天體物理學

《天體物理學》是教育部“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”的研究成果，是“面向21世紀課程教材”和普通高等教育“九五”國家教委重點教材。《天體物理學》作者在主持參加“天文學專業教學內容和課程體系改革研究”項目工作的基礎上，用現代的觀點對其1992年編寫出版的“普通天體物理學”一書的內容和體系結構進行審視、選擇和組織，重新編寫形成了新版的“天體物理學”。《天體物理學》內容分為緒論、天體物理中的輻射過程、天體物理觀測方法和天體物理量的測定、太陽物理、恆星的結構和演化、緻密星、星際物質、銀河展、河外星系、宇宙學等10章。與原書相比，《天體物理學》內容中：（1）加入和反映了大量20世紀90年代天體物理學的最新資料和最新進展；（2）盡量減少有關較繁的理論推導；（3）加強了河外星系和活動星系核的內容；（4）重新撰寫宇宙學內容，更加突出和強化基本概念；（5）編入大量的習題。《天體物理學》主要適用對象為：高等院校物理系、天文學系大學生、研究生以及物理和天文專業的研究人員。

第一章 緒論

§1．1 宇宙概觀

1．太陽系

2．恆星

3．星際物質

4．星系

5．宇宙

§1．2 宇宙物質的基本規律和物質狀態

1．粒子和四種作用力

2．宇宙中物質的狀態

§1．3 天體物理學和物理學

1．天體物理學

2．天文學(天體物理學)方法

3．天體物理學和物理學的全面滲透

4．2 1世紀天體物理學

第二章 天體物理中的輻射過程

§2．1 輻射轉移理論

1．描述輻射場的物理量

2．發射係數、吸收係數和愛因斯坦概率係數

3．輻射轉移方程

§2．2 熱輻射

1．黑體輻射

2．普朗克定律的特性

§2．3 迴旋輻射、同步加速輻射及曲率輻射

1．迴旋輻射

2．同步加速輻射

3．曲率輻射

§2．4 逆康普頓散射

1．康普頓散射

2．逆康普頓散射

§2．5 切連科夫輻射

第三章 天體物理觀測方法和天體參數的測定

§3．1 獲得天體信息的渠道

1．電磁輻射

2．宇宙線

3．中微子

4．引力波

§3．2 信息的收集和觀測視野的擴展

§3．3 天文望遠鏡和輻射探測器

1．天文望遠鏡

2．LAMOST望遠鏡

3．輻射探測器

§3．4 天體的光度測量

1．星等

2．測光系統

3．色指數和熱改正

4．星際消光、星際紅化和色余

§3．5 天體的譜分析

1．天體物理光譜分析

2．恆星的光譜分類

3．河外特殊天體光譜分類

§3．6 射電天文方法

1．射電天文的早期發展和成就

2．射電望遠鏡

3．射電天文測量

§3．7 空間天文方法

1．紅外天文衛星(IRAS)和國際紫外探險者(IuE)

2．x射線天文和r射線天文觀測

3．哈勃空間望遠鏡(HST)

