天文學新概論（第五版）

第四版前言
第一版序一
第一版序二
第一版前言
緒論 1
0.1 探索宇宙是人類永恆的欲望 1
0.2 天文學與人類社會發展的關係 3
0.3 天文學的研究物件 5
0.4 天文學的分支學科和研究方法 6

第1章 宇宙概觀 9
1.1 地月系 9
1.1.1 地球和月球 9
1.1.2 地球是太陽系中唯一適宜生命繁衍的星球 11
1.1.3 地球的形體和地月系年齡 13
1.1.4 地球的內部結構和三大冰期 16
1.1.5 月相 17
1.1.6 地球自轉在地球上留下的蛛絲馬跡 21
1.2 太陽系 23
1.2.1 尺度概念 23
1.2.2 太陽 26
1.2.3 八大行星 30
1.2.4 太陽系的物質分佈 35
1.3 恒星世界 36
1.3.1 數量和名稱 36
1.3.2 運動和距離 38
1.3.3 體積和品質 39
1.4 銀河系及銀河外星系 40
1.4.1 銀河與銀河系 40
1.4.2 銀河外星系 42
1.4.3 星系以上的四級天體系統 42

第2章 天球坐標系 44
2.1 建立球面座標的基本原則 44
2.1.1 天球 44
2.1.2 球面的幾何性質 44
2.1.3 建立球面座標的三個條件 45
2.2 三種常用的天球坐標系 46
2.2.1 地平坐標系 46
2.2.2 赤道坐標系 47
2.2.3 黃道坐標系 48
2.3 天體的周日視運動 48
2.3.1 不同緯度處天球的旋轉 48
2.3.2 天體中天和永不升落的天體 49
2.3.3 天體的赤道座標與地平座標的換算 50
2.3.4 天體的赤道座標與黃道座標的換算 51
2.4 太陽的周年視運動 52
2.4.1 太陽周年視運動是地球公轉的反映 52
2.4.2 太陽周年視運動中黃經的變化 53
2.4.3 不同緯度處太陽視運動的軌跡 54
2.4.4 日地距離與四季冷暖變化的原因 55
2.5 天球赤道坐標系本身的運動 56
2.5.1 歲差與地球自轉軸進動 56
2.5.2 歲差產生的後果 58
2.5.3 章 動 59
2.5.4 黃赤交角的變化與地球極移 59
2.6 太陽系行星和衛星上的天球坐標系 60
2.6.1 月球上的星空 60
2.6.2 行星上的恒星和太陽視運動 62
2.6.3 行星上的四季和晝夜長短 65
2.6.4 其他衛星和冥王星的情況 67

第3章 時間計量序列 68
3.1 恒星時與平太陽時 68
3.1.1 恒星時 68
3.1.2 平太陽時 68
3.2 區時與世界時 70
3.2.1 地方時與區時 70
3.2.2 世界時與國際換日線 71
3.2.3 時間與地理經度的關係 71
3.3 恒星時與平時的換算 71
3.3.1 時間間隔的換算 71
3.3.2 時刻的換算 72
3.3.3 天體時角的換算 73
3.4 曆法 74
3.4.1 現行西曆 74
3.4.2 中國農曆 75
3.4.3 紀年和儒略日 77
3.4.4 干支紀法 77
3.5 黃道13星座與星座算命 82
3.6 現代時間服務工作 85
3.6.1 時間計量的現代概念 85
3.6.2 國際時間服務 85
3.6.3 協調世界時 86

第4章 行星系統 88
4.1 IAU決議：太陽系行星的定義 88
4.1.1 IAU的新決議 88
4.1.2 行星發現簡史 89
4.1.3 IAU大會上的討論 89
4.1.4 IAU新決議的歷史價值 90
4.2 萬有引力定律和行星運動方程 91
4.2.1 萬有引力定律 91
4.2.2 二體問題的微分方程 92
4.2.3 開普勒行星運動定律 93
4.2.4 多體問題與攝動方法簡介 94
4.2.5 拉格朗日平動點 96
4.2.6 攝動力、潮汐現象和洛希極限 98
4.3 行星運動軌道和視運動規律 101
4.3.1 軌道根數 101
4.3.2 行星的視運動規律 104
4.3.3 日食和月食 108
4.4 行星際飛行器的軌道問題 117
4.4.1 二體問題中速度與軌道的關係 117
4.4.2 三種宇宙速度的計算 118
4.4.3 行星際飛行器的軌道設計 119
4.4.4 定點通信衛星的特殊軌道和發射過程 120
4.5 太陽系小天體 121
4.5.1 小行星 121
4.5.2 彗星 127
4.5.3 海外天體 134
4.5.4 流星和隕石 137

第5章 恒星 141
5.1 恒星物理方法 141
5.1.1 電磁波譜和天文大氣窗口 141
5.1.2 恒星的亮度、星等、光度 144
5.1.3 恒星光度測量 146
5.1.4 恒星的光譜和分光測量 148
5.1.5 恒星物理研究與量子力學 151
5.2 恒星的位置及運動參數 156
5.2.1 恒星的位置 156
5.2.2 恒星的運動參數 158
5.3 主星序 160
5.3.1 光譜型 160
5.3.2 赫羅圖——光譜光度圖 162
5.3.3 主序星 163
5.4 雙星 164
5.4.1 雙星的發現 164
5.4.2 食雙星 166
5.4.3 分光雙星和密近雙星 166
5.4.4 由雙星測定恒星的品質 169
5.5 星團、星雲、星際物質 170
5.5.1 星團 170
5.5.2 星雲 172
5.5.3 星際物質 178
5.6 不穩定恒星 179
5.6.1 脈動變星 180
5.6.2 非徑向脈動與特殊變星 183
5.6.3 耀星、新星和超新星 186

