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第一章 绪论1

§1.1宇宙概观1

1.太阳系1

2.恒星2

3.星际物质3

4.星系4

5.宇宙5

§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

5.新世界和新视野24

第二章 天体物理中的辐射过程26

§2.1辐射转移理论26

1.描述辐射场的物理量26

2.发射系数、吸收系数和爱因斯坦概率系数28

3.辐射转移方程31

§2.2热辐射34

1.黑体辐射34

2.普朗克定律的特性34

§2.3回旋辐射、同步加速辐射及曲率辐射36

1.回旋辐射36

2.同步加速辐射38

3.曲率辐射44

§2.4逆康普顿散射45

1.康普顿散射45

2.逆康普顿散射48

§2.5切连科夫辐射50

习题52

第三章 天体物理观测方法和天体参数的测定55

§3.1获得天体信息的渠道55

1.电磁辐射55

2.宇宙线56

3.中微子56

4.引力波57

§3.2信息的收集和观测视野的扩展58

§3.3天文望远镜和辐射探测器62

1.天文望远镜62

2.LAMOST望远镜63

3.辐射探测器64

§3.4天体的光度测量67

1.星等67

2.测光系统68

3.色指数和热改正（CI和BC）69

4.星际消光、星际红化和色余70

§3.5天体的谱分析71

1.天体物理光谱分析72

2.恒星的光谱分类75

3.河外特殊天体光谱分类77

§3.6射电天文方法79

1.射电天文的早期发展和成就79

2.射电望远镜80

3.射电天文测量83

§3.7空间天文方法84

1.红外天文卫星（IRAS）和国际紫外探险者（IUE）85

2.X射线天文和γ射线天文观测86

3.哈勃空间望远镜（HST）87

§3.8天体的距离89

1.视差89

2.分光视差法91

3.威尔逊-巴普法91

4.星群视差法92

5.主星序重叠法92

6.变星测距92

7.谱线红移和哈勃定律93

§3.9恒星的大小94

§3.10天体的质量96

1.恒星质量的测定97

2.星系质量的测定100

3.星系团的质量103

§3.11天体的年龄和宇宙的年龄104

1.赫罗图法105

2.核纪年法（nucleocosmochronology）105

3.宇宙年龄107

习题107

第四章 太阳物理109

§4.1太阳概述110

1.太阳的质量和半径110

2.太阳常量和太阳光度111

3.太阳大气分层111

4.太阳作为一颗恒星的基本参量111

§4.2太阳的结构：内部和光球112

1.太阳的内部114

2.太阳中微子问题119

3.光球121

4.米粒组织和振荡124

§4.3等离子体物理和磁流体力学基本原理125

1.等离子体的特征125

2.粒子的轨道理论127

3.磁流体力学基础128

4.太阳磁发电机理论131

§4.4太阳活动133

1.太阳活动和磁场133

2.活动区134

3.太阳黑子135

4.耀斑137

§4.5日地关系146

1.缓变型太阳活动及其影响147

2.爆发型太阳活动及其影响148

3.空间天气学149

习题151

第五章 恒星的结构和演化153

§5.1恒星的观测特性154

§5.2星团和赫罗图155

1.星团155

2.星协156

3.赫罗图157

4.星团的赫罗图159

§5.3恒星演化概述162

1.恒星演化进程概貌162

2.恒星的最后归宿164

§5.4恒星演化的时标165

1.自由下落时标165

2.开尔文-亥姆霍兹（K-H）时标166

3.爱因斯坦时标166

§5.5恒星形成和早期演化167

1.物质凝聚和恒星形成167

2.动力学方程线性化和金斯判据168

3.旋转的影响170

4.孤立星云的坍缩171

5.磁场的影响172

6.赫罗图中的林忠四郎线172

§5.6恒星结构的基本方程175

§5.7恒星内部物理状态178

1.辐射传能178

2.对流传能180

3.物态方程182

4.不透明度183

5.能源187

§5.8各种质量恒星的演化193

1.理论H-R图193

2.主序星的特性194

3.低质量星的演化196

4.大质量星的演化199

§5.9恒星演化的重点问题203

1.球状星团的高龄203

2.褐矮星和破碎与凝聚过程的极限204

3.M型星的质量损失（mass loss）205

4.蓝超巨星的CNO和超新星的前身星205

5.银心中恒星的性质205

6.类星体和活动星系核（AGN）的化学组成205

7.星暴星系的恒星特征206

8.本星系群中的大质量星206

9.星系中恒星的核聚变和超新星类型206

§5.10超新星207

1.观测特性208

2.Ⅱ型超新星217

3.Ⅰ型超新星221

4.核合成225

5.Is超新星在现代宇宙学中的应用226

习题235

第六章 致密星238

§6.1致密星的形成238

§6.2白矮星240

1.白矮星理论简史240

2.多方球240

3.钱德拉塞卡质量极限243

4.理论与观测的比较244

§6.3中子星246

1.历史246

2.物态方程和中子星模型247

§6.4脉冲星250

1.发现和证认为中子星250

2.观测特性252

3.脉冲星表和常用导出量253

