全部商品分类

您现在的位置: 全部商品分类 > 天文学地球科学 > 天文学地球科学 > 天 文 学

简明天文通识

  • 定价: ¥168
  • ISBN:9787521706031
  • 开 本:16开 平装
  •  
  • 折扣:
  • 出版社:中信
  • 页数:466页
  • 作者:(美)迈克尔·西兹...
  • 立即节省:
  • 2020-08-01 第1版
  • 2020-08-01 第1次印刷
我要买:
点击放图片

导语

  

    用超过800幅前沿科普图片+从浅入深的文字说明演绎书架上的宇宙探索纪录片。用一本书,一次读透未知的宇宙,足不出户,便能一起探索新的发现和新的观点,引领我们在入门课程中走向人类知识体系的更前沿。全书四色彩印,高清还原图片质感,采用裸脊锁线装帧,180°摊开,创造更佳阅读体验。
    只有看完才知道这书有多伟大!

内容提要

  

    我们对浩瀚的宇宙总是充满了好奇:我们身处何处?我们参与了怎样的宇宙演化?构成我们身体的原子,在亿万年后又会位于何处?天文学告诉了我们科学的答案。
    为了让这些复杂的宇宙问题都能有一个简单的答案,迈克尔·西兹和达纳·巴克曼两位物理和天文学教授以“概念艺术+信息图表”的方式高密度呈现知识,让读者解开宇宙谜团和科学谜题,“看见”138亿岁的宇宙的真相!
    《简明天文通识》便是这样一本满足人类好奇心的科普图书。它已经持续销售40余年,更新过14版。在太空探测器传回的图像以及艺术概念图的直观帮助下,读者将与美国国家航空和航天局(NASA)、欧洲航天局等航天机构一起探索宇宙故事,用生动好玩易理解的方式理解宇宙。从观察夜空中的星星和月亮,到深入理解宇宙的广亵、力量和多样性,在作者的笔下,宇宙和天文不是空洞的时空,而是到处都有“人”的身影——天文学,是重新认识我们自己的必修课。

媒体推荐

    《简明天文通识》是一本系统并且包含新的天文发现的书,从我们熟悉的太阳系,到神秘的遥远宇宙,再到天文探索前沿:系外行星和系外生命。它可以让热爱天文学的人实现从0到1的飞跃,也可以让有了入门知识的人,完成从1到整体天文框架的进化。
    ——苟利军(中国科学院国家天文台研究员)

