氣象學與生活(第12版)(修訂版)

ISBN13：9787121438882

出版社：電子工業出版社

作者：(美)FREDERICK K.LUTGENS; EDWAFD J.TARBUCK

出版日：2022/07/01

裝訂／頁數：平裝／423頁

規格：24cm*17cm (高/寬)

版次：二版

內容簡介

本書從科學探索的角度和物理學原理出發，詳細介紹了氣象學的基本概念和原理：地球主要組成圈層、大氣組成、物理性質、空間結構、要素變化；大氣運動各種過程的物理原因；地球上各種天氣和氣候現象、形形色色的云和降水的形成原因；氣壓和風、氣團、氣旋和鋒面天氣的形成；強對流、雷暴、龍卷風和颶風（臺風）等災害性天氣；人工影響天氣的各種途徑、天氣分析和預報的方法、衛星在天氣預報中的應用；空氣污染及其原因；氣候變化與氣候系統、人類對全球氣候的影響、全球變暖的可能後果、世界氣候和氣候分類及大氣中各種奇特的光學現象和形成的原理等。全書內容豐富、概念清楚、深入淺出、圖文並茂，可讀性強。

作者簡介

Frederick K. Lutgens，美國伊利諾伊大學教授，與Edward J. Tarbuck從20世紀70年代起就是好朋友和同事，已經有50多年的教學和編寫大學教材的經歷，而且他們都是公認的杰出和著名的教授。從1983年起，Dennis Tasa加入了他們的團隊，主要從事繪圖工作。三人合作，完成了氣象學、地球科學、地質學等教材的撰寫與更新。

