.1.2 球面的几何性质 44
2.1.3 建立球面坐标的三个条件 45
2.2 三种常用的天球坐标系 46
2.2.1 地平坐标系 46
2.2.2 赤道坐标系 47
2.2.3 黄道坐标系 48
2.3 天体的周日视运动 48
2.3.1 不同纬度处天球的旋转 48
2.3.2 天体中天和永不升落的天体 49
2.3.3 天体的赤道坐标与地平坐标的换算 50
2.3.4 天体的赤道坐标与黄道坐标的换算 51
2.4 太阳的周年视运动 52
2.4.1 太阳周年视运动是地球公转的反映 52
2.4.2 太阳周年视运动中黄经的变化 53
2.4.3 不同纬度处太阳视运动的轨迹 54
2.4.4 日地距离与四季冷暖变化的原因 55
2.5 天球赤道坐标系本身的运动 56
2.5.1 岁差与地球自转轴进动 56
2.5.2 岁差产生的后果 58
2.5.3 章动 59
2.5.4 黄赤交角的变化与地球极移 59
2.6 太阳系行星和卫星上的天球坐标系 60
2.6.1 月球上的星空 60
2.6.2 行星上的恒星和太阳视运动 62
2.6.3 行星上的四季和昼夜长短 65
2.6.4 其他卫星和冥王星的情况 67
第3章 时间计量序列 68
3.1 恒星时与平太阳时 68
3.1.1 恒星时 68
3.1.2 平太阳时 68
3.2 区时与世界时 70
3.2.1 地方时与区时 70
3.2.2 世界时与国际日期变更线 71
3.2.3 时间与地理经度的关系 71
3.3 恒星时与平时的换算 71
3.3.1 时间间隔的换算 71
3.3.2 时刻的换算 72
3.3.3 天体时角的换算 73
3.4 历法 74
3.4.1 现行公历 74
3.4.2 中国农历 75
3.4.3 纪年和儒略日 77
3.4.4 干支纪法 77
3.5 黄道13星座与星座算命 82
3.6 现代时间服务工作 85
3.6.1 时间计量的现代概念 85
3.6.2 国际时间服务 85
3.6.3 协调世界时 86
第4章 行星系统 88
4.1 IAU决议：太阳系行星的定义 88
4.1.1 IAU的新决议 88
4.1.2 行星发现简史 89
4.1.3 IAU大会上的讨论 89
4.1.4 IAU新决议的历史价值 90
4.2 万有引力定律和行星运动方程 91
4.2.1 万有引力定律 91
4.2.2 二体问题的微分方程 92
4.2.3 开普勒行星运动定律 93
4.2.4 多体问题与摄动方法简介 94
4.2.5 拉格朗日平动点 96
4.2.6 摄动力、潮汐现象和洛希极限 98
4.3 行星运动轨道和视运动规律 101
4.3.1 轨道根数 101
4.3.2 行星的视运动规律 104
4.3.3 日食和月食 108
4.4 行星际飞行器的轨道问题 117
4.4.1 二体问题中速度与轨道的关系 117
4.4.2 三种宇宙速度的计算 118
4.4.3 行星际飞行器的轨道设计 119
4.4.4 定点通信卫星的特殊轨道和发射过程 120
4.5 太阳系小天体 121
4.5.1 小行星 121
4.5.2 彗星 127
4.5.3 海外天体 134
4.5.4 流星和陨石 137
第5章 恒星 141
5.1 恒星物理方法 141
5.1.1 电磁波谱和天文大气窗口 141
5.1.2 恒星的亮度、星等、光度 144
5.1.3 恒星光度测量 146
5.1.4 恒星的光谱和分光测量 148
5.1.5 恒星物理研究与量子力学 151
5.2 恒星的位置及运动参数 156
5.2.1 恒星的位置 156
5.2.2 恒星的运动参数 158
5.3 主星序 160
5.3.1 光谱型 160
5.3.2 赫罗图——光谱光度图 162
5.3.3 主序星 163
5.4 双星 164
5.4.1 双星的发现 164
5.4.2 食双星 166
5.4.3 分光双星和密近双星 166
5.4.4 由双星测定恒星的质量 169
5.5 星团、星云、星际物质 170
5.5.1 星团 170
5.5.2 星云 172
5.5.3 星际物质 178
5.6 不稳定恒星 179
5.6.1 脉动变星 180
5.6.2 非径向脉动与特殊变星 183
5.6.3 耀星、新星和超新星 186
第6章 星系 193
6.1 宇宙岛之争 193
6.2 星系的分类 195
6.2.1 椭圆星系 195
6.2.2 旋涡星系 195
6.2.3 棒旋星系 196
6.2.4 不规则星系 196