目录

写给读者
第一部分  天空
  1  此时此地
    1-1  我们位于什么地方?
    1-2  现在是什么时间?
    1-3  为什么要学习天文学?
      我们是如何知道的?1-1  科学方法
      我们是什么?1  参与者
  2  天空说明书
    2-1  恒星
      数字推理2-1  星等
    2-2  天空及其运动
      概念艺术2A  你周围的天空
      我们是如何知道的?2-1  科学模型
      我们是什么?2  踏上旅程
  3  太阳和月球的周期
    3-1  太阳的周期
    3-2  天文现象对地球气候的影响
      概念艺术3A  四季循环
      我们是如何知道的?3-1  伪科学
    3-3  不断变化的月球
      我们是如何知道的?3-2  证据是科学的基础
      我们是如何知道的?3-3  科学论证
      概念艺术3B  月相
      数字推理3-1  小角公式
      我们是什么?3  记分员
  4  现代天文学的起源
    4-1  古典天文学
    4-2  哥白尼革命
      概念艺术4A  古代的宇宙模型
    4-3  行星的运动
      我们是如何知道的?4-1  科学革命
      我们是如何知道的?4-2  假说、理论与定律
    4-4  伽利略·伽利雷
    4-5  艾萨克·牛顿和轨道运动
    我们是如何知道的?4-3  因与果
    数字推理4-1  环绕速度
    概念艺术4B  轨道
    我们是如何知道的?4-4  通过预测来验证假说
    我们是什么?4  思考者
  5  光与望远镜
    5-1  辐射:来自太空的信息
    5-2  望远镜
      我们是如何知道的?5-1  分辨率和精度
      数字推理5-1  望远镜的能力
    5-3  地球上的天文台:光学天文台和射电天文台
      概念艺术5A  现代光学望远镜
    5-4  机载天文台和空间天文台
    5-5  天文仪器和技术
      我们是什么?5  好奇心
第二部分  恒星
  6  原子与光谱
    6-1  原子
      我们是如何知道的?6-1  量子力学
    6-2  光与物质的相互作用
      数字推理6-1  黑体辐射
    6-3  认识光谱
      概念艺术6A  原子光谱
      数字推理6-2  多普勒公式
      我们是什么?6  观星者
  7  太阳
    7-1  太阳大气
    7-2  太阳活动
      概念艺术7A  太阳黑子和太阳磁周
      我们是如何知道的?7-1  确认和统一
    7-3  太阳核聚变
      概念艺术7B  太阳活动和日地关联
      数字推理7-1  氢聚变
      我们是如何知道的?7-2  科学信念
      我们是什么?7  阳光
  8  恒星家族
    8-1  恒星的距离
      数字推理8-1  视差和距离
    8-2  视亮度、内禀亮度和光度
      数字推理8-2  绝对星等和距离
    8-3  恒星光谱
    8-4  恒星的大小
      数字推理8-3  光度、半径和温度
    8-5  恒星的质量——双星
      数字推理8-4  双星的质量
      我们是如何知道的?8-1  推理链
    8-6  恒星普查
      概念艺术8A  恒星家族
      我们是如何知道的?8-2  基本科学数据
      数字推理8-5  质光关系
      我们是什么?8  中等生物
  9  恒星的形成和结构
    9-1  星际介质
    9-2  在星际介质中产生恒星
      概念艺术9A  三种星云
      我们是如何知道的?9-1  区分事实与假说
      概念艺术9B  猎户星云中恒星的形成
    9-3  初期恒星体和原恒星盘
      概念艺术9C  观测初期恒星体和原恒星盘
    9-4  恒星结构与核聚变
    9-5  主序星
      我们是如何知道的?9-2  数学模型
      数字推理9-1  恒星的预期寿命
      我们是什么?9  解释者
  10  恒星的死亡
    10-1  巨星
      我们是如何知道的?10-1  寻找终极原因
    10-2  下主序星
      概念艺术10A  星团和恒星演化
      概念艺术10B  行星状星云和白矮星的形成
    10-3  双星系统的演化
    10-4  大质量恒星的死亡
      我们是什么?10  星尘
  11  中子星和黑洞
