基礎天文學教程 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《基礎天文學教程》介紹瞭天文學基礎知識，包括天球坐標係、四季星空、時間與曆法、地月係、太陽係、恒星、銀河係、河外星係、總星係、宇宙學以及地外文明探索等內容。讀者可從書中學習和掌握基本的天文學知識，瞭解天文學科學的發展，進而對天體、宇宙等天文現象産生濃厚的興趣，從而樹立科學的宇宙觀。適用於高等師範院校地理係師生、非天文專業高等學校師生，以及廣大天文愛好者，可作為高等學校非天文專業本科生選修天文學課程的教材和高等學校素質教育課程的基礎教材。

內頁插圖

目錄

第一章 天文觀測基礎知識
第一節 天球和天球坐標
一、天球
二、天球上常用的圈和點
三、天球坐標係
四、主要天球坐標係的區彆和聯係
第二節 天體的視運動與四季星空
一、天體的周日視運動
二、太陽的周年視運動
三、視星等與絕對星等
四、四季星空
第三節 天文望遠鏡和空間探測器
一、光學望遠鏡
二、射電望遠鏡
三、空間望遠鏡與空間探測器
第四節 天文觀測時間係統
一、恒星日和恒星時
二、太陽日和太陽時
三、地方時和世界時
四、時區、區時和法定時
五、國際日期變更綫
六、原子時、世界時和協調世界時
七、曆法

第二章 地球和地月係
第一節 地球
一、地球的物理特徵與結構
二、地球的運動
第二節 月球
一、月地距離及月球大小
二、月球錶麵形態、物理狀況與結構
三、探月曆程
第三節 地月係
一、月球的公轉和自轉
二、月相
三、日食和月食
四、海洋天文潮汐

第三章 太陽和太陽係
第一節 太陽
一、太陽概況
二、太陽的結構
三、太陽距離、大小和質量的測算
四、太陽能量的來源
五、太陽活動
六、日地關係
第二節 太陽係
一、太陽係概況
二、開普勒行星運動三大定律
三、牛頓修正開普勒行星三定律
四、提丟斯一波得定則
五、行星的視運動
六、太陽係的起源和演化
第三節 行星分類與行星簡介
一、行星的分類
二、太陽係行星的運動特徵
三、八大行星
四、太陽係的衛星
第四節 太陽係的小天體
一、小行星
二、彗星
三、流星體

第四章 恒星
第一節 恒星光譜、距離、大小和質量及其測定
一、恒星光譜及其測定
二、恒星距離的測定
三、恒星大小及其測定
四、恒星質量及其測定
第二節 恒星的運動
一、多普勒效應
二、恒星的視嚮速度和切嚮速度
三、恒星的自行
四、恒星的自轉
第三節 恒星的內部結構與能源機製
一、恒星的內部結構
二、恒星的能源機製
第四節 恒星的多樣性
一、單星、雙星、聚星和星團
二、變星、新星和超新星
三、主序星、紅巨星、白矮星、中子星和黑洞
第五節 恒星的形成和演化
一、恒星的形成階段
二、恒星的主星序階段
三、恒星的晚期演化

第五章 銀河係與河外星係
第一節 銀河係
一、銀河係的發現
二、銀河係結構模型
三、銀河係的質量和運動
四、銀心
五、銀河係的星團
六、銀河係的星雲
七、星族
第二節 河外星係
一、河外星係的發現
二、星係的分類
三、活動星係
四、星係的形成和演化
第三節 星係群、超星係團和總星係
一、星係群和星係團
二、超星係團
三、總星係

第六章 膨脹的宇宙與地外文明探索
第一節 宇宙學
一、宇宙學史
二、現代宇宙學
三、膨脹的宇宙
第二節 地外文明探索
一、地外文明存在的可能性
二、地外文明探索的艱巨性
三、太陽係內的地外生命探索
四、太陽係外的地外文明探索

主要參考文獻
附錄
天文學常用數據
四季星圖
中國古代星空劃分
88星座錶
最亮的21顆恒星
梅西耶天體錶
主要流星群
我國主要城市經緯度
2018-2048年我國部分城市可見日食
2018-2048年閤肥地區可見日食
2018-2048年我國可見月食

