這本書首先簡(jiǎn)單描述了天體的運(yùn)行情況，如太陽系、如何確定天體的位置、地球的周年運(yùn)動(dòng)等；然后講述了觀察天體的工具——望遠(yuǎn)鏡——的發(fā)展變化，從最初的折射望遠(yuǎn)鏡到反射望遠(yuǎn)鏡，再到折反射望遠(yuǎn)鏡，以及后來的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、射電望遠(yuǎn)鏡、太空望遠(yuǎn)鏡；接下來用通俗易懂的語言詳細(xì)論述了夜空中著名的恒星、行星、星團(tuán)、星系，以及彗星、流星、極光等各種情況；最后帶領(lǐng)我們?nèi)ヌ剿鞯赝馍鏤FO、地球的起源、尋找太陽系和銀河系等。這本書用流暢的文字和形象的描述將復(fù)雜的天文知識(shí)直觀化、簡(jiǎn)單化、親切化，讓天文學(xué)這個(gè)名詞變得不再高深得難以觸及，讓普通人輕輕松松就能看懂天文學(xué)知識(shí)。
作者簡(jiǎn)介：
西蒙·紐康（1835年3月10日－1909年7月11日），美國(guó)籍加拿大天文學(xué)家，數(shù)學(xué)家，在鐘表學(xué)，經(jīng)濟(jì)學(xué)，數(shù)學(xué)上有著重要貢獻(xiàn)。1835年3月10日，他出生于加拿大的新斯科舍省；1857年，在華盛頓史密松研究所第一任所長(zhǎng)JosephHenry的推薦下進(jìn)入航海天文年歷編制局從事計(jì)算工作，同時(shí)進(jìn)入哈佛大學(xué)學(xué)習(xí)，于1858年畢業(yè)；1861年，美國(guó)總統(tǒng)林肯任命他為美國(guó)海軍的數(shù)學(xué)教授，一直到去世；1897年，他擔(dān)任美國(guó)數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，第二年卸任后創(chuàng)建了美國(guó)天文學(xué)會(huì)，并擔(dān)任第一任會(huì)長(zhǎng)(1899年－1905年)；1909年7月11日，在華盛頓哥倫比亞特區(qū)逝世。
目錄：
第一章天體的運(yùn)行
第一節(jié)我們的星辰系統(tǒng)
第二節(jié)天界現(xiàn)象
第三節(jié)時(shí)間和經(jīng)度的關(guān)系
第四節(jié)如何確定天體的位置
第五節(jié)地球的周年運(yùn)動(dòng)及其結(jié)果
第二章望遠(yuǎn)鏡
第一節(jié)折射望遠(yuǎn)鏡
第二節(jié)反射望遠(yuǎn)鏡
第三節(jié)折反射望遠(yuǎn)鏡
第四節(jié)望遠(yuǎn)鏡攝影術(shù)
第五節(jié)大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡
第六節(jié)射電望遠(yuǎn)鏡
第七節(jié)太空望遠(yuǎn)鏡第一章天體的運(yùn)行
第一節(jié)我們的星辰系統(tǒng)
第二節(jié)天界現(xiàn)象
第三節(jié)時(shí)間和經(jīng)度的關(guān)系
第四節(jié)如何確定天體的位置
第五節(jié)地球的周年運(yùn)動(dòng)及其結(jié)果
第二章望遠(yuǎn)鏡
第一節(jié)折射望遠(yuǎn)鏡
第二節(jié)反射望遠(yuǎn)鏡
第三節(jié)折反射望遠(yuǎn)鏡
第四節(jié)望遠(yuǎn)鏡攝影術(shù)
第五節(jié)大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡
第六節(jié)射電望遠(yuǎn)鏡
第七節(jié)太空望遠(yuǎn)鏡
第三章太陽、地球、月球
第一節(jié)太陽系的結(jié)構(gòu)
