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1.2.1 伽利略的重要历史观测 27 1.2.2 哥白尼体系的优势 29 1.3 行星运动定律 29 1.3.1 第谷的复杂数据 30 1.3.2 开普勒的简单定律 30 1.3.3 太阳系的大小 32 1.4 牛顿定律 33 1.4.1 运动定律 33 1.4.2 万有引力定律 34 1.4.3 轨道运动 36 1.4.4 开普勒定律的修正 36 1.4.5 科学进步的循环 37 本章回顾 38 小结 38 复习题 38 自测题 38 计算题 39 活动 39 第2章 光和物质：宇宙的内在运行 40 2.1 来自天空的信息 41 2.1.1 光和辐射 42 2.1.2 波动 42 2.2 波在哪里 43 2.2.1 带电粒子间的相互作用 44 2.2.2 电磁性 44 2.3 电磁波谱 45 2.3.1 可见光的组成 45 2.3.2 辐射的完整范围 46 2.4 热辐射 48 2.4.1 黑体光谱 48 2.4.2 辐射定律 48 2.4.3 天文学应用 50 2.5 光谱学 51 2.5.1 发射线 51 2.5.2 吸收线 52 2.5.3 天文学应用 54 2.6 谱线的形成 54 2.6.1 原子结构 54 2.6.2 辐射的粒子本质 55 2.6.3 氢的光谱 56 2.6.4 基尔霍夫定律的解释 57 2.6.5 更复杂的光谱 57 2.7 多普勒效应 58 2.8 谱线分析 60 本章回顾 60 小结 60 复习题 61 自测题 61 计算题 62 活动 62 第3章 望远镜：天文学工具 63 3.1 光学望远镜 64 3.1.1 反射望远镜和折射望远镜 64 3.1.2 反射望远镜的类型 66 3.1.3 探测器和图像处理 69 3.2 望远镜大小 70 3.2.1 集光能力 70 3.2.2 分辨能力 72 3.3 高分辨率天文学 73 3.3.1 大气模糊效应 73 3.3.2 新型望远镜设计 74 3.4 射电天文学 75 3.4.1 射电望远镜简介 75 3.4.2 射电天文学的价值 77 3.4.3 干涉测量学 77 3.5 空基天文学 79 3.5.1 红外和紫外天文学 79 3.5.2 高能天文学 82 3.5.3 全光谱覆盖 83 本章回顾 85 小结 85 复习题 85 自测题 85 计算题 86 活动 86 第2部分 太阳系（行星系） 第4章 太阳系：行星际物质和行星的诞生 90 4.1 太阳系的成员 91 4.1.1 行星的性质 91 4.1.2 类地行星和类木行星 94 4.1.3 太阳系碎片 94 4.2 行星际物质 95 4.2.1 小行星的轨道 95 4.2.2 小行星的性质 96 4.2.3 彗星 99 4.2.4 彗星的轨道 103 4.2.5 流星体 104 4.3 太阳系的形成 107 4.3.1 模型要求 107 4.3.2 星云收缩 108 4.3.3 行星形成 111 4.3.4 类木行星形成 112 4.3.5 太阳系的分化 113 4.3.6 小行星和彗星 114 4.3.7 太阳系的规则性和不规则性 115 4.4 系外行星 115 4.4.1 探测系外行星 115 4.4.2 系外行星的性质 117 4.4.3 系外行星的组成 118 4.4.4 太阳系是否与众不同 120 4.4.5 搜寻系外地球 121 本章回顾 122 小结 122 复习题 122 自测题 123 计算题 123 活动 123 第5章 地球和月球：我们的宇宙后院 125 5.1 概述 126 5.1.1 物理性质 126 5.1.2 整体结构 127 5.2 潮汐 127 5.2.1 引力形变 127 5.2.2 潮汐锁定 129 5.3 大气层 129 5.3.1 地球大气层 129 5.3.2 温室效应 132 5.3.3 月球空气 134 5.4 内部结构 135 5.4.1 地震学 135 5.4.2 地球内部建模 136 5.4.3 分异 137 5.4.4 月球内部 137 5.5 地球表面活动 138 5.5.1 大陆漂移 138 5.5.2 板块驱动力 140 5.5.3 月球板块构造 141 5.6 月球表面 141 5.6.1 大尺度特征 142 5.6.2 陨击 143 5.6.3 月面侵蚀 144 5.7 磁层 145 5.7.1 地球磁层 145 5.7.2 月球磁性 147 5.8 地月系统演化史 147 5.8.1 月球的形成 147 5.8.2 月球的演化 148 本章回顾 149 小结 149 复习题 150 自测题 150 计算题 150 活动 151 第6章 类地行星：对比研究 152 6.1 轨道性质和物理性质 153 6.2 自转速率 154 6.2.1 水星的奇特自转 154 6.2.2 金星和火星 155 6.3 大气层 157 