第1章 宇宙起源与大爆炸学说 1
1.1人类对宇宙的认识 1
1.1.1古代的宇宙说 1
1.1.2地心说 2
1.1.3日心说 3
1.1.4从太阳系到广阔的恒星世界 5
1.1.5有限还是无限 6
1.1.6无限和静态宇宙引发的佯谬 6
1.2膨胀的宇宙 7
1.2.1现代宇宙学的诞生 7
1.2.2多普勒效应、红移和紫移 9
1.2.3发现宇宙膨胀、哈勃定律 10
1.3宇宙大爆炸 12
1.3.1字宙之始——α、β、γ 12
1.3.2宇宙学原理 12
1.3.3热大爆炸模型（标准宇宙模型） 12
1.3.4支持大爆炸理论的证据 14
1.3.5标准宇宙模型的疑难 15
1.3.6非标准宇宙模型 15
1.4宇宙的未来 16
1.5至大和至小的汇合 17
综合练习 18
一、选择填空 18
二、思考问答 20
第2章 恒星世界 21
2.1恒星的性质 21
2.1.1恒星距离的度量 21
2.1.2恒星的概念 22
2.1.3体积、质量及密度的差异 24
2.1.4恒星的星等和光度 25
2.1.5恒星的运动 25
2.1.6恒星的能源 26
2.2恒星和星座 26
2.2.1何为星座 26
2.2.2斗转星移话北斗星 27
2.2.3星座知多少 28
2.3星系和星系团 28
2.3.1银河系 29
2.3.2星系及分类 31
2.3.3星系的特征 32
2.3.4星系群、星系团、超星系团 32
2.3.5恒星世界的层次结构 33
2.4恒星的诞生与演化 33
2.4.1赫罗图 34
2.4.2恒星的演化与分类 35
2.4.3超新星爆发 39
2.4.4变星 40
2.5宇宙奇观 42
2.5.1宇宙空洞及宇宙长城 42
2.5.2类星体和γ射线暴 43
2.5.3绚丽的星云 44
综合练习 46
一、选择填空 46
二、思考问答 47
第3章 黑洞探秘 48
3.1科学家的预言 48
3.1.1拉普拉斯等人预言的黑洞 48
3.1.2史瓦西预言的黑洞 49
3.1.3两种力量的较量 51
3.1.4奥本海默极限 51
3.2黑洞的观测与发现 51
3.2.1观测黑洞的方法 51
3.2.2黑洞候选者 52
3.2.3致密恒星（黑洞）的喷流 54
3.3黑洞的类型 55
3.3.1史瓦西黑洞（基态的黑洞） 55
3.3.2克尔黑洞（旋转的黑洞） 56
3.3.3雷斯勒-诺斯特朗姆黑洞（带电的黑洞） 56
3.3.4克尔-纽曼黑洞（旋转而带电的黑洞） 57
3.3.5超级大黑洞（星系级巨型黑洞） 57
3.3.6原始黑洞 59
3.3.7微质量黑洞 60
3.4白洞、虫洞 60
综合练习 62
一、选择填空 62
二、思考问答 63
第4章 太阳系 64
4.1太阳 65
4.1.1熊熊烈焰百亿年 65
4.1.2太阳能量的来源 66
4.1.3太阳的结构与成分 66
4.2地球 69
4.2.1概况 69
4.2.2地球的磁场 70
4.2.3熔岩、大陆与板块 70
4.2.4自转、公转与四季变换 71
4.2.5海洋与气候 71
4.3月球 72
4.3.1概况 72
4.3.2物理特征 73
4.3.3月球的表面 74
4.3.4月球上的水 75
4.3.5月球的产生 75
4.4类地行星 76
4.4.1水星 77
4.4.2金星 79
4.4.3火星 81
4.5类木行星 84
4.5.1木星 84
4.5.2土星 86
4.5.3天王星 88
4.5.4海王星 89
4.6矮行星 90
4.6.1冥王星 91
4.6.2冥卫卡戎 92
4.6.3新发现的冥外小行星 93
4.6.4国际天文学联合会对大行星、矮行星和太阳系小天体的定义 96
4.7小行星带 96
4.7.1提丢斯-波德定则与发现小行星 96
4.7.2近地小行星 98
4.7.3几个小行星实例 98
4.7.4关于小行星带的成因 100
4.8彗星及奥尔特云 100
4.8.1彗星概述 100
4.8.2对彗星结构及成分的探测 101
4.8.3彗星的来源及奥尔特云 103
4.8.4彗星与生物灭绝 105
综合练习 106
一、选择填空 106