第二節(jié)太陽
第三節(jié)地球
第四節(jié)月球
第五節(jié)月食
第六節(jié)日食
第四章行星及其衛(wèi)星
第一節(jié)行星的軌道
第二節(jié)水星
第三節(jié)金星
第四節(jié)火星
第五節(jié)小行星群
第六節(jié)木星及其衛(wèi)星
第七節(jié)土星及其衛(wèi)星
第八節(jié)天王星及其衛(wèi)星
第九節(jié)海王星及其衛(wèi)星
第十節(jié)以前的大行星冥王星
第十一節(jié)太陽系的比例尺
第十二節(jié)引力和行星的稱量
第五章彗星和流星
第一節(jié)彗星
第二節(jié)流星
第六章恒星
第一節(jié)星座
第二節(jié)恒星的本質(zhì)
第三節(jié)恒星的距離
第四節(jié)恒星系統(tǒng)
第五節(jié)星云
第七章星系和宇宙
第一節(jié)銀河系
第二節(jié)河外星系
第三節(jié)膨脹的宇宙
第四節(jié)大爆炸宇宙學(xué)
第五節(jié)微波背景輻射
第六節(jié)宇宙的組成
第七節(jié)宇宙的結(jié)構(gòu)
第八節(jié)宇宙的演化
第八章探索地外生命
第一節(jié)不明飛行物——UFO
第二節(jié)地球生命之源
第三節(jié)探索太陽系
第四節(jié)探索銀河系
第三章太陽、地球、月球第一節(jié)太陽系的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解了地球及其周圍的天體是如何構(gòu)成一個(gè)團(tuán)體的。在宇宙中，這個(gè)團(tuán)體是非常渺小的，而且無不足道，但對(duì)于我們有著重要意義，是我們生存的基礎(chǔ)。在詳細(xì)介紹太陽系的重要組成部分之前，我們先來簡(jiǎn)單解釋一下太陽系的結(jié)構(gòu)。我們首先想到的是太陽。既然這個(gè)團(tuán)體是以太陽這個(gè)名字命名，由此可知太陽的重要性。太陽位于太陽系中央，是一個(gè)能夠發(fā)光發(fā)熱的巨大球體，將光和熱不停地向外輻射，并且通過自己的引力維持著太陽系的運(yùn)行。接著是各種行星。它們環(huán)繞著太陽周圍，沿著各自的軌道運(yùn)行，其中一個(gè)就是我們賴以生存的地球。行星（planet）一詞的本來含義是游移不定，古人以這個(gè)詞為它們命名的原因是，它們不像恒星一樣在天空中的位置固定不變，而是不停地在恒星之間穿梭。行星可以分為兩類：一類是大行星，另一類是小行星。在太陽系中，有8顆大行星，它們是除了太陽之外的最大天體。它們與太陽之間的距離有近有遠(yuǎn)，好像是以有規(guī)律的方式排列而成。最近的是水星（5800萬千米），而最遠(yuǎn)的是海王星（大約是45億千米）。水星繞著太陽運(yùn)行一周的時(shí)間不足三個(gè)月，而海王星卻要花費(fèi)將近165年的時(shí)間。根據(jù)八大行星的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)，可以將它們分為兩類：一類是類地行星，另一類是類木行星，即與地球相似的行星和與木星相似的行星。類地行星的主要成分是石和鐵等物質(zhì)，體積小，密度大，自轉(zhuǎn)速度慢，而且衛(wèi)星少。類地行星有水星、金星、火星；類木行星的主要成分是氫、氦、冰、氨、甲烷等物質(zhì)，體積大，密度小，自轉(zhuǎn)速度快，而且衛(wèi)星多，周圍是由碎石、冰塊或者氣塵形成的光環(huán)。類木行星有土星、天王星、海王星。大行星分為兩群，由一道相當(dāng)寬的空隙隔開。內(nèi)層是4顆類地行星，它們要比外層的類木行星小很多，而這4顆行星的體積總和還不到外層天王星體積的1/4。兩群大行星之間的空隙是無數(shù)小行星（asteroids）。與大行星相比，它們非常渺小。