目錄

第1章 大氣概述 1

1．1 大氣――天氣和氣候 2

1．1．1 美國的天氣 2

1．1．2 氣象學、天氣和氣候 3

1．2 大氣災害：來自自然的襲擊 6

1．3 科學探索的本質 7

1．3．1 假設 9

1．3．2 理論 9

1．3．3 科學方法 9

1．4 地球的圈層 10

1．4．1 地圈 12

1．4．2 大氣圈 12

1．4．3 水圈 12

1．4．4 生物圈 13

1．5 地球系統 14

1．5．1 地球系統科學 14

1．5．2 地球系統 15

1．6 大氣的組成 17

1．6．1 大氣的主要成分 17

1．6．2 二氧化碳 18

1．6．3 變化的大氣成分 19

1．7 臭氧耗竭――一個全球性問題 20

1．7．1 南極臭氧洞 21

1．7．2 臭氧耗竭效應 21

1．7．3 蒙特利爾議定書 22

1．8 大氣層的垂直結構 22

1．8．1 氣壓變化 22

1．8．2 溫度變化 23

1．9 大氣成分的垂直變化 27

1．9．1 電離層 27

1．9．2 極光 27

術語表 28

思考題 28

習題 28

第2章 地球表面和大氣加熱過程 30

2．1 地日關係 31

2．1．1 地球的運動 31

2．1．2 季節的成因是什麼？ 32

2．1．3 地球的朝向 33

2．1．4 兩至點和兩分點 34

2．2 能量、溫度和熱量 38

2．2．1 能量的形式 38

2．2．2 溫度 38

2．2．3 熱量 39

2．3 熱傳遞機制 39

2．3．1 傳導 39

2．3．2 對流 39

2．3．3 輻射 40

2．3．4 輻射定律 42

2．4 入射太陽輻射 44

2．4．1 反射與散射 45

2．4．2 太陽輻射的吸收 47

2．5 大氣層中各種氣體的作用 48

2．5．1 加熱大氣 48

2．5．2 溫室效應 49

2．6 地球的熱量收支 50

2．6．1 年能量平衡 50

2．6．2 熱量平衡的緯度分布 52

思考題 53

術語表 54

習題 54

第3章 溫度 56

3．1 氣溫記錄資料 57

3．1．1 基本計算方法 57

3．1．2 等溫線 57

3．2 影響氣溫的因素 58

3．2．1 海陸分布 59

3．2．2 洋流 62

3．2．3 海拔高度 64

3．2．4 地理位置 65

3．2．5 云量和反照率 66

3．3 溫度的全球分布 68

3．4 氣溫變化的周期 71

3．4．1 氣溫日變化 72

3．4．2 溫度日變化的幅度 74

3．4．3 溫度的年變化 75

3．5 氣溫的測量 75

3．5．1 機械式溫度計 75

3．5．2 電子溫度計 77

3．5．3 百葉箱 77

3．6 溫標 78

3．7 炎熱和風寒：人體不舒適指數 80

3．7．1 炎熱――高溫高濕 80

3．7．2 風寒――大風降溫作用 81

思考題 81

術語表 82

習題 82

第4章 水汽和大氣穩定度 84

4．1 大氣中水的運動 85

4．2 水：獨特的物質 86

4．3 水的相變 88

4．3．1 冰、液態水和水汽 88

4．3．2 潛熱 88

4．3．3 蒸發和凝結 89

4．4 濕度：空氣中的水汽 90

4．5 水汽壓與飽和 91

4．6 相對濕度 93

4．6．1 相對濕度如何變化？ 94

4．6．2 相對濕度的自然變化 96

4．7 露點溫度 97

4．8 如何測量濕度？ 98

4．9 絕熱溫度變化 99

4．9．1 絕熱冷卻和凝結 99

4．10 空氣抬升過程 101

4．10．1 地形抬升 101

4．10．2 鋒面楔入 103

4．10．3 輻合 104

4．10．4 局地對流抬升 104

4．11 惡劣天氣的起因：大氣穩定度 106

4．11．1 穩定度類型 106

4．11．2 穩定空氣和每日天氣 108

4．11．3 穩定空氣如何變化？ 109

4．11．4 溫度變化和空氣穩定性 110

4．11．5 垂直空氣運動和空氣穩定性 110

思考題 111

術語表 112

習題 112

第5章 凝結和降水類型 114

5．1 云的形成 115

5．1．1 高空凝結 115

5．1．2 云滴的增長 115

5．2 云的分類 116

5．2．1 高云 117

5．2．2 中云 118

5．2．3 低云 119

5．2．4 垂直發展型云（直展云） 119

5．2．5 云的形態變化 120

5．3 霧的類型 122

5．3．1 冷卻霧 122

5．3．2 蒸發霧 123

5．4 降水的形成 125

5．4．1 冷云降水：伯杰龍過程 126

5．4．2 暖云降水：碰並過程 128

5．5 降水的類型 129

5．5．1 雨 130

5．5．2 雪 131

5．5．3 雨夾雪和凍雨 131

5．5．4 冰雹 132

5．5．5 霧凇 133

5．6 降水的觀測 135

5．6．1 標準雨量計 135

5．6．2 觀測降雪 135

5．6．3 天氣雷達測量降水 136

5．7 人工影響天氣 137

5．7．1 人工增雨（雪） 138

5．7．2 人工驅云消霧 138

5．7．3 人工消雹 139

5．7．4 預防霜凍 140

思考題 142

術語表 143

習題 143

第6章 氣壓和風 144

6．1 風和氣壓 145

6．2 氣壓的測量 146

6．3 氣壓隨海拔高度變化 148

6．4 氣壓變化的原因 149

6．4．1 溫度對氣壓的影響 150

6．4．2 水汽對氣壓的影響 151

6．4．3 氣流和壓力 151

6．5 影響風的因素 151

6．5．1 氣壓梯度力 151

6．5．2 科裡奧利力 153

6．5．3 摩擦力 155

6．6 高空風 156

