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目录1

第一章 研究天体物理学的一条途径1

1.1 获得天文学信息的渠道4

1.2 X射线天文学：一门新兴学科的发展概况7

1.3 物理学定律的合理建立12

1.4 恒星的形成14

1.5 恒星的演化20

1.6 恒星和太阳系中化学元素的丰富度31

1.7 太阳系的起源37

1.8 星系和星系团的形成与演化51

1.9 有关生命的若干问题60

1.10 观测不到的天体63

第二章 宇宙距离尺度70

2.1 太阳系的大小70

2.2 三角视差70

2.3 分光视差71

2.4 移动星团方法71

2.5 威尔逊及巴普的方法72

2.6 主星序重叠法74

2.7 天琴RR型变星的亮度75

2.8 造父变星的亮度75

2.10 距离-红移关系76

2.9 新星的亮度和HⅡ区76

2.11 西利格法则及宇宙学中的计数79

第三章 天体的动力学及其质量85

3.1 万有引力85

3.2 椭圆及圆锥曲线89

3.3 中心力90

3.4 引力二体问题91

3.5 开普勒定律93

3.6 引力常数的确定98

3.7 质量的概念99

3.8 惯性参考系——等效原理102

3.9 引力红移及时间膨胀103

3.10 时间的测量105

3.11 脉冲星时间的利用107

3.12 银河系自转108

3.13 在平方反比律场中天体的散射110

3.14 恒星阻力112

3.15 维里定理115

3.16 抵制潮汐分裂的稳定性问题118

第四章 随机过程125

4.1 随机事件125

4.2 随机游动126

4.3 分布函数、几率和平均值131

4.4 随机定向杆的投影长度132

4.5 分子运动135

4.6 理想气体定律138

4.7 辐射动力学141

4.8 等温分布143

4.9 大气密度143

4.10 大气中粒子的能量分布145

4.11 相空间148

4.12 恒星的角直径151

4.13 炽热天体内部及外部的光谱153

4.14 玻耳兹曼方程及刘维定理160

4.15 费米-狄拉克统计法163

4.16 萨哈方程167

4.17 平均值169

4.18 热力学第一定律170

4.19 等温过程和绝热过程173

4.20 凝聚的形成及星际介质的稳定性174

4.21 电离气体和恒星系集177

第五章 光子和快速粒子185

5.1 相对性原理185

5.2 相对论术语187

5.3 相对运动190

5.4 四维矢量196

5.5 光行差198

5.6 动量、质量和能量200

5.7 多普勒效应203

5.8 微粒的坡印廷-罗伯逊阻力204

5.9 在宇宙微波背景辐射场中的运动206

5.10 高能粒子209

5.11 高能碰撞211

5.12 超光速粒子213

5.13 强引力场216

第六章 空间电磁过程221

6.1 库仑定律及电介质位移221

6.2 宇宙磁场224

6.4 粒子的磁加速226

6.3 欧姆定律和耗散作用226

6.5 安培定律以及宇宙电流和磁场间的关系228

6.6 磁镜、磁瓶和宇宙线粒子228

6.7 麦克斯韦方程232

6.8 波动方程233

6.9 相速和群速236

6.10 能密度、压力和坡印廷矢量237

6.11 在稀薄电离介质中波的传播239

6.12 法拉第旋转243

6.13 慢运动电荷的光发射246

6.14 无束缚电荷的光散射253

6.15 星际微粒消光257

6.16 等离子体辐射的吸收和发射259

6.17 热射电源的辐射265

6.18 同步加速辐射267

6.19 同步加速辐射谱270

6.20 康普顿效应和逆康普顿效应274

6.21 宇宙尺度的同步加速发射和逆康普顿279

效应279

6.22 切仑可夫效应281

第七章 天体物理学中的量子过程287

7.1 原子系统对辐射的吸收和发射287

7.2 原子系统的量子化289

7.3 原子氢和类氢原子的光谱293

7.4 电离氢的光谱303

7.5 氢分子306

7.6 光谱线中所包含的信息310

7.7 选择定则313

7.8 吸收线和发射线的轮廓316

7.9 量子力学的跃迁几率318

7.10 受激发射、相干过程及黑体辐射327

7.11 受激发射和宇宙微波激射器331

7.12 恒星的不透明度334

7.13 恒星大气的化学组成——辐射转移问题339

8.1 观测347

第八章 恒星347

8.2 恒星能量的来源351

8.3 恒星模型所必须满足的要求355

8.4 理论的数学方程表达式357

8.5 弛豫时间359

8.6 物态方程363

8.7 光度366

8.8 恒星内部的不透明度368

8.9 对流转移374

8.10 核反应的速率377

8.11 基本粒子及其相互作用381

8.12 恒星内的产能过程384

8.13 赫罗图和恒星演化395

8.14 从某些恒星的表面化学组成所观测到的、398

有关恒星演化的证据398

8.15 直接观测恒星内部核过程的可能性404

8.16 初始温度为1010K的爆发天体中元素合成的可能性407

8.17 致密星410

8.18 白矮星411

8.19 中子星和黑洞417

8.20 恒星的脉动和自转423

第九章 宇宙气体和尘埃431

9.1 观测431

9.2 斯特雷姆格伦球441

9.3 冲击阵面与电离阵面448

9.4 分子和微粒的形成456

9.5 原始太阳星云中的凝聚过程460

9.6 来自银河源的红外发射462

9.7 恒星的形成466

9.8 星际微粒的取向问题470

9.9 宇宙磁场的起源479

9.10 星际介质中的宇宙线粒子484

9.11 X射线星系和类星体491

第十章 宇宙的结构499

10.1 有关宇宙的若干问题499

10.2 宇宙的各向同性和均匀性500

10.3 宇宙学原理504

10.4 物质的创生506

10.5 宇宙的均匀各向同性模型508

10.6 测量宇宙的几何特性514

10.7 宇宙的拓扑学524

10.8 宇宙尺度上的动力学525

10.9 几种简单的宇宙模型526

10.10 奥伯斯佯谬532

10.11 宇宙的地平线535

10.12 具有物质和反物质的宇宙模型539

10.13 星系的形成543

10.14 自然界的常数是随时间变化的吗？553

10.15 时间箭头559

第十一章 宇宙中的生命570

11.1 引言570

11.2 生物系统的热力学570

11.3 自然界和实验室中的有机分子574

11.4 地球上的生命起源577

11.5 通讯和空间旅行579

结束语584

附录A 天文学名词585

A.1 导言585

A.2 太阳586

A.3 太阳系588

A.4 恒星系统和星系593

A.5 恒星的亮度598

A.6 恒星的分类604

A.7 恒星的空间分布和运动速度615

A.8 脉冲星、射电星和X射线源617

A.9 类星射电源和类星体621

A.10 光子和宇宙线粒子623

附录B 天体物理常数624

B.1 物理常数624

B.2 天文常数624

参考书目627