§3．8 天體的距離

1．視差

2．分光視差法

3．威爾遜一巴普法

4．星群視差法

5．主星序重疊法

6．變星測距

7．譜線紅移和哈勃定律

§3．9 恆星的大小

§3．1 0天體的質量

1．恆星質量的測定

2．星系質量的測定

3．星系團的質量

§3．1 1天體的年齡和宇宙的年齡

1．赫羅圖法

2．核紀年法

3．宇宙年齡

第四章 太陽物理

§4．1 太陽概述

1．太陽的質量和半徑

2．太陽常量和太陽光度

3．太陽大氣分層

4．太陽作為一顆恆星的基本參量

§4．2 太陽的結構：內部和光球

1．太陽的內部

2．太陽中微子問題

3．光球

4．米粒組織和振蕩

§4．3 等離子體物理和磁流體力學基本原理

1．等離子體的特徵

2．粒子的軌道理論

3．磁流體力學基礎

4．太陽磁發電機理論

§4．4 太陽活動

1．太陽活動和磁場

2．活動區

3．太陽黑子

4．耀斑

§4．5 日地關係

1．緩變型太陽活動及其影響

2．爆髮型太陽活動及其影響

3．空間天氣學

第五章 恆星的結構和演化

§5．1 恆星的觀測特性

§5．2 星團和赫羅圖

1．星團

2．星協

3．赫羅圖

4．星團的赫羅圖

§5．3 恆星演化概述

1．恆星演化進程概貌

2．恆星的最後歸宿

§5．4 恆星演化的時標

1．自由下落時標

2．開爾文一亥姆霍茲(K—H)時標

3．愛因斯坦時標

§5．5 恆星形成和早期演化

1．物質凝聚和恆星形成

2．動力學方程線性化和金斯判據

3．旋轉的影響

4．孤立星雲的坍縮

5．磁場的影響

6．赫羅圖中的林忠四郎線L

§5．6 恆星結構的基本方程

§5．7 恆星內部物理狀態

1．輻射傳能

2．對流傳能

3．物態方程

4．不透明度

5．能源

§5．8 各種質量恆星的演化

1．理論H—R圖

2．主序星的特性

3．低質量星的演化

4．大質量星的演化

§5．9 恆星演化的重點問題

1．球狀星團的高齡

2．褐矮星和破碎與凝聚過程的極限

3．M型星的質量損失

4．藍超巨星的CNO和超新星的前身星

5．銀心中恆星的性質

6．類星體和活動星系核(AGN)的化學組成

7．星暴星系的恆星特徵

8．本星系群中的大質量星

……

第六章 緻密星

第七章 星際物質

第八章 銀河系

第九章 河外星系

第十章 宇宙學

習題(2-10章)

參考文獻

附錄

人名譯名對照表

前言

《天體物理學》是《普通天體物理學》的修訂版，第一版曾獲國家教委第三屆優秀教材二等獎（1995年），本修訂版系普通高等教育“九五”國家教委重點教材。

本書第一版於1992年出版，並為有關大學物理系和理科各專業廣泛選作天體物理學課程的教材，許多攻讀天體物理碩士學位的研究生也常選其作為喜愛的參考書。鑒於該教材涉及天體物理學幾乎所有重要領域，既有基礎理論又有各研究領域的主要成果，因而得到廣大師生的歡迎和專家的較高的評價．

充滿生機和希望的21世紀，即將向我們敞開大門，20世紀90年代天體物理正以昂首闊步的姿態跨入下一個世紀，它以驚人的發現對理論發起了挑戰，以天空實驗室的身份驗證了地面難以證實的理論；現代天文學突出的特點是已實現了全電磁波段觀測，為天文學的突破奠定了基礎。根據我國高等教育關於面向21世紀教學內容和課程體系改革的決策，為適應新世紀天體物理的迅猛發展，為實施“科教興國”培養高素質人才的需要，本書作為教育部“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”中“（02-05-12）天文學專業教學內容和課程體系改革研究”項目研究成果之一，在研究中，對原書（第一版）進行了認真的研討和修訂。

在這次修訂中，我們聽取和採納了許多師生和專家的意見和建議，修訂中體現以下幾點：（1）增強物理圖像，公式刪繁就簡，（2）充實最新的觀測數據和研究成果，（3）加強星系天文學和宇宙學，原書最後兩章擴充為三章：銀河系、河外星系和宇宙學，（4）增加了習題。后三章用最新的內容完全重寫，特別是宇宙學以武向平研究員為主的博士團組（朱宗宏、秦波、陳大明）既注重基礎又瞄準前沿，以深入淺出的方式重新撰寫了發展異常迅速的宇宙學。以適應天文學教學內容和課程體系改革的需要。

本書的修訂工作得到了教育部普通高等學校理科物理學與天文學教學指導委員會天文學教學指導組和02-05－12項目組的指導和幫助；許多同行和朋友，如陸琰、李競、馬弭、汪景磅、喬國俊、盧炬甫和馬玉倩教授，趙永恆、韓金林和楊志良博士，楊大衛老師和研究生王曉峰和劉煜以各種方式給予幫助。該書凝聚著大家的心血，在此一併致謝。