6．6．1 地轉流 156

6．6．2 曲線流和梯度風 158

6．7 地面風 160

6．8 風與空氣的垂直運動 161

6．8．1 氣旋和反氣旋的垂直氣流 162

6．8．2 影響垂直氣流的因子 163

6．9 風的觀測 165

思考題 168

術語表 169

習題 170

第7章 大氣環流 171

7．1 大氣運動的尺度 172

7．1．1 小尺度環流和大尺度環流 173

7．1．2 風場結構 174

7．2 局地風 175

7．2．1 海陸風 175

7．2．2 山谷風 176

7．2．3 欽諾克風（焚風） 177

7．2．4 下坡風（下降風） 177

7．2．5 鄉村風 177

7．3 全球環流 178

7．3．1 單圈環流模型 178

7．3．2 三圈環流模型 179

7．4 氣壓帶與風 180

7．4．1 理想的緯向氣壓帶 180

7．4．2 半永久性氣壓系統：真實大氣 181

7．5 季風 183

7．5．1 亞洲季風 183

7．5．2 北美季風 185

7．6 西風帶 185

7．6．1 為什麼存在西風帶？ 186

7．6．2 西風帶的波動 186

7．7 急流 187

7．7．1 極地急流 188

7．7．2 副熱帶急流 188

7．7．3 急流和地球熱量收支 189

7．8 全球風場和洋流 190

7．8．1 洋流的重要性 191

7．8．2 洋流和涌升流 191

7．9 厄爾尼諾、拉尼娜和南方濤動 192

7．9．1 厄爾尼諾的影響 192

7．9．2 拉尼娜的影響 194

7．9．3 南方濤動 194

7．10 全球降水分布 195

7．10．1 降水的緯向分布 196

7．10．2 陸地上的降水分布 197

思考題 199

術語表 200

第8章 氣團 202

8．1 什麼是氣團 203

8．1．1 氣團的源區 204

8．1．2 氣團的分類 205

8．1．3 氣團變性 205

8．2 北美氣團的特徵 207

8．2．1 大陸極地（cP）氣團和

大陸北極（cA）氣團 207

8．2．2 湖泊效應降雪：暖水上的冷空氣 208

8．2．3 海洋極地（mP）氣團 211

8．2．4 海洋熱帶（mT）氣團 211

8．2．5 大陸熱帶（cT）氣團 217

思考題 218

術語表 218

習題 218

第9章 中緯度氣旋 220

9．1 鋒面天氣 222

9．1．1 暖鋒 223

9．1．2 冷鋒 224

9．1．3 靜止鋒 227

9．1．4 錮囚鋒 227

9．1．5 幹線 228

9．2 中緯度氣旋與極鋒理論 229

9．3 中緯度氣旋的生命周期 230

9．3．1 形成：兩個氣團的碰撞 230

9．3．2 氣旋流的發展 231

9．3．3 中緯度氣旋的成熟階段 231

9．3．4 錮囚：消亡階段 231

9．4 理想的中緯度氣旋天氣 232

9．5 高空氣流與氣旋形成 235

9．5．1 氣旋和反氣旋環流 236

9．5．2 高空輻散與輻合 236

9．6 中緯度氣旋的形成區域 237

9．6．1 氣旋移動類型 237

9．6．2 高空氣流與氣旋移動 238

9．7 反氣旋天氣與大氣阻塞 240

9．8 中緯度氣旋個例研究 241

9．9 現代觀點：傳送帶模型 247

思考題 248

術語表 249

習題 249

第10章 雷暴與龍卷風 251

10．1 名稱的含意 252

10．2 雷暴 253

10．3 氣團雷暴 254

10．3．1 發展階段 254

10．3．2 發生區域 256

10．4 強雷暴 256

10．5 超級單體雷暴 258

10．5．1 颮線 259

10．5．2 中尺度對流復合體 260

10．6 閃電和雷聲 262

10．6．1 閃電發生的原因 264

10．6．2 雷擊 266

10．6．3 雷聲 266

10．7 龍卷風 267

10．7．1 龍卷風的發生與形成 269

10．7．2 龍卷風氣候學 271

10．7．3 龍卷風的特徵 272

10．8 龍卷風的破壞性 274

10．8．1 龍卷風的強度 275

10．8．2 死亡率 276

10．9 龍卷風預報 277

10．9．1 龍卷風監視和警報 277

10．9．2 多普勒雷達 278

思考題 280

術語表 280

習題 281

第11章 颶風 282

11．1 颶風概況 283

11．2 颶風的形成與消亡 286

11．2．1 颶風的形成 286

11．2．2 颶風消亡 287

11．3 颶風的破壞性 288

11．3．1 薩菲爾-辛普森分級 289

11．3．2 風暴潮 289

11．3．3 風災 290

11．3．4 內陸洪澇 291

11．3．5 颶風強度評估 293

11．4 颶風的探測、跟蹤和監控 294

11．4．1 衛星監測 295

11．4．2 空中偵察 295

11．4．3 雷達和數據浮標 298

11．4．4 颶風監視和警報 299

11．4．5 颶風預報299

思考題 300

術語表 301

習題 301

第12章 天氣分析和預報 302

12．1 氣象業務概述 303

12．2 天氣分析 305

12．2．1 獲取數據 305

12．2．2 繪製天氣圖 306

12．3 計算機在天氣預報中的應用 309

12．3．1 數值天氣預報 309

12．3．2 集合預報 311

12．3．3 預報員的作用 311

12．4 其他預報方法 313

12．4．1 持續性預報 313

12．4．2 氣候學預報 313

12．4．3 類比法 313

12．4．4 趨勢預報 314

12．5 高空環流和天氣預報 314

12．5．1 高空圖 314

12．5．2 高空氣流與地面天氣預報 317