6.3 星系红移和哈勃常数 202
6.4 星系的质量和距离 206
6.5 本星系群 211
6.6 星系团和超星系团 218
6.7 活动星系 222
6.7.1 射电星系 222
6.7.2 爆发星系 224
6.7.3 塞佛特星系 225
6.7.4 蝎虎座BL型天体 226
6.7.5 互扰星系 228
第7章 当代天文学新视野 232
7.1 从光学望远镜到全波段天文学 232
7.1.1 望远镜的功能 232
7.1.2 天文光学望远镜的类型 234
7.1.3 天文光学望远镜的制造简史 236
7.1.4 大型光学望远镜的技术限制 237
7.1.5 全波段天文学 238
7.2 20世纪90年代以后的大型天文光学望远镜 239
7.2.1 美国的凯克（Keck Ⅰ和Keck Ⅱ）10米望远镜 239
7.2.2 欧洲南方天文台甚大望远镜 240
7.2.3 双子星座望远镜 241
7.2.4 口径11米光谱巡天望远镜 241
7.2.5 日本的昴星团望远镜 242
7.2.6 美-意-德大双筒望远镜 242
7.2.7 南非大望远镜 243
7.2.8 西班牙大望远镜 243
7.3 20世纪90年代以后的大型天文射电望远镜 244
7.3.1 美国甚长基线阵 247
7.3.2 美国绿堤射电望远镜 247
7.3.3 英国微波联线干涉网 247
7.3.4 欧洲甚长基线干涉网 248
7.3.5 印度巨型米波射电望远镜阵 248
7.3.6 欧洲的低频微波阵 248
7.3.7 阿塔卡玛大毫米波/亚毫米波阵 249
7.3.8 其他几个毫米波/亚毫米波阵 250
7.4 空间天文探测设备 252
7.4.1 苏联的载人飞行和月球探测 252
7.4.2 美国的阿波罗登月行动 253
7.4.3 水手号和海盗号探测器 254
7.4.4 先驱者和旅行者的行星探测 255
7.4.5 哈勃空间望远镜 255
7.4.6 伽利略号、朱诺号木星探测器和卡西尼号土星探测器 257
7.4.7 信使号的水星探测 259
7.4.8 新一轮的火星探测 259
7.4.9 20世纪90年代以后轨道上的其他天文探测设备 262
7.5 21世纪的天文望远镜计划 265
7.5.1 新一代空间望远镜 265
7.5.2 星座式X射线天文台 265
7.5.3 大型综合巡天望远镜 266
7.5.4 30米口径地面光学望远镜 266
7.5.5 美-加-澳42米大望远镜 267
7.5.6 先进空地射电干涉仪 268
7.5.7 费米γ射线空间望远镜 268
7.5.8 太阳动力学天文台和帕克太阳探测器 268
7.5.9 空间激光干涉仪 269
7.5.10 开普勒类地行星探测飞船 269
7.5.11 类地行星搜寻者 270
7.5.12 欧洲的新天体测量卫星 270
7.5.13 欧洲的地面大光学望远镜计划 271
7.5.14 欧洲的赫歇尔望远镜和普朗克望远镜 272
7.5.15 口径16米空间望远镜 273
7.5.16 平方千米阵列射电望远镜SK A 273
7.6 中国的现代天文望远镜建设 274
7.6.1 郭守敬望远镜LAMOST 276
7.6.2 空间太阳望远镜SST 277
7.6.3 500米口径球面射电望远镜FAST 278
7.6.4 悟空号暗物质探测卫星DAMPE 279
7.6.5 慧眼号硬X射线调制望远镜HXMT 280
7.6.6 21厘米微波阵列望远镜21CMA 280
7.6.7 明安图射电频谱日像仪MUSER 281
7.6.8 天马65米射电望远镜TMRT和奇台110米射电望远镜QTT 282
7.6.9 嫦娥号探月工程 283
7.6.10 中国南极天文计划与建设 286
7.6.11 中国其他正在推进的大望远镜计划 290
第8章 20世纪60年代天文学四大发现 291
8.1 脉冲星 291
8.2 类星体 298
8.2.1 发现 298
8.2.2 类星体的空间分布 300
8.2.3 红移有没有极限 301
8.2.4 红移量本质之争 304
8.2.5 类星体到底是什么 305
8.3 3开宇宙背景辐射 307
8.4 星际有机分子 312
第9章 恒星的能源和演化机制 317
9.1 恒星的能源 317
9.1.1 爱丁顿的难题 317
9.1.2 原子的内部结构 318
9.1.3 夸克、中微子和反物质 319
9.1.4 质子-质子反应和碳-氮-氧循环 322