它們幾乎全部位于一條非常寬的帶子中，這條帶子的起點(diǎn)在距離地球不遠(yuǎn)的地方，終點(diǎn)在10倍個(gè)地日距離外。其中，大部分小行星位于帶子的中間部分。它們與大行星的主要區(qū)別是：數(shù)量特別多。我們已經(jīng)知道的小行星有一萬多顆，而且還在不斷地發(fā)現(xiàn)新的小行星，所以小行星的總數(shù)無法確定。在太陽系中，第三類天體是衛(wèi)星（satellites），月亮（moon）就是其中之一。這些小天體常常圍繞著大行星運(yùn)行。最內(nèi)層的水星和金星沒有衛(wèi)星，地球只有一顆衛(wèi)星（我們所熟悉的月亮），而外層土星已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星有62顆，木星被發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星是66顆（截止到2012年2月）。因此，除了水星和金星之外，每一顆大行星都可以看成是類似于太陽系的小系統(tǒng)的中心，好像太陽系中心的太陽一樣。這些小系統(tǒng)也是以中央主星命名的。于是，便出現(xiàn)了火星系——火星及其兩顆衛(wèi)星；木星系——木星及其66顆衛(wèi)星，還有木星光環(huán)；土星系——土星及其62顆衛(wèi)星，還有土星光環(huán)……在太陽系中，第四類天體是彗星（comets）。它們繞著太陽運(yùn)行的軌道是扁扁的橢圓。只有彗星接近太陽時(shí)我們才能看見它們，但對(duì)于它們中的大部分來說，往往要經(jīng)過幾百年甚至幾千年才會(huì)出現(xiàn)一次。即使是彗星出現(xiàn)時(shí)，如果出現(xiàn)不利情況，我們依然無法看見它們。除了上述的各個(gè)天體之外，許多微小的巖石塊（我們叫做流星體）都沿著一定的軌道繞著太陽運(yùn)行，它們與小行星和彗星有著一點(diǎn)聯(lián)系。我們無法看見它們，除非是它們進(jìn)入到地球周圍的大氣層中，那時(shí)我們將它們稱為“流星”（shootingstars）。不過，我們不會(huì)根據(jù)這個(gè)表格順序講述各大行星。在我們描述完太陽之后，將會(huì)跳過水星和金星，開始論述我們的地球和月亮，然后再返回去談?wù)勂渌行恰?h3style="text-align:center;">第二節(jié)太陽太陽位于太陽系中央，同時(shí)是太陽系中最大的天體，當(dāng)然會(huì)引發(fā)大家的好奇心。我們知道，太陽是一個(gè)能夠發(fā)光發(fā)熱的巨大球體，但球體的大小是多少呢，它距離我們多遠(yuǎn)呢？如果我們知道了太陽到地球的距離，那么就能算出太陽的大小。根據(jù)幾何知識(shí)可知，我們首先測(cè)量出太陽直徑在我們視野中的視角，然后借助于太陽到我們的距離就能得出太陽的直徑。這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的三角問題�，F(xiàn)在，我們精確測(cè)量出太陽直徑在我們視野中的角度是32分，這讓我們明白太陽與我們的距離是太陽直徑的107.5倍，所以用日地距離除以107.5得出的就是太陽的直徑。太陽到地球的平均距離是14960萬千米，除以107.5得出太陽的直徑大約是139萬千米，大約是地球直徑的110倍。由此可知，太陽的體積大約是地球體積的130萬倍。不過，太陽的平均密度是地球平均密度的1/4，大約是水的密度的1.4倍。太陽的質(zhì)量大約是地球質(zhì)量的33.2萬倍。太陽表面的重力大約是地球表面重力的28倍。如果人們可以站在太陽上，那么，一個(gè)普通人的重量大約是2噸，完全可以將自己壓倒。對(duì)于我們來說，太陽非常重要，因?yàn)樗梢蕴峁┕夂蜔�。如果沒有太陽，地球?qū)?huì)永遠(yuǎn)是黑夜，而且很快就會(huì)陷入永恒的嚴(yán)寒中。