12．6 長期天氣預報 319

12．7 預報準確率 320

12．8 衛星在天氣預報中的作用 321

12．8．1 氣象衛星圖像 322

12．8．2 衛星探測的其他內容 324

思考題 325

術語表 326

習題 327

第13章 空氣污染 328

13．1 空氣污染的危害 329

13．2 空氣污染源和類型 331

13．2．1 主要污染物 331

13．2．2 次要污染物 336

13．3 空氣質量的變化趨勢 337

13．3．1 質量標準的建立 337

13．3．2 空氣質量指數 339

13．4 影響空氣污染的氣象因素 339

13．4．1 風 339

13．4．2 大氣穩定度 341

13．5 酸雨 342

13．5．1 酸雨的範圍和強度 343

13．5．2 酸雨的危害 344

思考題 346

術語表 346

第14章 變化的氣候 347

14．1 氣候系統 348

14．2 氣候變化的檢測 349

14．2．1 海底沉積物――氣候資料的

倉庫 350

14．2．2 氧同位素分析 350

14．2．3 冰川中的氣候變化記錄 351

14．2．4 樹輪――環境歷史檔案 352

14．2．5 其他類型的代用資料 352

14．3 氣候變化的自然原因 353

14．3．1 板塊構造與氣候變化 354

14．3．2 火山活動與氣候變化 355

14．3．3 地球軌道變化 357

14．3．4 太陽活動與氣候 358

14．4 人類對全球氣候的影響 361

14．4．1 二氧化碳、微量氣體和氣候

變化 362

14．4．2 二氧化碳含量增加 362

14．4．3 大氣響應 363

14．4．4 微量氣體的作用 364

14．5 氣候反饋機制 365

14．5．1 氣候反饋機制的種類 365

14．5．2 氣候的計算機模型：重要但尚

不完善的工具 367

14．6 氣溶膠對氣候的影響 367

14．7 全球變暖的可能後果 368

14．7．1 海平面上升 369

14．7．2 不斷變化的北極 370

14．7．3 增大的海水酸性 372

14．7．4 意想不到的後果 372

思考題 373

術語表 373

第15章 世界氣候 374

15．1 氣候的分類 375

15．2 氣候控制因素 379

15．2．1 緯度 379

15．2．2 海陸分布 379

15．2．3 地理位置與盛行風向 379

15．2．4 山脈與高原 379

15．2．5 洋流 380

15．2．6 氣壓與風 380

15．3 世界氣候綜述 380

15．4 潮濕的熱帶氣候（Af，Am） 381

15．4．1 溫度特徵 383

15．4．2 降水特徵 384

15．5 熱帶幹濕季氣候（Aw） 384

15．5．1 溫度特徵 385

15．5．2 降水特徵 385

15．5．3 季風 386

15．5．4 氣候類型的變型Cw 387

15．6 幹旱氣候（B） 387

15．6．1 “幹旱”意味著什麼？ 388

15．6．2 副熱帶沙漠氣候（BWh）和

草原氣候（BSh） 388

15．6．3 西海岸副熱帶沙漠氣候 391

15．6．4 中緯度沙漠氣候（BWk）和

草原氣候（BSk） 392

15．7 冬季溫和濕潤的中緯度氣候帶（C） 393

15．7．1 副熱帶濕潤氣候（Cfa） 393

15．7．2 西岸海洋性氣候（Cfb） 395

15．7．3 副熱帶夏季幹旱（地中海）

氣候（Csa，Csb） 396

15．8 冬季寒冷的濕潤大陸氣候（D） 397

15．8．1 濕潤大陸性氣候（Dfa） 398

15．8．2 副極地氣候（Dfc，Dfd） 399

15．9 極地氣候（E） 400

15．9．1 苔原氣候（ET） 401

15．9．2 冰原氣候（EF） 403

15．10 高原氣候 403

思考題 406

術語表 408

習題 408

第16章 大氣的光學現象 409

16．1 光和物質的相互作用 410

16．1．1 反射 410

16．1．2 折射 411

16．2 海市蜃樓 413

16．3 彩虹 415

16．4 光暈、幻日和日柱 418

16．5 光環 420

16．6 其他光學現象 421

16．6．1 華 421

16．6．2 彩虹云 421

思考題 422

術語表 423

天文學與生活（第8版）

作者：（美） ERIC CHAISSON, （美）STEVE MCMILLAN

譯者： 李玉龍

出版社：電子工業出版社

出版日期：2024/06/01

ISBN：9787121476402

規格：平裝 / 521頁 / 16k / 19 x 26 x 2 cm

內容介紹

1. 內容包括天體與天球及其座標、時間與曆法、星空區劃與四季星空、天文觀測工具與手段、天體物理性質及其測定、太陽系、地月系、地球及其運動、恆星、星系、宇宙等。全書透過緊密聯繫星空與地球的關係，說明了天文學對人類生活的影響，以及人類的未來。

2. 為新入學的學生或高中基礎以上的讀者提供了一本內容豐富的教材或參考書，從地球、行星到天體物理導論，覆蓋了所有的天文學發展階段，相比國內的天文學教材，更能激發學生學習天文的興趣和熱情。

3. 書中以簡單易懂的語言來描述天文學的各個領域，不涉及複雜的數學計算；某個概念相對比較複雜時，會使用讀者熟悉的物體或現象進行類比。 

天文學是研究宇宙空間天體、宇宙的結構和發展的學科。本書透過對科學過程、宇宙大小和年齡，以及星系的演化，介紹了天文學的基本知識。內容包括天體和天球及其座標、時間與曆法、星空區劃和四季星空、天文觀測工具和手段、天體物理性質及其測定、太陽系、地月系、地球及其運動、恆星、星系、宇宙等。全書透過緊密聯繫星空與地球的關係，說明了天文學對人類生活的影響，以及人類的未來。