    11-1  中子星
      概念艺术11A  脉冲星的灯塔模型
      我们是如何知道的?11-1  假说、理论和证据
    11-2  黑洞
      我们是如何知道的?11-2  针对科学欺诈行为进行审核
    11-3  致密天体的吸积盘和喷流
      我们是什么?11  平平无奇
第三部分  星系
  12  银河系
    12-1  银河系的发现
      我们是如何知道的?12-1  定标
    12-2  银河系的结构
    12-3  旋臂和恒星的形成
      我们是如何知道的?12-2  自然过程
    12-4  星系核
    12-5  银河系的起源和历史
      概念艺术12A  人马座A*
      我们是什么?12  银河系之子
  13  星系:正常星系和活动星系
    13-1  星系家族
      我们是如何知道的?13-1  科学分类
    13-2  测量星系的特性
      概念艺术13A  星系分类
      数字推理13-1  哈勃定律
    13-3  星系的演化
      概念艺术13B  相互作用的星系
    13-4  活动星系核和类星体
      我们是如何知道的?13-2  统计证据
      概念艺术13C  星系喷流和射电瓣
    13-5  星系盘、喷流、爆发和星系演化
      我们是什么?13  改变
  14  现代宇宙学
    14-1  介绍宇宙
      我们是如何知道的?14-1  通过类比进行推理
    14-2  大爆炸理论
      数字推理14-2  宇宙的年龄
      我们是如何知道的?14-2  科学:知识的体系
    14-3  空间与时间,物质与引力
      概念艺术14A  时空的本质
    14-4  21世纪的宇宙学
      我们是如何知道的?14-3  愿望不会成真
      我们是什么?14  产物
第四部分  太阳系
  15  太阳系的起源与太阳系外行星
    15-1  伟大的起源链
      我们是如何知道的?15-1  两类假说:灾变说与演化说
    15-2  太阳系调查
      概念艺术15A  类地行星与类木行星
      我们是如何知道的?15-2  从证据和假设出发重构过去
    15-3  行星构建的来龙去脉
    15-4  环绕其他恒星的行星
      我们是什么?15  行星漫步者
  16  地球和月球:比较行星学的基础
    16-1类地行星旅行指南
      我们是如何知道的?16-1  理解行星:跟随能量的脚步
    16-2  地球
      概念艺术16A  活跃的地球
      我们是如何知道的?16-2  科学家:彬彬有礼的怀疑论者
    16-3  月球
      概念艺术16B  陨击作用
      我们是什么?16  想象工程师
  17  水星、金星和火星
    17-1  水星
      我们是如何知道的?17-1  假说与理论将细节统一到一起
    17-2  金星
      概念艺术17A  火山
    17-3  火星
      我们是如何知道的?17-2  现在是通往过去的钥匙
      概念艺术17B  好的行星是如何变糟的
      我们是什么?17  舒适的地球人
  18  外太阳系
    18-1  外太阳系旅行指南
    18-2  木星
      概念艺术18A  木星的大气
    18-3  土星
      我们是如何知道的?18-1  资助基础研究
      概念艺术18B  土星的冰环
    18-4  天王星
    18-5  海王星
      概念艺术18C  天王星和海王星的环
    18-6  冥王星与柯伊伯带
      我们是什么?18  困境
  19  陨星、小行星和彗星
    19-1  流星体、流星和陨星
      我们是如何知道的?19-1  选择效应
    19-2  小行星
      概念艺术19A  观测小行星
    19-3  彗星
      概念艺术19B  观测彗星
    19-4  小行星和彗星引起的撞击
      我们是什么?19  靶子
第五部分  生命
  20  太空生物学:地外生命
    20-1  生命的本质
      我们是如何知道的?20-1  科学解释的本质
      概念艺术20A  DNA:生命密码
    20-2  宇宙中的生命
    20-3  宇宙中的智慧生命
      我们是如何知道的?20-2  不明飞行物和外星人
      我们是什么?20  物质与精神
后记
附录A——单位与天文学数据
附录B——观察天空
术语参考释义