第6章 星系 193
6.1 宇宙島之爭 193
6.2 星系的分類 195
6.2.1 橢圓星系 195
6.2.2 旋渦星系 195
6.2.3 棒旋星系 196
6.2.4 不規則星系 196
6.3 星系紅移和哈勃常數 202
6.4 星系的品質和距離 206
6.5 本星系群 211
6.6 星系團和超星系團 218
6.7 活動星系 222
6.7.1 射電星系 222
6.7.2 爆發星系 224
6.7.3 塞佛特星系 225
6.7.4 蠍虎座BL型天體 226
6.7.5 互擾星系 228

第7章 當代天文學新視野 232
7.1 從光學望遠鏡到全波段天文學 232
7.1.1 望遠鏡的功能 232
7.1.2 天文光學望遠鏡的類型 234
7.1.3 天文光學望遠鏡的製造簡史 236
7.1.4 大型光學望遠鏡的技術限制 237
7.1.5 全波段天文學 238
7.2 20世紀90年代以後的大型天文光學望遠鏡 239
7.2.1 美國的凱克（KeckⅠ和KeckⅡ）10米望遠鏡 239
7.2.2 歐洲南方天文臺甚大望遠鏡 240
7.2.3 雙子星座望遠鏡 241
7.2.4 口徑11米光譜巡天望遠鏡 241
7.2.5 日本的昴星團望遠鏡 242
7.2.6 美-意-德大雙筒望遠鏡 242
7.2.7 南非大望遠鏡 243
7.2.8 西班牙大望遠鏡 243
7.3 20世紀90年代以後的大型天文射電望遠鏡 244
7.3.1 美國甚長基線陣 247
7.3.2 美國綠堤射電望遠鏡 247
7.3.3 英國微波聯線干涉網 247
7.3.4 歐洲甚長基線干涉網 248
7.3.5 印度巨型米波射電望遠鏡陣 248
7.3.6 歐洲的低頻微波陣 248
7.3.7 阿塔卡瑪大毫米波/亞毫米波陣 249
7.3.8 其他幾個毫米波/亞毫米波陣 250
7.4 空間天文探測設備 252
7.4.1 蘇聯的載人飛行和月球探測 252
7.4.2 美國的阿波羅登月行動 253
7.4.3 水手號和海盜號探測器 254
7.4.4 先驅者和旅行者的行星探測 255
7.4.5 哈勃空間望遠鏡 255
7.4.6 伽利略號、朱諾號木星探測器和凱西尼號土星探測器 257
7.4.7 信使號的水星探測 259
7.4.8 新一輪的火星探測 259
7.4.9 20世紀90年代以後軌道上的其他天文探測設備 262
7.5 21世紀的天文望遠鏡計畫 265
7.5.1 新一代空間望遠鏡 265
7.5.2 星座式X射線天文臺 265
7.5.3 大型綜合巡天望遠鏡 266
7.5.4 30米口徑地面光學望遠鏡 266
7.5.5 美-加-澳42米大望遠鏡 267
7.5.6 先進空地射電干涉儀 268
7.5.7 費米γ射線空間望遠鏡 268
7.5.8 太陽動力學天文臺和派克太陽探測器 268
7.5.9 空間鐳射干涉儀 269
7.5.10 開普勒類地行星探測飛船 269
7.5.11 類地行星搜尋者 270
7.5.12 歐洲的新天體測量衛星 270
7.5.13 歐洲的地面大光學望遠鏡計畫 271
7.5.14 歐洲的赫歇爾望遠鏡和普朗克望遠鏡 272
7.5.15 口徑16米空間望遠鏡 273
7.5.16 平方千米陣列射電望遠鏡SKA 273
7.6 中國的現代天文望遠鏡建設 274
7.6.1 郭守敬望遠鏡LAMOST 276
7.6.2 空間太陽望遠鏡SST 277
7.6.3 500米口徑球面射電望遠鏡FAST 278
7.6.4 悟空號暗物質探測衛星DAMPE 279
7.6.5 慧眼號硬X射線調製望遠鏡HXMT 280
7.6.6 21釐米微波陣列望遠鏡21CMA 280
7.6.7 明安圖射電頻譜日像儀MUSER 281
7.6.8 天馬65米射電望遠鏡TMRT和奇台110米射電望遠鏡QTT 282
7.6.9 嫦娥號探月工程 283
7.6.10 中國南極天文計畫與建設 286
7.6.11 中國其他正在推進的大望遠鏡計畫 290

第8章 20世紀60年代天文學四大發現 291
8.1 脈衝星 291
8.2 類星體 298
8.2.1 發現 298
8.2.2 類星體的空間分佈 300
8.2.3 紅移有沒有極限 301
8.2.4 紅移量本質之爭 304
8.2.5 類星體到底是什麼 305
8.3 3開宇宙背景輻射 307
8.4 星際有機分子 312

第9章 恒星的能源和演化機制 317
9.1 恒星的能源 317
9.1.1 愛丁頓的難題 317
9.1.2 原子的內部結構 318
9.1.3 誇克、中微子和反物質 319
9.1.4 質子-質子反應和碳-氮-氧迴圈 322