目錄

第1部分 基 礎

第0章 繪製天圖：天文學基礎 2

0.1 如眼所見 3

0.1.1 地球的空間位置 3

0.1.2 天空中的星座 4

0.1.3 天球 4

0.1.4 天球坐標系 6

0.2 地球的軌道運動 6

0.2.1 每日變化 6

0.2.2 季節變化 7

0.2.3 長期變化 9

0.3 月球的運動 10

0.3.1 月相 10

0.3.2 日食和月食 12

0.4 距離的測量 15

0.5 科學和科學方法 16

0.5.1 理論和模型 16

0.5.2 早期應用 18

0.5.3 今天的宇宙 19

本章回顧 19

小結 19

複習題 20

自測題 20

計算題 20

活動 21

第1章 哥白尼革命：現代科學的誕生 22

1.1 行星的運動 23

1.1.1 天空中的流浪者 23

1.1.2 地心說 23

1.1.3 日心說 26

1.2 現代天文學的誕生 27

1.2.1 伽利略的重要歷史觀測 27

1.2.2 哥白尼體系的優勢 29

1.3 行星運動定律 29

1.3.1 第穀的複雜資料 30

1.3.2 開普勒的簡單定律 30

1.3.3 太陽系的大小 32

1.4 牛頓定律 33

1.4.1 運動定律 33

1.4.2 萬有引力定律 34

1.4.3 軌道運動 36

1.4.4 開普勒定律的修正 36

1.4.5 科學進步的迴圈 37

本章回顧 38

小結 38

複習題 38

自測題 38

計算題 39

活動 39

第2章 光和物質：宇宙的內在運行 40

2.1 來自天空的資訊 41

2.1.1 光和輻射 42

2.1.2 波動 42

2.2 波在哪裡 43

2.2.1 帶電粒子間的相互作用 44

2.2.2 電磁性 44

2.3 電磁波譜 45

2.3.1 可見光的組成 45

2.3.2 輻射的完整範圍 46

2.4 熱輻射 48

2.4.1 黑體光譜 48

2.4.2 輻射定律 48

2.4.3 天文學應用 50

2.5 光譜學 51

2.5.1 發射線 51

2.5.2 吸收線 52

2.5.3 天文學應用 54

2.6 譜線的形成 54

2.6.1 原子結構 54

2.6.2 輻射的粒子本質 55

2.6.3 氫的光譜 56

2.6.4 基爾霍夫定律的解釋 57

2.6.5 更複雜的光譜 57

2.7 多普勒效應 58

2.8 譜線分析 60

本章回顧 60

小結 60

複習題 61

自測題 61

計算題 62

活動 62

第3章 望遠鏡：天文學工具 63

3.1 光學望遠鏡 64

3.1.1 反射望遠鏡和折射望遠鏡 64

3.1.2 反射望遠鏡的類型 66

3.1.3 探測器和影像處理 69

3.2 望遠鏡大小 70

3.2.1 集光能力 70

3.2.2 分辨能力 72

3.3 高解析度天文學 73

3.3.1 大氣模糊效應 73

3.3.2 新型望遠鏡設計 74

3.4 射電天文學 75

3.4.1 射電望遠鏡簡介 75

3.4.2 射電天文學的價值 77

3.4.3 干涉測量學 77

3.5 空基天文學 79

3.5.1 紅外和紫外天文學 79

3.5.2 高能天文學 82

3.5.3 全光譜覆蓋 83

本章回顧 85

小結 85

複習題 85

自測題 85

計算題 86

活動 86

第2部分 太陽系（行星系）

第4章 太陽系：行星際物質和行星的誕生 90

4.1 太陽系的成員 91

4.1.1 行星的性質 91

4.1.2 類地行星和類木行星 94

4.1.3 太陽系碎片 94

4.2 行星際物質 95

4.2.1 小行星的軌道 95

4.2.2 小行星的性質 96

4.2.3 彗星 99

4.2.4 彗星的軌道 103

4.2.5 流星體 104

4.3 太陽系的形成 107

4.3.1 模型要求 107

4.3.2 星雲收縮 108

4.3.3 行星形成 111

4.3.4 類木行星形成 112

4.3.5 太陽系的分化 113

4.3.6 小行星和彗星 114

4.3.7 太陽系的規則性和不規則性 115

4.4 系外行星 115

4.4.1 探測系外行星 115

4.4.2 系外行星的性質 117

4.4.3 系外行星的組成 118

4.4.4 太陽系是否與眾不同 120

4.4.5 搜尋系外地球 121

本章回顧 122

小結 122

複習題 122

自測題 123

計算題 123

活動 123

第5章 地球和月球：我們的宇宙後院 125

5.1 概述 126

5.1.1 物理性質 126

5.1.2 整體結構 127

5.2 潮汐 127

5.2.1 引力形變 127

5.2.2 潮汐鎖定 129

5.3 大氣層 129

5.3.1 地球大氣層 129

5.3.2 溫室效應 132

5.3.3 月球空氣 134

5.4 內部結構 135

5.4.1 地震學 135

5.4.2 地球內部建模 136