前言

  

    作者寄语
    很高兴你选择了这本书来学习天文学。你会读到不少令人惊叹的内容,比如土星冰环和巨型黑洞。我们很荣幸能够引领你探索天文学的奥秘。
    我们编写这本书是希望帮助你进一步了解天文学知识,从观察夜空中的星星和月亮,到深入理解宇宙的广袤、力量和多样性。你会面对一些奇妙的星球,比如会下甲烷雨的行星、密度大到原子都无法存在的恒星、互相碰撞且彼此撕裂的星系,以及这个加速膨胀的宇宙。
    两个目标
    我们希望这本书能帮助你回答两个重要的问题:
    我们是什么?
    我们是如何知道的?
    “我们是什么”这个问题具体指“我们怎样融入宇宙及其演化史”。构成你身体的原子最初诞生于宇宙起源的大爆炸,又在恒星内部发生各种变化和重塑,现在进入你的身体中。它们亿万年后又会位于何处?天文学是唯一能告诉你答案的学科,所有人都应该了解这个过程。
    “我们是如何知道的”这个问题具体指“科学研究是怎样进行的”。有何证据?你怎么知道这是真的?例如,人们怎么知道曾经发生过宇宙大爆炸?在如今这个时代,你需要谨慎思考所谓的专家意见,要求对方做出解释。科学家基于证据求知,这决定了科学知识要比观点、政策、市场营销和公共关系更加强大有力。这是人类对于大自然的最佳理解方式。为了理解周围的世界,你需要首先理解科学研究是怎样进行的。
    “我们是如何知道的?”和“科学实践”这两个专栏贯穿全书,帮助你理解科学家们怎样应用科学方法认识宇宙。
    期待惊喜
    天文学的一大魅力在于天文学家每天都有新的发现。天文学家随时期待惊喜。你也可以一起分享这些振奋人心的发现,本书尽可能纳入最新图片和最新发现、最新观点,引领你在入门课程中走向人类知识体系的最前沿。太空中和远山上的望远镜每天都为我们带来惊喜,它们要比所谓的轰动新闻强多了。天文学中这些新发现之所以令人振奋,是因为这些发现与我们息息相关,令我们越来越了解我们自己是什么。
    在阅读过程中,你会发现这本书不会罗列出一大堆事实让你记住,即使天文学家也会对此感到枯燥。这本书会告诉你,科学家怎样应用各种证据和理论进行逻辑严密的论证,令你认识到大自然是怎样运作的。一旦你认识到科学研究其实就是逻辑严密的论证,你就抓住了洞悉宇宙的钥匙。
    不要妄自菲薄
    作为教师,我们的要求很简单。我们希望你能理解自己在宇宙中的位置—不仅仅是你的空间位置,也包括你在自然宇宙不断展开的历史长卷中所处的位置。我们不仅希望你知道自己身处哪里、在宇宙中是什么,也希望你了解科学家是怎么知道这些事情的。我们希望你读完这本书之后,不仅认识到宇宙的宏大,也认识到宇宙可以用有限的几条法则来描述,而我们人类已经找到了领悟宇宙法则的方法——科学研究。
    要领会你在这个美丽的宇宙中所扮演的角色,仅仅了解一些天文学知识是不够的,你还需要努力理解我们是什么,以及我们是如何知道的。本书的每一页都体现了这一理念。
    达纳·巴克曼
    dbackman@sofia.usra.edu
    迈克尔·西兹
    mseeds@fandm.edu

后记

  

