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第1章 绪论1

1.1 天文学研究的对象、方法和意义1

1.1.1 天文学研究的对象1

1.1.2 天文学研究的方法1

1.1.3 天文学三大分支2

1.1.4 天文学研究的意义2

1.2 天文学的起源及发展简述3

1.2.1 地心说4

1.2.2 日心说6

1.2.3 近代天文学6

1.2.4 现代天文学7

1.3 时间和历法9

1.3.1 天球9

1.3.2 节气12

1.3.3 时间13

1.3.4 历法16

1.3.5 干支纪时和属相18

1.3.6 周19

1.4 天文望远镜20

1.4.1 天体的辐射20

1.4.2 光学望远镜21

1.4.3 光学望远镜发展简史23

1.4.4 射电望远镜24

1.4.5 射电望远镜发展简史24

第2章 太阳系28

2.1 太阳28

2.1.1 太阳的基本参数29

2.1.2 太阳大气29

2.1.3 日球32

2.1.4 太阳的能量来源32

2.1.5 太阳中微子之谜34

2.2 地球和月球36

2.2.1 地球的基本参数36

2.2.2 地球大气37

2.2.3 地球的自转、公转和地轴进动38

2.2.4 月球的基本参数38

2.2.5 盈亏现象38

2.2.6 月球的表面状况39

2.2.7 日、月、地天文现象39

2.2.8 日地空间42

2.3 太阳系的其他天体45

2.3.1 八大行星45

2.3.2 太阳系的小天体49

2.3.3 柯伊伯带和冥王星55

2.3.4 太阳系有其他大行星吗？56

2.4 太阳系的起源和演化57

2.4.1 太阳系起源的研究简史58

2.4.2 太阳系起源的现代观点60

2.4.3 太阳系的演化61

2.4.4 太阳系外行星62

第3章 恒星64

3.1 恒星参数的测定65

3.1.1 恒星的距离65

3.1.2 恒星的亮度和视星等67

3.1.3 恒星的光度和绝对星等67

3.1.4 恒星的大小、质量和密度68

3.2 恒星光谱及其相关性质69

3.2.1 恒星光谱与氢原子谱线69

3.2.2 光谱在恒星研究中的应用71

3.2.3 恒星的光谱、颜色和表面温度之间的关系72

3.2.4 恒星的赫罗图73

3.3 变星和新星74

3.3.1 造父变星75

3.3.2 新星和超新星76

3.4 恒星集团77

3.4.1 双星77

3.4.2 聚星78

3.4.3 星团79

3.4.4 星协79

3.5 星云和星际物质80

3.5.1 星云80

3.5.2 星际物质80

3.6 恒星的起源和演化81

3.6.1 恒星的内部结构82

3.6.2 恒星的年龄83

3.6.3 引力收缩阶段83

3.6.4 主星序阶段84

3.6.5 红巨星阶段85

3.6.6 爆发阶段85

3.6.7 临终阶段86

3.6.8 小结87

第4章 星系90

4.1 银河系91

4.1.1 银河系的结构91

4.1.2 银河系的运动93

4.1.3 星族93

4.1.4 银河系中心是巨大黑洞93

4.1.5 银河系经典理论与起源学说简介94

4.2 河外星系95

4.2.1 河外星系的分类96

4.2.2 星系团97

4.2.3 银河系附近的三个著名星系97

4.2.4 多普勒效应和谱线红移99

4.2.5 河外星系的起源演化简介100

4.3 正常星系和特殊星系101

4.3.1 正常星系101

4.3.2 特殊星系102

4.3.3 类星体103

4.3.4 哈勃常数105

4.3.5 类星体红移的可能机制和能量来源106

4.3.6 类星体研究的最新成果108

第5章 致密天体109

5.1 白矮星和黑矮星110

5.1.1 白矮星110

5.1.2 黑矮星111

5.2 中子星和脉冲星111

5.2.1 脉冲星112

5.2.2 中子星113

5.2.3 脉冲双星和引力波探测115

5.3 黑洞和白洞116

5.3.1 引力坍缩与黑洞117

5.3.2 黑洞的性质120

5.3.3 寻找黑洞122

5.3.4 天鹅座X-1的特征124

5.3.5 黑洞研究的最新成果125

5.3.6 白洞127

5.3.7 白洞的性质129

5.4 虫洞和时空隧道130

5.4.1 虫洞130

5.4.2 时空隧道130

5.4.3 索恩（Kip Thorne）和电影《星际穿越》131

第6章 宇宙论136

6.1 两种不同的时空观136

6.1.1 牛顿时空观136

6.1.2 相对论时空观138

6.2 3K宇宙微波背景辐射143

6.2.1 消除不掉的噪声143

6.2.2 宇宙起源的大爆炸理论144

6.2.3 背景辐射的确认148

6.2.4 背景辐射的均匀性150

6.3 宇宙的形状和年龄151

6.3.1 宇宙的形状152

6.3.2 宇宙的年龄154

6.4 宇宙学的其他模型155

6.4.1 稳恒态模型155

6.4.2 疲劳光宇宙论156

6.4.3 阿普天体157

6.4.4 星系和反星系157

6.4.5 收缩的宇宙158

6.4.6 小结158

6.5 宇宙早期的暴胀模型159