5.4.3 分異 137

5.4.4 月球內部 137

5.5 地球表面活動 138

5.5.1 大陸漂移 138

5.5.2 板塊驅動力 140

5.5.3 月球板塊構造 141

5.6 月球表面 141

5.6.1 大尺度特徵 142

5.6.2 隕擊 143

5.6.3 月面侵蝕 144

5.7 磁層 145

5.7.1 地球磁層 145

5.7.2 月球磁性 147

5.8 地月系統演化史 147

5.8.1 月球的形成 147

5.8.2 月球的演化 148

本章回顧 149

小結 149

複習題 150

自測題 150

計算題 150

活動 151

第6章 類地行星：對比研究 152

6.1 軌道性質和物理性質 153

6.2 自轉速率 154

6.2.1 水星的奇特自轉 154

6.2.2 金星和火星 155

6.3 大氣層 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 火山活動和隕擊 161

6.6 火星表面 163

6.6.1 大尺度地形地貌 164

6.6.2 火星上的火山活動 166

6.6.3 火星上曾經存在水的證據 167

6.6.4 火星上的水現在何處 169

6.6.5 火星著陸器的探測 170

6.7 內部結構和地質歷史 174

6.7.1 水星 174

6.7.2 金星 175

6.7.3 火星 175

6.8 大氣演化 175

6.8.1 金星的失控溫室效應 176

6.8.2 火星的大氣演化 177

本章回顧 178

小結 178

複習題 179

自測題 179

計算題 179

活動 180

第7章 類木行星：太陽系中的巨行星 181

7.1 木星和土星的觀測 182

7.1.1 從地球上觀測 182

7.1.2 航天器探測 183

7.2 天王星和海王星的發現 184

7.3 類木行星的主要性質 187

7.3.1 物理性質 188

7.3.2 自轉速率 188

7.4 木星大氣層 190

7.4.1 整體外觀和組成 190

7.4.2 大氣層結構 191

7.4.3 木星上的天氣 192

7.5 外層類木行星的大氣層 193

7.5.1 土星大氣層 193

7.5.2 土星上的天氣 194

7.5.3 天王星和海王星的大氣層 195

7.5.4 天王星和海王星上的天氣 196

7.6 類木行星內部 197

7.6.1 內部結構 198

7.6.2 磁層 199

7.6.3 內部加熱 200

本章回顧 202

小結 202

複習題 202

自測題 203

計算題 203

活動 203

第8章 衛星、環和類冥矮行星：巨行星中間的

小天體 205

8.1 木星的伽利略衛星 206

8.1.1 小太陽系 207

8.1.2 木衛一：最活躍的衛星 208

8.1.3 木衛二：液態水鎖定在冰中 209

8.1.4 木衛三和木衛四：異卵雙生 210

8.2 土星和海王星的大衛星 212

8.2.1 土衛六：擁有大氣層的衛星 212

8.2.2 海衛一：從柯伊伯帶俘獲 215

8.3 類木行星的中衛星 216

8.4 行星環 219

8.4.1 壯觀的土星環系統 219

8.4.2 洛希極限 220

8.4.3 土星環的精細結構 221

8.4.4 木星環、天王星環和海王星環 223

8.4.5 行星環的形成 224

8.5 海王星以外 225

8.5.1 冥王星的發現 225

8.5.2 冥王星?冥衛一系統 225

8.5.3 冥王星和冥衛一的近距離觀測 226

8.5.4 類冥矮行星和柯伊伯帶 227

本章回顧 229

小結 229

複習題 230

自測題 230

計算題 231

活動 231

第3部分 恒 星

第9章 太陽：地球的母恒星 234

9.1 太陽概述 235

9.1.1 整體結構 235

9.1.2 光度 236

9.2 太陽內部 237

9.2.1 太陽結構建模 237

9.2.2 能量傳輸 239

9.2.3 太陽對流的證據 240

9.3 太陽大氣 241

9.3.1 色球 242

9.3.2 過渡區和日冕 242

9.3.3 太陽風 243

9.4 活動太陽 243

9.4.1 太陽黑子 244

9.4.2 太陽磁性 244

9.4.3 太陽活動週期 246

9.4.4 活動區 247

9.4.5 X射線下的太陽 249

9.4.6 不斷變化的日冕 250

9.5 太陽中心 250

9.5.1 核聚變 250

9.5.2 質子?質子鏈 251

9.5.3 太陽中微子的觀測 254

本章回顧 255

小結 255

複習題 255

自測題 256

計算題 256

活動 256

第10章 恒星的測量：巨星、矮星和主序 258

10.1 太陽鄰域 259

10.1.1 恒星視差 259

10.1.2 太陽的最鄰近恒星 260

10.1.3 恒星運動 261

