第1部分 基础

第0章 天空巡礼：天文学基础

0.1如眼所见

0.1.1我们在空间中的位置

0.1.2天上的星座

0.1.3天球

0.1.4天球坐标系

0.2地球的轨道运动

0.2.1天体的周日视运动

0.2.2季节变化

0.2.3长期变化

0.3月球的运动

0.3.1月相

0.3.2日食和月食

0.4距离的测量

0.5科学和科学方法

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第1章 哥白尼革命：现代科学的产生

1.1行星的运动

1.1.1天空中的流浪者

1.1.2地心说宇宙模型

1.1.3太阳系的日心说模型

1.2现代天文的产生

1.2.1伽利略的历史性观测

1.2.2哥白尼体系的优势

1.3行星运动定律

1.3.1第谷的复杂数据

1.3.2开普勒定律

1.3.3太阳系的大小

1.4牛顿定律

1.4.1运动定律

1.4.2引力

1.4.3轨道运动

1.4.4重新考虑开普勒定律

1.4.5科学进步的循环

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第2章 光和物质：宇宙的内部作用

2.1来自空中的信息

2.1.1光和辐射

2.1.2波动

2.2波是什么

2.2.1带电粒子间的相互作用

2.2.2电磁学

2.3电磁波谱

2.3.1可见光成分

2.3.2辐射的整个范围

2.4热辐射

2.4.1黑体光谱

2.4.2辐射定律

2.4.3天文应用

2.5光谱仪

2.5.1发射线

2.5.2吸收线

2.5.3天文应用

2.6谱线的形成

2.6.1原子结构

2.6.2辐射粒子的本质

2.6.3氢的光谱

2.6.4基尔霍夫定律的解释

2.6.5更复杂的光谱

2.7多普勒效应

2.8谱线分析

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第3章 望远镜：天文学的工具

3.1光学望远镜

3.1.1反射式和折射式望远镜

3.1.2反射式望远镜的分类

3.1.3探测器和图像处理

3.2望远镜大小

3.2.1集光能力

3.2.2分辨能力

3.3高分辨率天文学

3.3.1大气模糊效应

3.3.2新型望远镜设计

3.4射电天文学

3.4.1射电望远镜基础

3.4.2射电天文学的价值

3.4.3干涉测量法

3.5空基天文学

3.5.1红外和紫外天文学

3.5.2高能天文学

3.5.3全波段覆盖

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第2部分 我们的太阳系

第4章 太阳系：行星际物质和行星的诞生

4.1太阳系简介

4.1.1行星的性质

4.1.2类地行星和类木行星

4.1.3太阳系碎片

4.2行星际物质

4.2.1小行星轨道

4.2.2小行星的性质

4.2.3彗星

4.2.4彗星轨道

4.2.5流星体

4.3太阳系的形成

4.3.1模型要求

4.3.2星云收缩

4.3.3行星形成

4.3.4形成类木行星

4.3.5太阳系的分异

4.3.6小行星和彗星

4.3.7太阳系的规则性和不规则性

4.4系外行星

4.4.1探测系外行星

4.4.2系外行星的性质

4.4.3系外行星的组成

4.4.4太阳系不同寻常吗

4.4.5寻找地球类行星

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第5章 地球及其卫星：我们的宇宙后院

5.1地球和月球

5.1.1物理性质

5.1.2整体结构

5.2潮汐

5.2.1重力变形

5.2.2潮汐锁定

5.3大气层

5.3.1地球的大气

5.3.2温室效应

5.3.3月球空气

5.4地球和月球的内部结构

5.4.1地震学

5.4.2地球内部建模

5.4.3分异

5.4.4月球内部

5.5地球的表面活动

5.5.1大陆漂移说

5.5.2是什么驱动板块运动

5.5.3月球上的板块构造

5.6月球的表面

5.6.1大尺度特征

5.6.2陨击

5.6.3月球侵蚀作用

5.7磁层

5.7.1地球的磁层

5.7.2月球的磁场

5.8地月系统的历史

5.8.1月球的形成

5.8.2月球的演化

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第6章 类地行星：对比研究

6.1轨道和物理性质

6.2自转速率

6.2.1水星奇特的自转

6.2.2金星和火星

6.3大气层

6.3.1水星

6.3.2金星

6.3.3火星

6.4水星表面

6.5金星表面

6.5.1大比例尺地形图

6.5.2火山作用和陨击

6.6火星表面

6.6.1大比例尺地形图

6.6.2火星上的火山活动

6.6.3火星上过去有水的证据

6.6.4今天水在火星上的何处

6.6.5火星着陆器的探索

6.7内部结构和地质历史

6.7.1水星

6.7.2金星

6.7.3火星

6.8地球、金星和火星上的大气演化

6.8.1金星上失控的温室效应

6.8.2火星大气层的演化

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第7章 类木行星：太阳系中的巨型天体

7.1木星和土星的观测

7.1.1地球视角

7.1.2空间探测器探索

7.2天王星和海王星的发现

7.3类木行星的体特性

7.3.1物理性质

7.3.2自转速率

7.4木星的大气

7.4.1整体外观和组成

7.4.2大气结构

7.4.3木星上的天气

7.5外层类木行星的大气

7.5.1土星大气的组成

7.5.2土星上的天气

7.5.3天王星和海王星的大气成分

7.5.4天王星和海王星上的天气

7.6类木行星的内部

7.6.1内部结构

7.6.2磁层

7.6.3内部加热

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第8章 卫星、环和类冥矮行星：巨人之间的小世界

8.1木星的伽利略卫星

8.1.1“小太阳系”