    所有这一切——我们的一切欢愉与苦难,数以千计自以为是的宗教、意识形态和经济教条,每一个猎人与采集者,每一个英雄和懦夫,文明的每一个缔造者和毁灭者,每一个国王和农夫,每一对陷入爱河的情侣,每一个前途远大的孩子,每一个父亲或母亲,每一个发明家和探险家,每一个教授道德规范的教师,每一个腐败的政客,每一个超级巨星,每一个最高领袖,我们历史上的每一个圣徒和罪人——都生活在这里,这一粒悬浮在一束阳光中的微尘之上。
    ——卡尔·萨根(1934-1996)
    我们的旅程结束了,但是在离开之前请最后一次思索本书的主旨——人类在物质宇宙中的位置(参见图AF1)。对于恒星、星系、行星的运作方式,天文学给我们提供了一定的解释,但其最重要的价值在于它教导我们一些关于我们自身的东西。现在你已经了解了天文学知识,你就可以更好地理解你自己在自然界中的位置。
    对于某些人来说,提到“自然”这个词就会想起毛茸茸的小兔子在林间空地里蹦蹦跳跳;对于其他人来说,自然是蓝绿色的深海;还有人认为自然就是清风拂过的山顶。虽然这些图景千差万别,但它们都是地球上的景象。学习过天文学之后,你可以将自然看成由物质和能量组成,以简约的规则相互作用以形成星系、恒星、行星、山峰、深海、林间空地和人类的一台漂亮的机械。
    也许最重要的一堂天文课就是,人类是宇宙中微小但重要的一部分。宇宙中的绝大多数地方很可能都是了无生机的。星系之间巨大的空隙看似除了最稀薄的气体之外空无一物,而恒星过于炽热,无法存在生命生存和发育所必需的化学键。看上去,只有在极少数行星温度适中的表面,原子可以以特殊的方式连接起来,形成生命。 如果生命是特殊的,那么智慧堪称珍贵。宇宙一定含有许多无生命的行星,在那里,几十亿年来日光无人知晓地照耀着它们。也可能存在许多已经发展出生命的行星,但这些生命尚未变得复杂,在那里,风吹过广袤的草原,在昏暗的森林里喃喃细语。在一些行星上,与地球上昆虫、鱼类、鸟类、哺乳类相似的生物可能日复一日地生活着,但它们只是朦朦胧胧地意识到自己的存在。只有人类或其他的智慧生命才会给自然风景赋予某种含义。 科学就是一种地球智慧生命试图理解物质宇宙的过程。科学不是发明新的设备或工艺。科学不创造家用电脑,不提供腮腺炎的治疗方案,不去制造塑料勺子——这是工程学和技术的领域,也就是科学理解向实践目的适应的过程。科学是对自然界的理解,天文学就是其在最广大尺度上的理解。天文学是宇宙本身通过一些有智慧的物质块来试图理解其自身存在的科学。 作为这颗行星上的头号智慧物种,我们是一份无价赠礼的保管人,这份赠礼就是住满了生命的星球。如果宇宙中生命十分稀少,那么这一点就尤为突出。事实上,如果地球是唯一有生命居住的行星,我们的责任就极为沉重。我们是唯一能够采取行动来保护地球生命存续的生物;而讽刺的是,我们自己的活动就是最严重的威胁。 人类的未来并不安全。我们被困在一颗资源有限、人口增速快于食物生产能力增速的微小行星上。我们已经灭绝了一些物种,现在还在威胁其他物种的生存。我们正在以一种我们自己还无法完全理解的方式改变我们行星的气候。即使我们将文明重塑以保护这个世界,太阳的演化最终也会毁灭地球。 这可能是一个令人悲哀的未来,但还是有少数令人欣慰的因素。首先,宇宙中的一切事物都是暂时的。恒星会死亡,星系也会,也许整个宇宙某一天都会死去。作为一个更大整体的一部分,我们时刻提醒自己,我们遥远的未来是受到限制的。其次,我们还有几十亿年来做准备,几十亿年是一段很长的时间。只是在几百万年前,我们的祖先才开始直立行走,用语言进行交流。10亿年前,我们的祖先还是用显微镜才能看到的海洋生物。猜测10亿年后是否存在类似于今日人类的事物,人类是否仍然是主宰地球的智慧生命,或者人类是否仍然存在,都绝对属于妄想的范畴。 我们的责任不是使自己的种族千秋万代,而是去做我们行星可以信赖的保管人,保护它,敬畏它,试着去理解它。我们施加于其他生命的行为需要做出极大的改变,我们对待这颗行星的资源的态度也要有革命性的改变。我们是否能改变自己的行为方式仍然悬而未决——人类在其理解、能力和意图方面距离完美还很远。然而你一定不要认为我们和我们的文明是随处可见的事物。我们有智慧这种赠礼,这是这颗星球孕育出来的最精密的事物。 我们将不会终止我们的探寻, 我们所有探寻的终结, 将来到我们出发的地点. 而且将第一次真正认识这个地点。 ——节选自T.S.艾略特 《四个四重奏》的《小吉丁》一篇

精彩页(或试读片断)

  