前言/序言

　　隨著我國經濟迅速崛起，國傢對素質教育愈來愈重視。1999年6月，黨中央和國務院召開瞭改革開放以來第三次全國教育工作會議，頒布瞭一個綱領性文件——《關於深化教育改革全麵推進素質教育的決定》，把全麵推進素質教育作為迎接新世紀教育工作的戰略重點，把提高創新能力擺到瞭關係民族復興和國傢興旺的重要位置。實施素質教育，就是全麵貫徹黨的教育方針，以提高國民素質為根本宗旨，以培養學生的創新精神和實踐能力為重點，造就“有理想、有道德、有文化、有紀律”的德智體美等全麵發展的社會主義事業建設者和接班人。隨著素質教育的推進，在高校開設一係列選修課是全麵提高大學生素質的重要措施之一。
　　天文學是六大自然基礎學科之一，對其他相關自然科學的發展起著至關重要的作用，即使是一些社會學科，也需要天文學研究成果的支撐。因此，師範院校的學生掌握一些天文學基礎知識，既是提高自身素質、培養和樹立正確世界觀的需要，也為今後走上中學講壇、培養和提高中學生素質做一些知識積纍。為此，我們編寫瞭《基礎天文學教程》，期望在學生素質教育和普及天文學基礎知識方麵做一點貢獻。
　　本書特點：第一是普及性。針對大學生對天文知識普遍知之不多的現象，本書著重介紹一些基本的天文知識，注重由淺入深、由近及遠、刪繁就簡，沒有深奧的數學和物理公式，把一些難以理解的知識用淺顯的語言化解並錶達齣來，便於學生掌握。第二是係統性。天文學是古老的科學，又是活躍的前沿科學之一，經過長期研究和發展，已形成較為係統的學科。本書在采取一些簡化措施時，充分考慮和保持其係統性，在全書的結構上盡量體現齣閤理性，層次上體現齣邏輯性。第三是時代性。天文學這一科學的發展是逐漸完善的，雖然有許多經典理論，但隨著科學技術的進步，天文學探測手段不斷進步和完善，天文學一些新理論和新的探測成果也應運而生，本書亦盡量反映這方麵的最新資料。第四是適用性。目前，高等師範院校單科選修課的學時數普遍較少，本書考慮到這一因素，在保證係統性和科學性前提下，壓縮篇幅，使之更便於在教學上應用。另外，本書還附有復習思考題和若乾附錄，便於學生課後思考和自學，以鞏固所學知識。
　　本書共分六章，第一章至第四章第四節由邵華木編寫，第四章第五節至第六章及附錄由汪青編寫，全書部分圖件由汪青製作。在編寫過程中，參考和引用瞭許多同行前輩和專傢專著中的圖錶和科研成果等內容資料，在此，我們錶示衷心感謝。
　　本書主要麵嚮高校特彆是師範院校學生及廣大對天文學感興趣的一般社會讀者。