8.1.2木卫一：最活跃的卫星

8.1.3木卫二：锁定在冰中的液态水

8.1.4木卫三和木卫四：异卵双生

8.2土星和海王星的大卫星

8.2.1土卫六：带有大气的卫星

8.2.2海卫一：从柯伊伯带中俘获

8.3中型类木卫星

8.4行星环

8.4.1土星的壮观环系统

8.4.2洛希极限

8.4.3土星环的精细结构

8.4.4木星、天王星和海王星的环

8.4.5行星环的形成

8.5海王星之外

8.5.1冥王星的发现

8.5.2冥王星-冥卫一系统

8.5.3类冥矮行星和柯伊伯带天体

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第3部分 恒星

第9章 太阳：我们的母恒星

9.1太阳

9.1.1整体结构

9.1.2光度

9.2太阳内部

9.2.1太阳结构建模

9.2.2能量输送

9.2.3太阳对流的证据

9.3太阳的大气层

9.3.1色球层

9.3.2过渡区和日冕

9.3.3太阳风

9.4活跃的太阳

9.4.1太阳黑子

9.4.2太阳的磁场

9.4.3太阳的活动周期

9.4.4活跃区域

9.4.5 X射线下的太阳

9.4.6变化的日冕

9.5太阳的中心

9.5.1核聚变

9.5.2质子-质子链

9.5.3太阳中微子的观测

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第10章 恒星测量：巨星、矮星和主序星

10.1太阳邻域

10.1.1恒星视差

10.1.2离太阳最近的恒星

10.1.3恒星的运动

10.2光度和视亮度

10.2.1另一个平方反比定律

10.2.2星等标度

10.3恒星的温度

10.3.1颜色和黑体曲线

10.3.2恒星光谱

10.3.3光谱分类

10.4恒星的大小

10.4.1直接测量和间接测量

10.4.2巨星与矮星

10.5赫罗图

10.5.1主序

10.5.2白矮星和红巨星区域

10.6宇宙距离标度的延伸

10.6.1分光视差

10.6.2光度分类

10.7恒星的质量

10.7.1双星系统

10.7.2质量的测定

10.7.3质量和恒星的其他性质

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第11章 星际物质：银河系中恒星的形成

11.1星际物质

11.1.1气体和尘埃

11.1.2星际物质的密度和组成

11.2恒星形成区域

11.3暗黑尘埃云

11.3.1可见光的遮挡

11.3.2 21厘米辐射

11.3.3分子气体

11.4类日恒星的形成

11.4.1引力和加热

11.4.2阶段1——星云

11.4.3阶段2和阶段3——持续收缩的星云碎片

11.4.4阶段4——原恒星

11.4.5阶段5——星前演化

11.4.6阶段6和阶段7——新生恒星

11.5其他质量的恒星

11.5.1零龄主序

11.5.2“失败”的恒星

11.6星团

11.6.1星团和星协

11.6.2星团和星云

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第12章 恒星演化：恒星的诞生与死亡

12.1离开主序

12.1.1恒星和科学方法

12.1.2结构变化

12.2类日恒星的演化

12.2.1阶段8和阶段9——亚巨星到红巨星

12.2.2阶段10——氦燃烧

12.2.3阶段11——再次成为红巨星

12.3低质量恒星的死亡

12.3.1阶段12——行星状星云

12.3.2致密物质

12.3.3阶段13——白矮星

12.3.4新星

12.4质量大于太阳的恒星的演化

12.4.1重元素的形成

12.4.2超巨星的观测

12.4.3演化结束

12.5超新星爆发

12.5.1新星和超新星

12.5.2 Ⅰ型和Ⅱ型超新星的解释

12.5.3超新星遗迹

12.5.4重元素的形成

12.6星团中恒星演化的观测

12.7恒星演化的周期

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第13章 中子星和黑洞：物质的奇异状态

13.1中子星

13.2脉冲星

13.2.1脉冲星模型

13.2.2中子星和脉冲星

13.3中子星双星

13.3.1 X射线源

13.3.2毫秒脉冲星

13.3.3脉冲星行星

13.4 γ射线暴

13.4.1距离和光度

13.4.2爆发的原因

13.5黑洞

13.5.1恒星演化的最后阶段

13.5.2逃逸速度

13.5.3视界

13.6爱因斯坦的相对论

13.6.1狭义相对论