二、思考问答 107
第5章 望远镜与天文观测 109
5.1光学望远镜的产生与发展 109
5.1.1光学望远镜的发明 109
5.1.2光学望远镜的发展和改进 111
5.2著名光学天文望远镜简介 115
5.2.1叶凯士折射望远镜 115
5.2.2威尔逊山1.52m反射望远镜 115
5.2.3 2.54m的胡克反射望远镜 115
5.2.4 5.08m的海尔反射望远镜 116
5.2.5哈勃太空望远镜 117
5.2.6凯克系列望远镜 121
5.2.7斯隆2.5m望远镜 121
5.2.8双子座望远镜 122
5.2.9加那利大型望远镜 123
5.2.10欧洲南方天文台的甚大望远镜干涉仪 124
5.2.11斯巴鲁望远镜 125
5.3天线式望远镜 126
5.3.1射电天文望远镜 127
5.3.2多种频段的空间望远镜 128
5.4著名天线式望远镜简介 128
5.4.1发现微波背景辐射的号角状天线 128
5.4.2甚大阵射电望远镜 129
5.4.3阿雷西博巨型射电望远镜 130
5.4.4中国的巨型射电望远镜FAST 131
5.4.5 SKA超大天文望远镜网络 132
5.4.6 ALMA射电望远镜阵列 132
5.4.7甚长基线干涉测量技术 133
5.4.8钱德拉X射线空间望远镜 134
5.4.9威尔金森宇宙微波各向异性探测卫星 135
5.4.10斯皮策红外太空望远镜 135
5.4.11雨燕观测卫星 136
5.4.12赫歇尔太空望远镜 137
5.4.13普朗克太空望远镜 138
综合练习 140
一、选择填空 140
二、思考问答 141
第6章 电磁波天文学及20世纪60年代四大发现 142
6.1以波段分类的电磁波天文学 142
6.1.1射电天文学 142
6.1.2红外天文学 144
6.1.3紫外天文学 147
6.1.4 X射线天文学 150
6.1.5γ射线天文学 151
6.2 20世纪60年代四大发现 154
6.2.1神秘的类星体 154
6.2.2星际空间的有机分子 155
6.2.3微波背景辐射 156
6.2.4脉冲星 158
综合练习 159
一、选择填空 159
二、思考问答 161
第7章 火箭与航天 162
7.1火箭的起源与发展 162
7.1.1中国古代的火箭 162
7.1.2人类宇航的梦想 163
7.1.3让星际航行梦想成真 165
7.2太空飞行器 169
7.2.1人造卫星 170
7.2.2运载火箭 172
7.2.3字宙飞船 179
7.2.4航天飞机 184
7.2.5空天飞机 185
7.2.6空间站 187
7.3登陆外星的工程、计划 190
7.3.1探月与登月工程 190
7.3.2火星探测与登陆计划 194
7.4宇宙航行展望 199
7.4.1未来运载工具展望 199
7.4.2目前人类的飞行能力和速度 202
7.4.3关于时空旅行和时间机器 203
第8章 探索地外生命 205
8.1来自近邻的消息 205
8.1.1太阳系是否存在地外生命 205
8.1.2在20光年以外发现多个疑似宜居行星 209
8.2搜寻地外文明计划项目简介 211
8.2.1奥兹玛计划 212
8.2.2阿雷西博信息 212
8.2.3“地球之音”项目 213
8.2.4太空多通道分析计划 214
8.2.5搜寻地外智能协会与凤凰计划 214
8.2.6 SETI@Home计划 215
8.2.7艾伦望远镜阵列 216
8.3地外文明在何方 217
8.3.1弗兰克·德瑞克公式 217
8.3.2迄今难以发现地外文明的原因分析 218
8.3.3科幻片、科教片中的外星生物形象 219
第9章 宇宙明珠地球 221
9.1地球何以生机勃勃 221
9.1.1得天独厚的地球 221
9.1.2地球何以生机勃勃 222
9.2地球美景还能持续多久 226
9.2.1大自然造就的世界奇观 227
9.2.2江山如此多娇 229
9.3人造危难迫在眉睫 237
9.3.1人类面临四大难题 237
9.3.2警钟长鸣 245
参考文献 247