大家都知道，在晴朗的夜晚，地面白天從太陽中吸收的熱量會(huì)慢慢散發(fā)到空中，所以夜晚比較冷。假如失去白天的輸入，熱量將會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)地流失掉。我們想象一下，如果失去了太陽會(huì)出現(xiàn)什么情況：首先會(huì)失去光明，月亮和許多行星會(huì)變得暗淡，甚至無法看見它們�？罩胁紳M了平時(shí)很難見到的眾多星星，但由于它們距離我們非常遙遠(yuǎn)，所以無法帶給我們光明和溫暖。這時(shí)候，人們會(huì)感覺到寒冷，好像進(jìn)入冬天的夜晚一樣。但是，這只是開始，由于黎明不會(huì)來臨，所以氣溫會(huì)一直下降，直到比南北極更加寒冷。由于缺少陽光，光合作用無法進(jìn)行，植物無法成長(zhǎng)。不過，這已經(jīng)無關(guān)緊要了，因?yàn)椴粩嘞陆档臍鉁貢?huì)將全部生物凍死。由于水能夠很好地儲(chǔ)存熱量，所以海洋溫度的下降比較慢。不過，幾個(gè)月之后，所有的海洋都會(huì)結(jié)出厚厚的冰。如果溫度繼續(xù)下降，空氣將會(huì)變成液體，最后地球成為銀白色的毫無生機(jī)的星球。經(jīng)過幾個(gè)世紀(jì)的持續(xù)降溫，地球的溫度不會(huì)高于2K（零下271.15攝氏度）�，F(xiàn)在，我們回到現(xiàn)實(shí)中，分析一下無比重要的太陽吧！平時(shí)，我們常常看見的太陽表面被稱為“光球”（photosphere），便于與外部的透明部分和內(nèi)部看不見的部分相區(qū)分。在我們眼中，光球的各個(gè)部分相同，沒有什么不同，但通過添加濾光鏡的望遠(yuǎn)鏡會(huì)發(fā)現(xiàn)，表面布滿了斑點(diǎn)。我們經(jīng)過更認(rèn)真的觀察得知，這是光球表面許多不規(guī)則的小顆粒造成的。對(duì)比光球各個(gè)部分的光度會(huì)發(fā)現(xiàn)，球面中心要比邊緣部分明亮得多。即使不用望遠(yuǎn)鏡也能看出這種區(qū)別。如果我們用一塊黑玻璃擋住眼睛或者黃昏期間觀察落日，便會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽邊緣的亮度比較低，而最邊緣亮度大約是中央亮度的1/2。此外，邊緣和中央的顏色也有一定的區(qū)別，邊緣要比中央暗紅許多。我們僅僅能夠觀察到光球，無法觀察到內(nèi)部結(jié)構(gòu)。雖然光球看起來很光滑，好像皮球一樣，但光球的密度非常低，大約是空氣密度的萬分之一。當(dāng)我們觀察光球時(shí)，需要穿過幾萬千米的“太陽大氣”。由于這種大氣非常厚，所以光球的邊緣比較紅，在太陽大氣更高更冷的地方，那里的光更紅，而且更加微弱。太陽的自轉(zhuǎn)我們經(jīng)過更細(xì)致的觀察發(fā)現(xiàn)，與地球相似，太陽也通過中心軸自東向西轉(zhuǎn)動(dòng)。參考地球的情況，我們將轉(zhuǎn)軸和表面的兩個(gè)交點(diǎn)叫做太陽的“兩極”，將兩極中間的最大圈叫做太陽的“赤道”。太陽赤道自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是25.4天，太陽赤道的長(zhǎng)度大約是地球赤道長(zhǎng)度的110倍，所以它的自轉(zhuǎn)速度是地球赤道自轉(zhuǎn)速度的4倍多。因此，太陽赤道的自轉(zhuǎn)速度大約是2000米/秒。太陽自轉(zhuǎn)的奇妙之處在于，距離赤道越遠(yuǎn)自轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng)，而太陽南北極附近自轉(zhuǎn)周期大約是36天。