古老的星辰與現代的探索：天文學的宏偉畫捲 本書旨在為讀者呈現一個廣闊而深邃的天文學世界，它不局限於特定教材的框架，而是力求描繪齣整個學科波瀾壯闊的發展曆程、核心概念以及前沿探索。我們將追溯人類對星空的最初凝視，直至當代最尖端的太空任務，揭示宇宙運行的規律與我們自身在其中的位置。 第一部分：仰望星空——觀測天文學的基石 本部分將引導讀者深入瞭解我們如何認識宇宙。我們不會從基礎的恒星分類和星座圖譜開始，而是直接進入觀測工具和方法的演進史。 1. 望遠鏡的革命：從伽利略的目視到數字成像 我們將詳細考察望遠鏡技術如何徹底改變瞭天文學的麵貌。這不僅僅是關於反射鏡和摺射鏡的簡單對比，而是深入探討不同波段觀測的重要性。從可見光到射電、紅外、紫外、X射綫和伽馬射綫，每一種“窗口”都揭示瞭宇宙中不同物理過程的信息。例如，射電天文學如何幫助我們發現瞭脈衝星和類星體，而高能天觀測如何揭示瞭黑洞吸積盤的極端物理環境。我們會探討傅裏葉光學在現代自適應光學係統中的應用，以及如何剋服地球大氣層對圖像質量的乾擾，實現地麵望遠鏡接近太空望遠鏡的分辨率。 2. 測量宇宙的尺度：距離、亮度和光譜 本部分將係統介紹天文學傢如何構建宇宙的“尺子”。我們不會簡單地羅列三角視差和標準燭光，而是著重分析這些方法的局限性與互補性。例如，我們如何通過主序擬閤、造父變星、Ia型超新星，乃至引力波事件産生的電磁對應體，一步步將我們的測量範圍推嚮宇宙的邊緣。光譜學將被視為理解天體物理學的“指紋識彆術”。我們會深入解析多普勒效應如何揭示恒星和星係的運動，以及吸收綫和發射綫如何告訴我們天體的化學組成、溫度、密度和磁場強度。對特定元素譜綫（如氫的巴爾末序列或禁戒綫）的精細分析，是推導齣恒星內部能量産生機製的關鍵。 第二部分：恒星的誕生、生命與死亡——恒星物理學的核心 恒星是宇宙中最引人注目的“熔爐”。本部分將圍繞恒星演化的物理機製展開，著重於能量的産生與傳遞。 1. 恒星的形成：從分子雲到主序星 我們將探討分子雲的引力坍縮過程，分析臨界質量（金斯質量）的重要性，以及原恒星形成階段的噴流（Herbig-Haro天體）現象。重點會放在等溫坍縮和絕熱坍縮的物理差異上。對於剛進入主序階段的恒星，我們將詳細分析質子-質子鏈反應（p-p鏈）和碳氮氧循環（CNO循環）在不同質量恒星中的相對重要性，以及它們如何決定恒星的壽命和能量輸齣。 2. 恒星的晚年：衰亡的壯麗景觀 恒星的演化終點是宇宙中最劇烈的事件。我們會深入研究紅巨星分支和漸近巨星分支的物理過程，例如氦閃（對於低質量恒星）和熱脈衝。對於大質量恒星，重點將放在核心的元素聚變過程，從碳燃燒到矽燃燒的鏈式反應，直至最終形成鐵核。中子星的形成機製——特彆是超新星爆發（I型和II型）的觸發條件和能量釋放方式——將被詳盡剖析。我們將討論快速鏇轉的中子星（脈衝星）的電磁輻射機製，以及它們作為宇宙時鍾的精確性。 第三部分：星係的結構與演化——宇宙的宏大織體 本部分將視角拉伸到恒星群集，探討星係的形成、分類及其相互作用的動力學。 1. 星係的分類與結構：從鏇感到橢圓 我們將批判性地審視哈勃“音叉”圖的局限性，並引入現代星係形態學，如棒鏇星係和無規則星係。對於鏇渦星係，我們會分析其鏇臂的密度波理論，解釋恒星形成如何被周期性地觸發。對於橢圓星係，我們將探討其看似平靜的背後，往往是早期星係並閤的遺跡。暗物質在星係動力學中的作用將貫穿始終，通過測量星係鏇轉麯綫的平坦性，來佐證其不可見的質量分布。 2. 活躍星係核與宇宙反饋 我們將聚焦於星係中心超大質量黑洞（SMBH）的作用。活躍星係核（AGN）、類星體（Quasars）和射電星係，是SMBH吸積物質時釋放齣巨大能量的體現。我們將討論愛丁頓光度限製，以及由AGN噴流和星風驅動的“宇宙反饋”機製，如何影響宿主星係的恒星形成速率，從而解釋宇宙中星係演化的多樣性。 第四部分：宇宙學的疆域——時空與大爆炸的印記 本部分將進入宇宙學領域，探討時空的本質、宇宙的起源和未來。 1. 相對論基礎與時空幾何 在進入大爆炸模型之前，我們將簡要迴顧愛因斯坦的廣義相對論對空間和時間概念的顛覆。這包括對引力本質的理解——時空麯率，以及如何用黎曼幾何來描述宇宙的大尺度結構。引力透鏡效應將作為檢驗廣義相對論和探測暗物質分布的有力工具被詳細介紹。 2. 大爆炸模型的證據鏈與現代挑戰 我們將係統梳理支持大爆炸理論的“三大支柱”：宇宙膨脹（哈勃定律及其背後的動力學）、宇宙微波背景輻射（CMB）的性質、以及輕元素（氫、氦、鋰）的豐度。對於CMB，我們將深入分析其微小的溫度各嚮異性，這包含瞭早期宇宙的聲學振蕩信息，是現代宇宙學模型（Lambda-CDM模型）的基石。最後，我們將討論暗能量的引入，它如何解釋宇宙加速膨脹的觀測事實，以及當前宇宙學麵臨的未解之謎，如暗物質的粒子性質和宇宙學常數問題的本質。 本書緻力於構建一個連貫的知識體係，將觀測事實、理論模型和前沿研究緊密結閤，展現天文學作為一門現代科學的嚴謹性與無限魅力。