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《领悟我们的宇宙》是一本全面讲解宇宙奥秘的图书，数学公式结合逻辑推理，太空照片结合几何分析，图文并茂、通俗易懂。通过本书的阅读，读者可以全面而系统地认识并知晓我们的宇宙。

《领悟我们的宇宙》分为四大部分：天文学入门、太阳系、行星和恒星的演变、星系和宇宙学。从四个不同的角度分析和研究宇宙，本书为读者普及宇宙学、天文学的科普知识外，还着重培养读者了解基本物理概念并熟悉夜空，学会以科学家的思维方式思考问题。在本书中，作者不仅重在传授天文学和宇宙学的知识（行星群落、恒星大气构成等），还着重强调天文学家获取知识的过程。作者相信对科学方法的理解运用如同掌握一种珍贵的实用工具，将使读者们终生受益。

图书在每章的*后还设有配套习题及答案，读者可通过这些习题进一步深入理解所阅读的科学知识，培养科学思维，提高阅读与学习技能，从科学的角度全面认识我们的宇宙。

目录

000 □前言

000 □天文之旅

000 □视觉类比

000 □作者介绍

000 □**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*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 碰撞在今天依旧存在

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 **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*后阶段

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：

“**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*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:“**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：*近和*明亮的恒星

000 □附件4：星图

000 □专业术语

000 □部分答案

《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。

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开普勒定律、维恩定律、牛顿定律、斯特藩-玻尔兹曼定律，深度分析

时间弯曲、虫洞起源、平行宇宙、膨胀理论，科学探秘

经典试验与公式推理，阐述时间-空间变量，诠释广义相对论

看不懂《时间简史》、《平行宇宙》的读者，先看看《领悟我们的宇宙》。

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在学者的陪同下，作一次奇妙的宇宙漫游，他的见解可将我们的想象力推向极限。

――布莱恩?格林（Brian greene），《宇宙结构》的作者

书摘插图

媒体评论

这本书很实用，生动形象地介绍了许多有趣的天文知识，其中的测试题和答案都非常实用。另外，本书还配备了专门的学习网站，学习起来更加方便。

――劳拉?梅尔斯（Laura Myers），原版读者语

本书各章节内容都浅显易懂，学习完本书后，你将认识到前所未知的知识。数学知识在每章中都分单独的小节讲解，方便学生加深理解。这是一本非常贴切书名的教学书。

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――米切尔?弗朗西斯科（Mitchell Francisco），原版读者语

前言

那一夜

仰望无垠的星空

对我们的宇宙充满敬畏和好奇！

自幼，我们仰望星空，观其夜空中无数颗闪烁的星星，对宇宙充满好奇和幻想。古人凭借他们的智慧，编织了一个个美丽的神话，从盘古开天辟地、女娲补天到嫦娥奔月、夸父逐日。但是，在真实的世界，宇宙到底是如何诞生的呢？宇宙是静止不动的吗？太阳和地球是如何形成的，又会*终怎样消亡？夜空中为什么会出现形态各异的星座？为什么会出现潮汐？为什么我们面对的始终是月球的同一面？

阅读完本书，你将一一获得答案。本书分类讲解了宇宙的诞生、恒星和行星的形成、类地行星和巨行星的特点、星系王国以及生命的起源等知识，并穿插了数学疑难分析和新闻资讯阅读，不仅能让你轻松掌握天文学知识，还能了解天文学方面的相关新闻，深入认识我们的宇宙。

《领悟我们的宇宙》用开普勒定律分析行星轨道；角动量定律分析行星质量、速度与轨道半径间的关系；斯特藩-玻尔兹曼定律估算恒星温度；牛顿实验计算绕地飞行临界速度，车厢实验论证时间的相对性，推导时间-空间变量，诠释广义相对论；赫罗图的深度介绍，诠释光谱与光度的关系，分析恒星演化进程。狭义相对论探讨光速的恒定性，解释时间弯曲；哈勃定律估算宇宙年龄，诠释宇宙膨胀理论。

《领悟我们的宇宙》囊括了24个在线视频教程，150道课后习题与答案，800个天文学、天体物理学专业词汇名词解释，1 000幅宇宙星空精彩美图，帮助读者快速学习，提升段位，领悟我们的宇宙。另外，本书还设有专业的在线学习平台，方便学生观看视频和动画，自己动手模拟和实践，学以致用。