6.5.1 大爆炸理论的缺陷159

6.5.2 大统一理论161

6.5.3 暴胀宇宙模型162

6.6 宇宙中的其他问题164

6.6.1 下落不明的质量和暗物质164

6.6.2 宇宙中的暗能量和宇宙的加速膨胀167

6.6.3 宇宙线及其起源169

6.6.4 化学元素的产生171

6.6.5 宇宙中的常数173

6.6.6 引力波174

6.6.7 人类面临的挑战176

6.7 宇宙新奇模型177

6.7.1 大挤压理论177

6.7.2 平行宇宙178

6.7.3 无限宇宙182

6.7.4 气泡宇宙182

6.7.5 数学宇宙183

6.7.6 婴儿宇宙183

第7章 地外生命184

7.1 关于生命184

7.1.1 生命的定义184

7.1.2 生命存在的条件185

7.1.3 生命的起源185

7.2 地外生命186

7.2.1 地外生命存在的依据186

7.2.2 地外生命的探测188

7.3 地外文明190

7.3.1 地外文明存在的可能性190

7.3.2 地外文明的分类192

7.3.3 地外文明的探索193

7.3.4 UFO现象197

第8章 霍金的宇宙199

8.1 一个好汉三个帮201

8.1.1 费因曼（Richard Feynman）201

8.1.2 瑞斯（Martin Rees）202

8.1.3 哈特尔（James Hartle）202

8.1.4 彭罗斯（Roger Penrose）和彭罗斯楼梯202

8.2 时空奇点203

8.2.1 奇点定理204

8.2.2 奇点的消失204

8.3 黑洞不是那么黑了205

8.3.1 不确定原理205

8.3.2 黑洞的辐射207

8.3.3 黑洞不是那么黑了208

8.3.4 黑洞的空间弯曲208

8.3.5 霍金的灰洞理论209

8.4 时空再认识210

8.4.1 时间的形态210

8.4.2 虚时间211

8.4.3 p-膜理论211

8.4.4 全息术在高维空间中的应用212

8.4.5 从膜到泡泡214

8.4.6 回到从前和飞向未来214

8.5 量子引力论216

8.5.1 什么是量子引力216

8.5.2 量子引力论的特征217

8.5.3 量子引力论的困难所在217

8.6 量子宇宙学218

8.6.1 宇宙的波函数218

8.6.2 M理论218

第9章 宇宙探索220

9.1 国际主要空间探索机构220

9.1.1 美国航天局220

9.1.2 欧洲航天局221

9.1.3 俄罗斯联邦航天局222

9.2 国际著名天文台222

9.2.1 英国格林尼治天文台222

9.2.2 美国夏威夷莫纳克亚天文台223

9.2.3 美国帕洛马山天文台和威尔逊山天文台224

9.2.4 欧洲南方天文台225

9.2.5 波多黎各阿雷西博天文台226

9.3 大型观测设备227

9.3.1 双子望远镜227

9.3.2 昴星团望远镜227

9.3.3 凯克望远镜228

9.3.4 欧洲南方天文台甚大望远镜228

9.3.5 哈勃太空望远镜229

9.3.6 开普勒太空望远镜232

9.3.7 大麦哲伦望远镜233

9.3.8 三十米望远镜TMT234

9.3.9 欧洲极大望远镜235

9.3.10 阿塔卡玛大型毫米波天线阵235

9.3.11 韦伯太空望远镜237

9.4 重大事件238

9.4.1 第一颗人造地球卫星238

9.4.2 第一位宇航员238

9.4.3 月球探测和阿波罗计划239

9.4.4 航天飞机240

9.4.5 深度撞击241

9.4.6 火星探测器242

9.4.7 国际空间站244

9.4.8 罗塞塔飞船和菲莱探测器246

第10章 中国天文学和空间探测概况248

10.1 中国天文学研究简史248

10.1.1 天象观察248

10.1.2 代表人物249

10.1.3 主要成就编年记249

10.2 主要研究和探测机构250

10.2.1 国家天文台250

10.2.2 紫金山天文台256

10.2.3 上海天文台257

10.2.4 国家授时中心258

10.2.5 中国国家航天局258

10.2.6 中科院空间中心260

10.3 高等教育261

10.3.1 南京大学天文与空间科学学院261

10.3.2 北京大学天文学系262

10.3.3 北京师范大学天文学系262

10.3.4 中国科学技术大学天文学系262

10.3.5 清华大学天体物理中心263

10.4 神舟飞船263

10.4.1 飞船结构264

10.4.2 神舟一号265

10.4.3 神舟五号265

10.4.4 神舟系列266

10.4.5 天宫一号267

10.5 嫦娥工程267

10.5.1 嫦娥一号269

10.5.2 嫦娥二号269

10.5.3 嫦娥三号271

10.5.4 嫦娥四号272

10.5.5 嫦娥五号272

10.5.6 载人登月计划273

附录1 常用天文常数274

附录2 88个星座名称及分布图275

附录3 三种宇宙速度278

附录4 有关天文学的诺贝尔物理学奖279

附录5 天文学与宇宙探测大事记289

附录6 关于本书数据的一点说明297

参考文献298