    第一部分  天空
    1  此时此地
    引言
    学习天文学也是在了解你自己。你是个生活在行星上的人,本章将首先告诉你这意味着什么。你生活的行星围绕一颗恒星旋转,这颗恒星又在满是其他恒星和星系的太空中运动(见图CO1)。你有必要知道自己位于宇宙中的什么地方,生活在宇宙历史上的什么时间,因为要了解你自己是什么,这些都是关键步骤。
    在本章中,你将思考三个重要问题:
    地球位于宇宙中的什么地方?
    人类历史怎样融入宇宙的历史?
    我们为什么要学习天文学?
    本章将成为你探索深邃时空的起点。在下一章中,你将继续这段旅程,在地球上观察夜晚的天空。在学习天文学的过程中,你会认识到怎样通过科学研究了解大自然的运作方式。后续章节将进一步介绍科学家怎样研究和认识大自然。
    1-1  我们位于什么地方?
    为了找到你在星空中所处的位置,可以通过一段宇宙缩放的旅程,预览一下你将要学习的各种天体。
    首先从熟悉的事物开始。图1-1显示出一块大概50英尺(单位换算见附录A)宽的区域,里面有一个人、一条小径和几棵树——所有物体都处于你能分辨的尺寸。下面让我们开展一系列宇宙缩放,即后面每一张图片都将展现比前一张图片宽100倍的区域。也就是说,每一步都将把你的视野放宽100倍。
    视野放宽100倍,你将看到1英里宽的区域(图1-2)。人、树木和小径已经小到看不见,现在你会看到一所大学的校园,以及周围的街道和房屋。街道和房屋处于熟悉的尺度,这仍然是你认识的世界。
    在离开这个熟悉的尺度之前,你需要先统一一下衡量尺寸的单位。包括天文学家在内的所有的科学家都使用公制单位,一方面因为公制单位世界通用,更重要的是,公制单位有利于简化计算过程。如果你还不熟悉公制单位或者需要复习一下,在继续读下去之前,请参阅附录A。
    使用公制长度单位,图1-1所显示的区域大概宽16米(m),图1-2约1.6千米(km)。你会发现1英里很短,也就是穿过一个社区的距离。但如果你把视野放宽100倍,你在前一张照片中看到的社区就消失了(图1-3)。现在你的视野达到160千米,可以看到灰色小方块代表的城镇。图片右下角是美国特拉华州威尔明顿市。在这个尺度,你可以看到地球表面上的一些自然地貌。宾夕法尼亚州南部的阿勒格尼山脉跨越图片左上角,萨斯奎汉纳河向东南方一直流入切萨皮克湾。图上看到的白色斑点是几团云彩。
    图1-3是一张在红外波段拍摄的照片,绿叶和农作物在这种照片上都会变成红色。人眼能看到的颜色范围很窄,称为“可见光”。在后面的章节中,你会学着应用更广泛的其他“颜色”,包括X射线和无线电波显示出的人眼无法看到的景象。本书中的图片普遍标注了拍摄图片使用光线的颜色或类型。
    在这段旅程的下一步,你会看到完整的地球,直径将近13000千米(图1-4)。在任何时刻,地球表面都有一半沐浴在阳光下,一半笼罩在黑暗中。地球围绕自转轴旋转,带你穿过阳光和黑暗,产生昼夜循环。你在照片最右端看到的模糊区域,就是昼夜的分界线——晨昏线。在这里,照片为你提供视觉提示,帮助你理解这一概念。
    再把视野放宽100倍,你会看到宽1600000千米的区域(图1-5)。中心的小蓝点是地球,另一个更小的点则是月球,它的直径只有地球的四分之一,在距离地球380000千米的轨道上运行。地球和月球的相对大小,如图1-5右下角的小图所示。
    这些数字太大了,写出来很不方便。天文学有时被称为巨大数字的科学,很快你就要用更大的数字来讨论宇宙。比起上一段中的写法,使用科学记数法更加方便。使用这种简单的方法来表示很大或很小的数字时,不用加上一大堆0。在科学记数法中,380000以3.8×105表示。如果你还不熟悉科学记数法,请参阅附录A中关于科学记数法的那部分内容。宇宙的尺度太过宏大,不使用科学记数法很难表述。
    再次把视野放宽100倍,地球、月球和月球的轨道都被纳入图1-6左下方的红色小方框内。现在你可以看到太阳和另外两颗行星,它们都是太阳系的一部分。太阳系包括太阳、围绕它运行的行星,以及一些较小的天体,比如卫星和彗星。
    地球、金星和水星都属于行星,行星是较小的、不发光的球形天体,它们围绕恒星在轨道上运行,通过反射恒星的光发光。金星的大小接近地球,水星的直径只有地球的三分之一。在这张图片上,它们只能用极小的点表示。太阳属于恒星,是一个自身能够发光的球形天体,由炽热的气体构成,其本身可以产生能量。虽然太阳的直径比地球大100倍(见图1-6右下的图中图),在这张图上同样只是一个点。
    这张图片描绘了宽1.6×108千米的区域。天文学中使用很大的数字时,还有一种简化描述和计算的方法,那就是定义更大的计量单位。例如,把地球和太阳之间的平均距离定义为一种距离单位,称为天文单位(AU),1天文单位等于1.5×108千米。金星和太阳之间的平均距离可表述为约0.72天文单位,水星和太阳之间的平均距离约为0.39天文单位。
    P1-5