如果太陽是固體物質(zhì)，那么，太陽各個(gè)部分的自轉(zhuǎn)速度都是一樣的。因此，太陽不是固體物質(zhì)，至少表面一層不是固體的。太陽赤道與地球赤道平面不是平行的，而是呈7度的夾角。至于太陽赤道的方向，太陽的北極在春天背離我們7度，而能夠見到的圓面中心位于太陽赤道南部大約7度的位置；夏天和秋天的情況恰好相反。太陽的黑子（sun-spots）當(dāng)我們用望遠(yuǎn)鏡觀察太陽時(shí)，總會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽表面有一些黑色的斑點(diǎn)，我們將這些斑點(diǎn)叫做黑子。太陽自轉(zhuǎn)帶動(dòng)著這些黑子運(yùn)動(dòng)，正是這些黑子讓我們得出太陽的自轉(zhuǎn)周期——圓面中央的黑子6天后會(huì)移動(dòng)到西部邊緣去，接著消失不見；大約半個(gè)月后，這個(gè)黑子會(huì)出現(xiàn)在東部邊緣上。黑子有大有小，而且有著很大區(qū)別，小的需要使用最好的望遠(yuǎn)鏡才能看見，而大的通過涂黑的玻璃用肉眼就能看見。它們出現(xiàn)的時(shí)候總是成群的，雖然單粒黑子難以看見，但肉眼能夠看見黑子集團(tuán)。一個(gè)黑子的直徑可能是8萬千米，但一群黑子能夠占據(jù)太陽表面圓盤的1/6。一群黑子會(huì)按著與太陽赤道平行的圈子慢慢發(fā)展。在太陽自轉(zhuǎn)方向上，領(lǐng)頭黑子是黑子群體中體積最大、壽命最長(zhǎng)的，往往其他黑子都消失了，它依然還存在。一群黑子中最后形成的往往比較大，而最后常常會(huì)剩下其中幾個(gè)。黑子中央的黑暗部分稱為“本影”（umbra），邊緣比較亮的部分稱為“半影”（penumbra）。在分散時(shí)，黑子會(huì)分裂為一些不規(guī)則碎片。400年來，我們通過對(duì)太陽黑子的觀測(cè)（中國(guó)對(duì)黑子的觀測(cè)可以向前追溯到《周易》中所說的“日中見斗”和“日中見沫”，但準(zhǔn)確記錄出現(xiàn)在漢成帝河平元年，也就是公元前28年；而西方直到1611年，伽利略才通過望遠(yuǎn)鏡觀察到太陽黑子）得知，太陽黑子出現(xiàn)的頻率具有規(guī)律性，周期大約是11年。某些年份太陽表面的黑子比較少，甚至是完全沒有，1912年和1923年就是這樣。第二年，黑子的數(shù)目比較少，之后慢慢地增加，大約5年后是頂峰時(shí)期。此后，開始一年年減少，直到徹底消失。然后，開始進(jìn)入新的周期。伽利略時(shí)代，人們就發(fā)現(xiàn)了這個(gè)變化過程，直到1843年，施瓦布（Schwabe）提出了黑子的循環(huán)周期。太陽黑子數(shù)目的變化周期屬于11年循環(huán)周期之一，太陽和地球上的許多現(xiàn)象都要服從這種周期：“日珥”（prominences）常常出現(xiàn)在黑子數(shù)量最多時(shí)；“日冕”（corona）的形狀隨著黑子數(shù)目的變化而改變；地球上的“磁暴”（magneticstorm）——擾亂無線電信號(hào)傳輸、破壞精密的電子設(shè)備等——與黑子的強(qiáng)度大小和出現(xiàn)頻率相一致；“極光”（aurora）在黑子數(shù)量最多時(shí)頻繁出現(xiàn)，而且無比壯觀；氣候則不會(huì)發(fā)生什么變化。顯然，太陽黑子的形成及其周期性與太陽的磁場(chǎng)有著密切關(guān)系。當(dāng)前非常熱門的太陽發(fā)電機(jī)理論想要研究清楚太陽對(duì)流層中的流體運(yùn)動(dòng)與磁場(chǎng)的相互作用，然后以此解釋太陽黑子的周期性和太陽磁場(chǎng)是如何維持的。