10.2 光度和視亮度 262

10.2.1 另一個平方反比定律 263

10.2.2 星等標 264

10.3 恒星溫度 265

10.3.1 顏色和黑體曲線 265

10.3.2 恒星光譜 266

10.3.3 光譜分類 267

10.4 恒星大小 268

10.4.1 直接測量和間接測量 268

10.4.2 巨星和矮星 268

10.5 赫羅圖 269

10.5.1 主序 269

10.5.2 白矮星區和紅巨星區 271

10.6 宇宙距離尺度的延伸 272

10.6.1 分光視差 272

10.6.2 光度級 273

10.7 恒星品質 274

10.7.1 雙星 275

10.7.2 品質測定 276

10.7.3 品質及其他恒星性質 277

本章回顧 279

小結 279

複習題 279

自測題 279

計算題 280

活動 280

第11章 星際物質：銀河系中的恒星形成 281

11.1 星際物質 282

11.1.1 氣體和塵埃 282

11.1.2 星際物質的密度和組成 284

11.2 恒星形成區 285

11.3 暗塵雲 289

11.3.1 可見光的遮蔽 289

11.3.2 21釐米輻射 290

11.3.3 分子氣體 291

11.4 類日恒星的形成 292

11.4.1 引力和熱量 292

11.4.2 第1階段：星際雲 293

11.4.3 第2階段和第3階段：

雲碎片收縮 294

11.4.4 第4階段：原恒星 295

11.4.5 第5階段：原恒星演化 296

11.4.6 第6階段和第7階段：

新生恒星 298

11.5 其他品質的恒星 299

11.5.1 零齡主序 299

11.5.2 失敗的恒星 299

11.6 星團 300

11.6.1 星團和星協 301

11.6.2 星團和星雲 302

本章回顧 304

小結 304

複習題 304

自測題 305

計算題 305

活動 305

第12章 恆星演化：生長與死亡 307

12.1 離開主序 308

12.1.1 恆星與科學方法 308

12.1.2 結構變化 309

12.2 類日恆星的演化 310

12.2.1 第8階段與第9階段：從亞巨星到

紅巨星 310

12.2.2 第10階段：氦聚變 311

12.2.3 第11階段：再次成為紅巨星 312

12.3 小質量恆星的死亡 314

12.3.1 第12階段：行星狀星雲 314

12.3.2 緻密物質 315

12.3.3 第13階段：白矮星 316

12.3.4 新星 317

12.4 大質量恆星的演化 319

12.4.1 重元素的形成 319

12.4.2 超巨星的觀察 320

12.4.3 演化之路的終點 321

12.5 超新星爆發 322

12.5.1 新星與超新星 322

12.5.2 I型和II型超新星的解釋 323

12.5.3 超新星遺跡 324

12.5.4 重元素的形成 327

12.6 星團中的恆星演化觀測 327

12.7 恆星演化週期 332

本章回顧 333

小結 333

複習題 334

自測題 334

計算題 334

活動 335

第13章 中子星與黑洞：物質的奇異狀態 336

13.1 中子星 337

13.2 脈衝星 338

13.2.1 脈衝星模型 338

13.2.2 中子星與脈衝星 341

13.3 中子星雙星 341

13.3.1 X射線源 342

13.3.2 毫秒脈衝星 342

13.3.3 脈衝星行星 343

13.4 γ射線暴 344

13.4.1 距離和光度 345

13.4.2 γ射線暴的成因 346

13.5 黑洞 349

13.5.1 恆星演化的最後階段 349

13.5.2 逃逸速度 349

13.5.3 事件視界 350

13.6 愛因斯坦的相對論 350

13.6.1 狹義相對論 350

13.6.2 廣義相對論 353

13.6.3 彎曲空間與黑洞 355

13.7 黑洞附近的太空旅行 356

13.7.1 引潮力 356

13.7.2 趨近事件視界 357

13.7.3 黑洞深處 358

13.8 黑洞的觀測 359

13.8.1 雙星系統中的黑洞 359

13.8.2 星系中的黑洞 360

本章回顧 361

小結 361

複習題 362

自測題 362

計算題 362

活動 363

第4部分 星系與宇宙

第14章 銀河系：太空中的旋渦 366

14.1 銀河系概述 367

14.2 銀河系的測量 369

14.2.1 恆星計數 369

14.2.2 變星觀測 369

14.2.3 新型量天尺 370

14.2.4 銀河系的大小和形狀 371

14.3 銀河系的結構 373

14.3.1 銀河系測繪 373

14.3.2 星族 374

14.3.3 軌道運動 374

14.4 銀河系的形成 375

14.5 銀河系的旋臂 377

14.6 銀河系的品質 381