6.3.1 水星 157 6.3.2 金星 157 6.3.3 火星 158 6.4 水星表面 158 6.5 金星表面 160 6.5.1 大尺度地形地貌 160 6.5.2 火山活动和陨击 161 6.6 火星表面 163 6.6.1 大尺度地形地貌 164 6.6.2 火星上的火山活动 166 6.6.3 火星上曾经存在水的证据 167 6.6.4 火星上的水现在何处 169 6.6.5 火星着陆器的探测 170 6.7 内部结构和地质历史 174 6.7.1 水星 174 6.7.2 金星 175 6.7.3 火星 175 6.8 大气演化 175 6.8.1 金星的失控温室效应 176 6.8.2 火星的大气演化 177 本章回顾 178 小结 178 复习题 179 自测题 179 计算题 179 活动 180 第7章 类木行星：太阳系中的巨行星 181 7.1 木星和土星的观测 182 7.1.1 从地球上观测 182 7.1.2 航天器探测 183 7.2 天王星和海王星的发现 184 7.3 类木行星的主要性质 187 7.3.1 物理性质 188 7.3.2 自转速率 188 7.4 木星大气层 190 7.4.1 整体外观和组成 190 7.4.2 大气层结构 191 7.4.3 木星上的天气 192 7.5 外层类木行星的大气层 193 7.5.1 土星大气层 193 7.5.2 土星上的天气 194 7.5.3 天王星和海王星的大气层 195 7.5.4 天王星和海王星上的天气 196 7.6 类木行星内部 197 7.6.1 内部结构 198 7.6.2 磁层 199 7.6.3 内部加热 200 本章回顾 202 小结 202 复习题 202 自测题 203 计算题 203 活动 203 第8章 卫星、环和类冥矮行星：巨行星中间的 小天体 205 8.1 木星的伽利略卫星 206 8.1.1 小太阳系 207 8.1.2 木卫一：最活跃的卫星 208 8.1.3 木卫二：液态水锁定在冰中 209 8.1.4 木卫三和木卫四：异卵双生 210 8.2 土星和海王星的大卫星 212 8.2.1 土卫六：拥有大气层的卫星 212 8.2.2 海卫一：从柯伊伯带俘获 215 8.3 类木行星的中卫星 216 8.4 行星环 219 8.4.1 壮观的土星环系统 219 8.4.2 洛希极限 220 8.4.3 土星环的精细结构 221 8.4.4 木星环、天王星环和海王星环 223 8.4.5 行星环的形成 224 8.5 海王星以外 225 8.5.1 冥王星的发现 225 8.5.2 冥王星 冥卫一系统 225 8.5.3 冥王星和冥卫一的近距离观测 226 8.5.4 类冥矮行星和柯伊伯带 227 本章回顾 229 小结 229 复习题 230 自测题 230 计算题 231 活动 231 第3部分 恒 星 第9章 太阳：地球的母恒星 234 9.1 太阳概述 235 9.1.1 整体结构 235 9.1.2 光度 236 9.2 太阳内部 237 9.2.1 太阳结构建模 237 9.2.2 能量传输 239 9.2.3 太阳对流的证据 240 9.3 太阳大气 241 9.3.1 色球 242 9.3.2 过渡区和日冕 242 9.3.3 太阳风 243 9.4 活动太阳 243 9.4.1 太阳黑子 244 9.4.2 太阳磁性 244 9.4.3 太阳活动周期 246 9.4.4 活动区 247 9.4.5 X射线下的太阳 249 9.4.6 不断变化的日冕 250 9.5 太阳中心 250 9.5.1 核聚变 250 9.5.2 质子 质子链 251 9.5.3 太阳中微子的观测 254 本章回顾 255 小结 255 复习题 255 自测题 256 计算题 256 活动 256 第10章 恒星的测量：巨星、矮星和主序 258 10.1 太阳邻域 259 10.1.1 恒星视差 259 10.1.2 太阳的最邻近恒星 260 10.1.3 恒星运动 261 10.2 光度和视亮度 262 10.2.1 另一个平方反比定律 263 10.2.2 星等标 264 10.3 恒星温度 265 10.3.1 颜色和黑体曲线 265 10.3.2 恒星光谱 266 10.3.3 光谱分类 267 10.4 恒星大小 268 10.4.1 直接测量和间接测量 268 10.4.2 巨星和矮星 268 10.5 赫罗图 269 10.5.1 主序 269 10.5.2 白矮星区和红巨星区 271 10.6 宇宙距离尺度的延伸 272 10.6.1 分光视差 272 10.6.2 光度级 273 10.7 恒星质量 274 10.7.1 双星 275 10.7.2 质量测定 276 10.7.3 质量及1

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