4.色散量（Dispersion measure）256

5.脉冲星磁偶极模型257

6.脉冲星的辐射机制259

§6.5黑洞264

1.爱因斯坦引力论264

2.黑洞268

3.黑洞热力学269

4.黑洞可发出辐射270

§6.6密近双星271

1.洛希瓣和密近双星分类271

2.X射线源的双星模型273

3.X射线双星的起源274

§6.7X射线源和X射线爆277

1.研究简况277

2.X射线脉冲双星278

3.X射线爆283

§6.8γ射线天文学和γ射线爆285

1.γ射线天文学285

2.γ射线爆（Gamma-ray Burst）287

§6.9吸积290

1.致密天体的吸积盘291

2.吸积盘基本理论292

习题299

第七章 星际物质302

§7.1星际尘埃和星际气体的发现303

§7.2分子云和恒星形成305

1.分子云的特征306

2.太阳周围的分子云307

3.暗分子云307

4.分子云和年轻恒星在银河系内的分布308

§7.3气体星云在各波段的表现形式311

1.光学观测311

2.射电观测314

3.红外观测315

4.紫外、X射线和γ射线观测317

§7.4星际气体的物理过程318

1.辐射转移318

2.电离和复合319

3.能量损失机制321

§7.5星际尘埃324

1.尘埃的光学特性324

2.尘埃的物理特性326

§7.6星际气体动力学过程330

1.星际空间中的激波331

2.星云的运动334

§7.7恒星和星际物质的相互作用341

1.恒星的死亡341

2.恒星的诞生342

习题346

第八章 银河系348

§8.1银河系概貌和基本参量348

1.观测证据348

2.银道坐标系351

§8.2恒星的分布352

1.恒星计数352

2.光度函数355

3.高光度星和星团356

4.星族（Stellar population）357

5.银河系质量的估算359

§8.3银河系的自转和恒星运动360

1.恒星运动的组成部分360

2.恒星的空间运动361

3.本地静止标准（LSR）363

4.银河系的自转364

5.银河系自转曲线和质量369

§8.4旋臂结构371

§8.5银核和银心373

§8.6银河系中心黑洞377

§8.7太阳系系外行星380

习题386

第九章 河外星系389

§9.1河外星系389

1.沙普利-柯蒂斯论争390

2.星系的分类393

3.星系的光度和光谱399

4.星系的非光学窗口401

5.光度函数404

6.星系的表面亮度407

7.星系类型的统计分析409

8.星系中的磁场411

§9.2星系的质量413

1.星系质量的确定413

2.星系的质量光度比414

§9.3星系的化学演化415

§9.4星系的距离416

§9.5本星系群417

1.本星系群概况417

2.麦哲伦云420

§9.6活动星系422

1.活动星系的分类423

2.活动星系观测到的性质424

§9.7活动星系核431

1.活动星系核的分类432

2.活动星系核的能源——巨型黑洞吸积模型437

3.活动星系核的统一模型440

§9.8类星体442

1.类星体的发现442

2.观测特征444

3.光度函数445

4.红移的争论447

§9.9星系团449

1.互扰星系449

2.合并星系（Mergers）450

3.星系团分类452

4.几个著名的星系团454

§9.10高红移星系455

1.高红移星系的搜寻455

2.高红移星系的形态分类457

3.非模型化分类系统458

§9.11星系形成和演化461

1.星系形成理论462

2.原初星系的形成和宇宙再电离观测464

3.星系中的恒星形成与演化464

4.星系形态的形成和演化466

5.星系的化学演化468

习题469

第十章 宇宙学472

§10.1现代宇宙学的三大基石473

1.哈勃膨胀（星系整体退行）473

2.微波背景辐射474

3.轻元素的合成475

§10.2宇宙学原理与罗伯逊-沃尔克度规476

1.宇宙学原理476

2.罗伯逊-沃尔克度规476

§10.3宇宙学红移与哈勃膨胀479

1.宇宙学红移479

2.哈勃定律480

3.时间膨胀现象481

§10.4标准宇宙学模型483

1.弗里德曼方程483

2.宇宙学的基本参量484

3.物质为主的宇宙的动力学解486

4.距离-红移关系490

§10.5宇宙简史493

1.温度-时间-红移关系493

2.宇宙演化简史493

§10.6宇宙原初核合成494

1.宇宙早期热力学495

2.BBN的理论计算496

3.理论与实测的比较499

4.BBN在天体物理和基础物理中的应用500

§10.7宇宙微波背景辐射501

1.最后散射面（last scattering surface，缩写为lss）502

2.微波背景辐射的角分布503

3.宇宙微波背景辐射的各向异性的观测505

§10.8宇宙大尺度结构506

1.宇宙中的暗物质问题506

2.结构形成511

习题516

习题答案519

附录540

1.物理和天体物理常量（数）540

2.25颗亮星星表541

3.天文坐标系542

4.梅西叶星表543

5.地面大型天文光学望远镜547

6.高能天体物理简史547

参考文献549

人名译名对照表557