14.6.1 暗物質 381

14.6.2 恆星暗物質的搜尋 382

14.7 銀心 383

14.7.1 銀河系活動 384

14.7.2 中心黑洞 385

本章回顧 387

小結 387

複習題 388

自測題 388

計算題 388

活動 389

第15章 正常星系與活動星系：宇宙的

基石 390

15.1 哈伯星系分類 391

15.1.1 旋渦星系 392

15.1.2 橢圓星系 393

15.1.3 不規則星系 394

15.1.4 哈伯序列 396

15.2 太空中的星系分佈 397

15.2.1 擴展距離尺度 397

15.2.2 星系團 398

15.3 哈伯定律 400

15.3.1 普遍性退化 400

15.3.2 哈伯常數 401

15.3.3 距離階梯的頂端 402

15.4 活動星系核 403

15.4.1 星系輻射 403

15.4.2 賽弗特星系 405

15.4.3 射電星系 405

15.4.4 類星體 408

15.5 活動星系的中心引擎 410

15.5.1 能量產生 410

15.5.2 能量發射 412

本章回顧 413

小結 413

複習題 414

自測題 414

計算題 415

活動 415

第16章 星系與暗物質：宇宙的大尺度

結構 416

16.1 宇宙中的暗物質 417

16.1.1 星系品質 417

16.1.2 可見物質和暗暈 418

16.1.3 星系團內氣體 419

16.2 星系碰撞 420

16.3 星系形成與星系演化 422

16.3.1 並合 423

16.3.2 演化與交互作用 424

16.3.3 建立哈伯序列 426

16.4 星系中的黑洞 427

16.4.1 黑洞品質 427

16.4.2 類星體時期 428

16.4.3 活動星系與正常星系 430

16.4.4 活動星系與科學方法 431

16.5 甚大尺度上的宇宙 431

16.5.1 星系團集群 432

16.5.2 紅移巡天 432

16.5.3 類星體吸收線 435

16.5.4 類星體海市蜃樓 436

16.5.5 測繪暗物質 437

本章回顧 439

小結 439

複習題 440

自測題 440

計算題 440

活動 441

第17章 宇宙學：大爆炸與宇宙的命運 442

17.1 最大尺度上的宇宙 443

17.2 膨脹宇宙 444

17.2.1 奧伯斯佯謬 444

17.2.2 宇宙的誕生 445

17.2.3 大爆炸的位置 445

17.2.4 宇宙學紅移 446

17.3 宇宙動力學與空間幾何 447

17.3.1 兩種未來 447

17.3.2 宇宙的形狀 448

17.4 宇宙的命運 449

17.4.1 宇宙的密度 449

17.4.2 宇宙加速 449

17.4.3 暗能量 451

17.4.4 宇宙的組成 452

17.4.5 宇宙的年齡 453

17.5 早期宇宙 454

17.5.1 宇宙微波背景 454

17.5.2 宇宙中的輻射 455

17.6 原子核和原子的形成 456

17.6.1 氦的形成 456

17.6.2 核合成與宇宙的組成 457

17.6.3 原子的形成 457

17.7 宇宙暴脹 458

17.7.1 視界問題和平直性問題 458

17.7.2 暴脹時期 459

17.7.3 對宇宙的影響 460

17.8 宇宙中的大尺度結構 461

本章回顧 465

小結 465

複習題 465

自測題 466

計算題 466

活動 467

第18章 宇宙中的生命：人類是否孤單 468

18.1 宇宙演化 469

18.1.1 宇宙中的生命 469

18.1.2 地球上的生命 470

18.1.3 星際起源 472

18.1.4 多樣性與文化 473

18.2 太陽系中的生命 474

18.2.1 我們所知的生命 474

18.2.2 極端環境中的生命 475

18.3 銀河系中的智慧生命 476

18.3.1 德雷克方程式 476

18.3.2 銀河系壽命期間恆星形成的

平均速率 476

18.3.3 擁有行星系的恆星比例 477

18.3.4 每個行星系內的宜居行星平均

數量 477

18.3.5 出現生命的宜居行星比例 479

18.3.6 出現智慧生命的有生命行星

比例 479

18.3.7 智慧生命開發並利用科技的行星

比例 479

18.3.8 技術文明的平均壽命 480

18.4 地外文明探索 480

18.4.1 探訪鄰居 480

18.4.2 射電搜尋 481

18.4.3 水洞 482

本章回顧 483

小結 483

複習題 484

自測題 484

計算題 484

活動 485

附錄A 科學記數法 486

附錄B 天文測量 487

附錄C 常用資料表 488

附錄D 詞彙表 491

附錄E 複習題答案 509

附錄F 自測題與計算題答案 514

附錄G 四季星圖 517