科学可以这样看：领悟我们的宇宙

《领悟我们的宇宙》由四位美国作者编写。斯泰茜·佩林、劳拉·凯、布拉德·史密斯、乔治·布卢门撒尔。斯泰茜·佩林，韦伯州立大学物理系教授，奥特天文馆主任。她曾获得罗格斯大学物理学学士和爱荷华大学的物理学博士学位。劳拉·凯，巴德纳学院物理学和天文学教授和主任。她曾获得斯坦福大学物理学学士学位，加州大学天文学与天体物理学硕士和博士学位。劳拉致力于使用光学和X射线望远镜研究活动星系核。布拉德·史密斯，行星科学领域的一名退休教授。他曾担任新墨西哥州立大学的天文学副教授、亚利桑那大学行星科学和天文学教授以及夏威夷大学的天文学研究员。布拉德曾担任多个美国国际航天任务团队成员或影像团队负责人，其中包括火星探测器水手6号、7号和9号，海盗号旅行者1号和2号，布拉德曾四次荣获美国国家航空航天局颁发的杰出科学成就奖章。此外，他还是国际天文学联合会行星系命名工作组成员，担任火星命名任务团队的负责人。乔治·布卢门撒尔，现为加州大学圣克鲁兹分校校长，自1972年起一直担任学校的天文学与天体物理学教授。他曾获得威斯康星大学理学学士学位和加州大学物理学博士。作为一名天体物理学家，乔治重点研究构成宇宙大部分质量的暗物质、星系起源。

目录 000 前言 000 天文之旅 000 视觉类比 000 作者介绍 000 DY部分 天文学概况 000 第1章 我们在宇宙中的位置 000 1.1 我们的相邻天体 000 1.2 科学是观察世界的一种方法 000 1.3 规律让生命和科学成为可能 000 疑难解析1.1：单位和科学记数法 000 1.4 像天文学家那样思考 000 天文资讯阅读：“冥王星被降级为矮行星” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：逻辑谬误 000 第2章 天空中的规律——地球的运动 000 2.1 地球绕地轴自转 000 2.2 地球绕太阳公转产生四季 000 疑难解析2.1：运用方程式 000 2.3 月球运动和月相 000 2.4 日月食：穿过影子 000 2.5 天空中行星的运动 000 疑难解析2.2：开普勒第三定律 000 天文资讯阅读：“美国国家航空航天局（NASA）科学家表示，智利地震可能导致地轴移位” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：开普勒定律 000 第3章 运动定律 000 3.1 伽利略：首位现代科学家 000 3.2 科学理论的崛起：牛顿定律掌控着所有物体的运动 疑难解析3.1：计算加速度 000 3.3 物体质量导致引力存在于任何两个物体之间 000 3.4 轨道是一个物体绕行另一个物体的路径 000 天文资讯阅读：“温馨提示：请清理你车上的积雪” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：牛顿特征 000 第4章 光与望远镜 000 4.1 光速 000 4.2 什么是光？ 000 疑难解析4.1：波长和频率 000 4.3 如何收集光？ 000 4.4 如何探测光？ 000 4.5 分辨率和大气 000 疑难解析4.2：衍射极限 000 4.6 对不可见光波的观测 000 天文资讯阅读：“新型太空望远镜采用从未生产过的材料，国家航空航天局表示没问题” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：光是一种波 000 第二部分 太阳系 000 第5章 恒星和行星的形成 000 5.1 分子云是恒星形成的托儿所 000 5.2 原恒星变成恒星 000 5.3 行星的形成 000 疑难解析5.1：角动量 000 5.4 内侧圆盘和外侧圆盘的组成物质各不相同 000 5.5 八大行星的故事 000 5.6 行星系统是普遍存在的 000 疑难解析5.2：应用多普勒频移 000 天文资讯阅读：“轨道望远镜观测到许多潜在行星” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：多普勒频移 000 第6章 内太阳系中的陆地世界 000 6.1 塑造地球表面地形的主要过程 000 6.2 陨石撞击促进行星地貌的形成和演变 000 疑难解析6.1：如何估算宇宙年龄 000 6.3 类地行星的内部特征揭秘了它们的性质 000 6.4 行星内部的演变是加热和冷却的过程 000 疑难解析6.2：斯特藩-玻尔兹曼定律 000 疑难解析6.3：维恩定律 000 6.5 构造作用促进行星表面的演变 000 6.6 火山活动：地质活跃行星的标志 000 6.7 侵蚀作用：磨蚀高山，填补低洼 000 天文资讯阅读：“美国国家航空航天局称：月球上的水量和化学成分的复杂度高于先前的推测” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：地球潮汐 000 第7章 金星、地球和火星的大气层 000 7.1 大气层就是空气的海洋 000 7.2 三颗行星的故事——次生大气的演变 000 疑难解析7.1：我们如何获知行星的温度？ 000 7.3 地球的大气——我们最熟知的大气 000 7.4 金星的大气层具有高温、高密度特点 000 7.5 火星的大气具有温度低和稀薄的特点 000 7.6 气候变化：地球正在变暖吗？ 000 天文资讯阅读：“调查指出：气候变化怀疑论者大多非可靠专家” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：气候变化 000 第8章 巨行星 000 8.1 巨行星的体积和质量都特别大，温度极低 000 疑难解析8.1：计算巨行星的直径 000 8.2 云顶景象 000 8.3 云团之旅 000 8.4 风和风暴——巨行星上的恶劣天气 000 疑难解析8.2：天文学家是如何测量遥远行星上的风速的？ 