9.1.5 太阳中微子失踪悬案 325
9.1.6 来自人造核反应堆和宇宙极高能“加速器”的中微子 327
9.2 主序和主序前期 329
9.2.1 主序星的理论模型 329
9.2.2 不同质量的主序星 332
9.2.3 主序前的情况 334
9.2.4 恒星早期演化框图 338
9.3 主序后的演化 338
9.3.1 氦后元素的热核反应 338
9.3.2 小质量恒星的晚期演化 340
9.3.3 中等质量恒星的晚期演化 344
9.3.4 大质量恒星的晚期演化 344
9.3.5 密近双星的演化 345
9.3.6 两类超新星 346
9.4 恒星演化的最后结局 347
9.4.1 简并 347
9.4.2 两个重要的极限 349
9.4.3 恒星晚期演化框图 350
9.4.4 球状星团的年龄 350
9.4.5 泡利不相容原理与电子在原子中的运动状态 351
第10章 黑洞 354
10.1 黑洞的数学模型 354
10.2 黑洞的物理机制 356
10.3 黑洞的奇妙性质 357
10.3.1 视界 357
10.3.2 引潮力 357
10.3.3 时空特性 358
10.3.4 时间冻结 358
10.3.5 黑洞无毛和黑洞蒸发 360
10.3.6 旋转黑洞造成的时空漩涡 361
10.3.7 黑洞与黑洞之间的碰撞 362
10.4 黑洞的天文探测 363
10.5 巨型黑洞、微型黑洞和中等质量黑洞 367
10.6 活动星系核和类星体的能源机制 374
10.7 人类第一张巨型黑洞的真实照片 376
10.8 宇宙深处的γ射线暴 380
10.9 引力透镜 386
10.10 引力波 392
10.11 黑洞奇点、白洞和虫洞 399
第11章 地外文明 404
11.1 生命的含义与生命起源概述 404
11.2 地外生命存在的科学依据 406
11.2.1 前提 406
11.2.2 生命存在的环境条件 407
11.2.3 有关地外生命的观测和实验 408
11.3 地外文明探索的艰巨性 409
11.4 已做出的探测努力 412
11.4.1 系外行星的探测 412
11.4.2 Kepler探测器对系外行星的探测 420
11.4.3 信号的监听与发送 427
11.5 太阳系内的地外生命问题 430
11.5.1 月球水冰的发现 430
11.5.2 对火星生命的探测 430
11.5.3 对木星、土星及其卫星的考察 432
11.6 关于UFO现象 433
第12章 宇宙模型理论 436
12.1 宇宙学和宇宙学原理 436
12.2 牛顿静态宇宙模型 437
12.3 爱因斯坦有限无界宇宙模型 439
12.4 伽莫夫的大爆炸宇宙模型 445
12.5 稳恒态宇宙模型 447
12.6 标准的大爆炸宇宙模型 448
12.6.1 化学元素的演化史 448
12.6.2 物质粒子的产生机制 449
12.6.3 标准宇宙模型的宇宙进程 451
12.6.4 标准宇宙模型的观测验证 454
12.6.5 重子声学振荡BAO 460
12.6.6 我们实际看到的宇宙空间有多大？ 464
12.6.7 关于16亿：1和（10亿+1）：10亿 466
12.7 宇宙极早期的暴胀模型 469
12.7.1 视界疑难 469
12.7.2 平直性疑难 470
12.7.3 磁单极疑难 472
12.7.4 暴胀模型对疑难的化解 472
12.8 21世纪的两朵乌云——暗物质和暗能量 475
12.8.1 开宇宙和闭宇宙 475
12.8.2 21世纪的第一朵乌云——暗物质 478
12.8.3 21世纪的第二朵乌云——暗能量 491
12.8.4 红移与距离的关系 498
12.8.5 斯优尼亚耶夫-泽尔多维奇效应 500
12.9 对称与破缺，奇点问题 500
参考书目 506
附录 507
附录1星座表 507
附录2梅西耶（Messier）天体表 508
附录3最亮的21颗恒星 511
附录4太阳附近的恒星（近于12光年） 512
附录5中国古代的星空划分 513
附录6古代中国的岁名、十二次等和西方古代的黄道十二宫 513
附录7部分亮星的中国星名 513
附录8天文常数系统 514
附录9天文学常用的物理常数 515
附录10角度·时间·距离 515
附录11太阳·月球·地球 516
附录12平时0时的恒星时S0表 517
附录13八大行星表 518
附录14银河系的基本参量 518
第一版后记 520
第五版后记 521