1919年，拉莫爾（Lamor）發(fā)表了太陽發(fā)電機(jī)概念；1955年，帕克（Paker）發(fā)表了自激發(fā)電機(jī)理論，為湍流發(fā)電機(jī)理論的提出奠定了物理基礎(chǔ)。根據(jù)這種理論得知，只要磁場(chǎng)很強(qiáng)的太陽活動(dòng)區(qū)才會(huì)出現(xiàn)太陽黑子，內(nèi)部作用會(huì)形成周期性振蕩，而且表面磁場(chǎng)也會(huì)出現(xiàn)微小變化。太陽黑子的分布有著一定的規(guī)律：并不是整個(gè)太陽表面都有黑子，而是散布在太陽緯度的某些部分上。太陽赤道上很難見到黑子，但赤道的南北方向逐漸增多，南北緯的15度-20度的地方黑子數(shù)目最多，接著慢慢減少，30度之上已經(jīng)很少見了，正如下圖所示。如果我們用一個(gè)圓表示太陽，觀察到一個(gè)黑子就在相應(yīng)的位置畫一個(gè)點(diǎn)，幾年之后就會(huì)得到下面的圖。太陽表面不僅會(huì)出現(xiàn)黑子，還常常出現(xiàn)比光球更亮的斑點(diǎn)，這些斑點(diǎn)往往出現(xiàn)在黑子附近，它們叫做“耀斑”（facula）。黑子的出現(xiàn)表示太陽上有了風(fēng)暴，這類似于地球上的颶風(fēng)，只是更加劇烈。太陽漩渦中的炙熱氣體快速上升，到達(dá)壓力比較小的光球之后會(huì)噴發(fā)出來，迅速穿過表面。這種膨脹促使周圍的溫度有所下降，同時(shí)削弱了此區(qū)域的光輝，這就形成了太陽黑子。其實(shí)，菌狀漩渦的平頂依然很熱很亮，只是與周圍平靜的太陽表面相比溫度低一些，所以看起來比較暗淡。由于地球的自轉(zhuǎn)，所以地球上的所有漩渦（包括颶風(fēng)）在北半球逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而在南半球順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。太陽黑子與其相似，太陽赤道南部和北部的黑子的旋轉(zhuǎn)方向恰好相反，所以很容易分辨出太陽的自轉(zhuǎn)方向。不過，與地球上的風(fēng)暴相比，太陽上的風(fēng)暴復(fù)雜得多，因?yàn)轭I(lǐng)頭黑子的旋轉(zhuǎn)方向和隨從黑子的旋轉(zhuǎn)方向常常相反，而隨后生成的黑子的旋轉(zhuǎn)方向受到已經(jīng)存在的黑子群的影響，所以變得更加復(fù)雜。由于太陽黑子漩渦中心的壓力比較低，所以周圍的空氣會(huì)涌向中心，在下降過程中依然在旋轉(zhuǎn)。100多年前，美國(guó)的海爾（Hale）和法國(guó)的德朗德（Deslandres）都獨(dú)自發(fā)明了太陽單色光照相儀（spectroheliograph）。它可以連接在望遠(yuǎn)鏡上，為某個(gè)特定元素發(fā)出的光拍照，如鈣光或者氫光。當(dāng)用這種儀器為太陽拍攝氫光照片時(shí)，拍攝到的“譜斑”（flocculi）顯示了太陽黑子附近存在的漩渦。20世紀(jì)60年代之后，為了消除大氣層在地球觀測(cè)中的不良影響，空間探測(cè)器和各種人造地球衛(wèi)星陸續(xù)發(fā)射到空中，如太陽輻射監(jiān)測(cè)衛(wèi)星、軌道太陽觀測(cè)站、國(guó)際日地探險(xiǎn)者、太陽風(fēng)年探測(cè)衛(wèi)星，等等。這些裝載著各種精密儀器的衛(wèi)星全方位、多角度地仔細(xì)研究了太陽，其中含有黑子周期現(xiàn)象，而且取得了許多有價(jià)值的科研成果。在這些衛(wèi)星的幫助下，我們能夠準(zhǔn)確地知道何時(shí)會(huì)出現(xiàn)太陽黑子和耀斑，從而及時(shí)防范磁暴對(duì)電子設(shè)備造成的多種破壞。
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