000 疑难解析8.3：内部热能让巨行星变得炽热 000 8.5 巨行星内部炽热致密 000 8.6 巨行星具有强大的磁场 000 8.7 围绕巨行星的行星环 000 天文资讯阅读：“在土星环中探测到巨大的螺旋桨结构” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：估算巨行星的自转周期 000 第9章 太阳系内的小天体 000 9.1 矮行星——冥王星和其他行星 000 9.2 卫星是体积较小的天体 000 9.3 小行星——过去的碎片 000 9.4 彗星——冰块 000 9.5 碰撞在JT依旧存在 000 9.6 太阳系碎片 000 天文资讯阅读：“小型小行星2010 AL30 将飞越地球” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：小行星的发现 000 第三部分 恒星和恒星演化 000 第10章 恒星的测量 000 10.1 DY步：测量恒星的亮度、距离和光度 000 疑难解析10.1：视差与距离 000 10.2 根据恒星的辐射推算出恒星的温度、大小和成分 000 10.3 测量恒星的质量 000 疑难解析10.2：测量食双星的质量 000 10.4 赫罗图是认知恒星的关键 000 天文资讯阅读： “揭开大质量恒星诞生的奥秘： 科学家的观察显示所有恒星形成规律均一致，与质量无关” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：赫罗图 000 第11章 我们的恒星：太阳 000 11.1 太阳结构与平衡相关 疑难解析11.1：太阳还能存活多长时间呢？ 000 11.2 太阳内部 000 11.3 太阳大气层 000 疑难解析11.2：太阳黑子和温度 000 天文资讯阅读：“太阳喷发或引起卫星瘫痪” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：质子-质子链反应 000 第12章 小质量恒星的演化 000 12.1 主序星的寿命和阶段 000 疑难解析12.1：估算主序寿命 000 12.2 恒星将氢元素燃烧殆尽，脱离主序带 000 12.3 氦开始在简并核心中燃烧 000 12.4 小质量恒星进入演变的ZH阶段 000 12.5 星团是星际演化的镜子 000 12.6 双星有时候会相互分享质量 000 天文资讯阅读：“科学家可能会错过许多次恒星爆炸” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：小质量恒星的演化 000 第13章 大质量恒星的演化 000 13.1 大质量恒星有着不同的演化路径 000 13.2 大质量恒星的生命轰然结束 000 13.3 超新星奇观和遗骸 000 13.4 超出牛顿物理学范围以外 000 疑难解析13.1：车厢试验 000 13.5 引力是时空扭曲的结果 000 13.6 黑洞 000 天文资讯阅读： “巨型发热体——比太阳更热更重，亮度更是百万倍于太阳” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：碳氮氧循环 000 第四部分 星系、宇宙和天文学 000 第14章 空间膨胀 000 14.1 宇宙学原理是我们认识宇宙的基础 000 14.2 宇宙正在膨胀 000 疑难解析14.1：红移：计算星系的退行速度和距离 000 14.3 宇宙起源于大爆炸 000 疑难解析14.2：宇宙膨胀和年龄 000 14.4 大爆炸理论的主要预测得到了充分证实 000 天文资讯阅读：“数十亿年前天空的图片” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：适用于气球的哈勃定律 000 第15章 星系王国 000 15.1 星系有许多类型 000 15.2 恒星是在星系盘的旋臂上形成的 000 15.3 星系大多是暗物质 000 疑难解析15.1：计算星系的质量 000 15.4 大部分星系的中心都有一个特大质量的黑洞 000 15.5 星系形成星系群、星系团和更大的结构 000 天文资讯阅读： “ZX拍摄到的炫目图片显示出相互碰撞的星系呈旋涡状” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：星系分类 000 第16章 我们的星系——银河系 000 16.1太空并非空无一物 000 疑难解析16.1：计算尘埃的温度 000 16.2 测量银河系 000 16.3 银河系中的恒星 000 16.4 银河系中有一个超大质量黑洞 000 16.5 银河系为解释星系是怎样形成的提供了线索 000 天文资讯阅读:“超高速恒星被踢出了银河系” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：银河系的中心 000 第17章 现代宇宙与和宇宙结构的起源 000 17.1 宇宙也有自己的命运和形状 000 17.2 暴胀 000 17.3 宇宙的最初时刻 000 疑难解析17.1：偶湮灭产生的光子类型是什么？ 000 17.4 引力是形成大尺度结构的力量之源 000 17.5 大尺度结构通过合并形成 000 17.6 从更宽泛的范围思索我们的宇宙 000 天文资讯阅读:“ZX的星系映射图帮助寻找暗能量存在的证据” 000 小结 000 问题和解答题 000 探索：质子的故事 000 第18章 宇宙中的生命 000 18.1 地球上的生命 000 18.2 地球之外的生命 000 18.3 探索智慧生命存在的迹象 000 18.4 地球生命的命运 000 天文资讯阅读:“科学家：SETI 应该切换频道” 000 小结 000 问题和解答 000 探索：费米问题和德雷克公式 000 附件1：元素周期表 000 附件2：行星、矮行星和卫星的性质 000 附件3：最近和最明亮的恒星 000 附件4：星图 000 专业术语 000 部分答案