13.6.2广义相对论

13.6.3空间弯曲和黑洞

13.7黑洞附近的太空旅行

13.7.1潮汐力

13.7.2靠近视界

13.7.3黑洞深处

13.8 黑洞的观测证据

13.8.1双星系统中的黑洞

13.8.2星系中的黑洞

13.8.3黑洞确实存在吗

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第4部分 星系与宇宙

第14章 银河系：太空中的旋涡星系

14.1银河系

14.2测量银河系

14.2.1.恒星计数

14.2.2变星的观测

14.2.3一种新标尺

14.2.4银河系的大小与形状

14.3星系结构

14.3.1银河系成图

14.3.2星族

14.3.3轨道运动

14.4银河系的形成

14.5银河系旋臂

14.6银河系的质量

14.6.1暗物质

14.6.2恒星暗物质的搜索

14.7银河系中心

14.7.1银河系中的活动

14.7.2中心黑洞

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第15章 正常星系和活动星系：宇宙的基石

15.1哈勃的星系分类

15.1.1旋涡星系

15.1.2椭圆星系

15.1.3不规则星系

15.1.4哈勃序列

15.2星系在空间中的分布

15.2.1扩展距离尺度

15.2.2星系团

15.3哈勃定律

15.3.1宇宙退行

15.3.2哈勃常数

15.3.3距离阶梯的顶端

15.4活动星系核

15.4.1星系辐射

15.4.2赛弗特星系

15.4.3射电星系

15.4.4类星体

15.5活动星系的中央引擎

15.5.1能量产生

15.5.2能量发射

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第16章 星系和暗物质：宇宙的大尺度结构

16.1宇宙中的暗物质

16.1.1星系质量

16.1.2可见物质和暗晕

16.1.3星系团内气体

16.2星系碰撞

16.3星系形成和演化

16.3.1并合与兼并

16.3.2演化和相互作用

16.3.3建立哈勃序列

16.4星系中的黑洞

16.4.1黑洞质量

16.4.2类星体时期

16.4.3活动星系和正常星系

16.4.4活动星系和科学方法

16.5超大尺度上的宇宙

16.5.1星系团族

16.5.2红移巡天

16.5.3类星体吸收线

16.5.4类星体“幻影”

16.5.5暗物质成图

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第17章 宇宙学：大爆炸和宇宙的命运

17.1最大尺度上的宇宙

17.2膨胀宇宙

17.2.1奥伯斯佯谬

17.2.2宇宙的诞生

17.2.3大爆炸的位置

17.2.4宇宙学红移

17.3宇宙动力学和空间几何

17.3.1两种未来

17.3.2宇宙的形状

17.4宇宙的命运

17.4.1宇宙的密度

17.4.2宇宙加速

17.4.3暗能量

17.4.4宇宙的组成

17.4.5宇宙的年龄

17.5早期的宇宙

17.5.1宇宙微波背景

17.5.2宇宙中的辐射

17.6原子核和原子的形成

17.6.1氦的形成

17.6.2核合成和宇宙的组成

17.6.3原子的形成

17.7宇宙膨胀

17.7.1视界和平直性问题

17.7.2暴胀时期

17.7.3暴胀对宇宙的影响

17.8宇宙中大尺度结构的形成

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

第18章 宇宙中的生命：我们是否孤单

18.1宇宙的演化

18.1.1宇宙中的生命

18.1.2地球上的生命

18.1.3星际起源

18.1.4多样性和文化

18.2太阳系中的生命

18.2.1我们所知的生命

18.2.2极端环境中的生命

18.3银河系中的智慧生命

18.3.1德雷克方程

18.3.2银河系寿命期间恒星形成的平均速率

18.3.3具有行星系统的恒星的比例

18.3.4行星系统中宜居行星的平均数量

18.3.5出现生命的宜居行星的比例

18.3.6出现智慧生命的宜居行星的比例

18.3.7出现开发和利用技术的智慧生命的行星的比例

18.3.8技术文明的平均寿命

18.4寻找外星人

18.4.1认识我们的邻居

18.4.2射电搜索

18.4.3水洞

本章回顾

小结

复习题

概念自测：判断题/多选题

计算题

活动

附录A 科学记数法

附录B 天文测量

附录C 常用数据表

词汇表

译后记