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出版者:北京师范大学出版社

作者:[日] 长岡洋介

出品人:

页数:0

译者:郭汾

出版时间:1989

价格:1.60元

装帧:

isbn号码:9787303004294

丛书系列:理论物理基础系列教程

图书标签:

• 物理
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好的，为您呈现一本名为《星辰轨迹：宇宙航行与天体动力学导论》的图书简介。 --- 星辰轨迹：宇宙航行与天体动力学导论 作者： [此处留空，或根据需要填充虚构作者名] 出版社： [此处留空，或根据需要填充虚构出版社名] 页数： 约 850 页 装帧： 精装典藏版 导言：在寂静的广袤中寻路 自古以来，人类对夜空的凝视，便孕育了对超越地平线的无尽渴望。我们仰望星辰，不仅是为了欣赏其壮丽，更是为了理解那驱动它们永恒舞蹈的内在法则。本书《星辰轨迹：宇宙航行与天体动力学导论》，正是为所有心怀探索之志的求知者准备的路线图，它深入剖析了支配宏大宇宙尺度的基本力学原理，并将其转化为实际的航行艺术。 本书并非对日常现象的简单描述，而是致力于构建一个严谨的、基于牛顿力学和广义相对论基础上的动力学框架，用以精确预测和控制天体与航天器的运动。我们将带领读者穿越理论的迷宫，直抵宇宙航行核心——如何利用引力、动量和能量的精准计算，实现从近地轨道到行星际空间乃至更远深空的精准穿越。 第一部分：基础铸就——经典力学与引力场精要 本书开篇聚焦于构建理解宇宙运动的基石。我们不满足于教科书式的简单陈述，而是深入探讨了在极高精度要求下的经典力学修正，特别是针对轨道力学至关重要的拉格朗日点理论及其在维持空间站和深空探测器位置上的应用。 引力场的几何与拓扑： 我们将详细阐述万有引力定律在多体系统中的复杂表现，并引入拉普拉斯-孙德曼（Laplace-Sundman）方法论，探讨如何有效处理周期性轨道和准周期性轨道的长期稳定性问题。对于行星际任务而言，理解如何利用引力的微小扰动进行轨迹微调，远比纯粹依赖化学推进有效。本书深入分析了引力势能场的结构，解释了轨道共振现象的物理根源及其在设计稳定探测器群时的重要性。 开普勒运动的现代诠释： 虽然开普勒定律是基础，但现代天体动力学要求我们超越椭圆、抛物线和双曲线的范畴。我们引入了轨道要素的周期性演化模型，特别是考量太阳辐射压力、行星际磁场拖曳等非保守力对轨道参数（如偏心率和倾角）的长期影响。这部分内容对于设计寿命超过数十年的无人深空探测任务至关重要。 第二部分：轨道设计——从地球到深空的高效穿梭 航天，本质上是对动量和能量的精妙操控。本书的第二部分是关于“如何到达”的实践指南，它侧重于最优化路径的计算和执行。 霍曼转移与高能效转移： 我们不仅会推导经典的霍曼转移轨迹，更会着重讨论多圈次转移和行星际弹弓效应（Gravity Assist Maneuver）的理论模型。这部分内容包含了大量针对具体探测任务（如“旅行者号”或“卡西尼号”）的案例分析，展示了如何通过精确的角度和速度调整，实现数亿公里航程的燃料节约。 限制性三体问题的解析解与数值模拟： 在太阳系内，轨道运动几乎总是一个复杂的多体问题。本书提供了求解限制性三体问题（Restricted Three-Body Problem, RTBP）的现代数值方法，特别是针对地月系和地日系中不规则轨道的建立。读者将学习如何利用这些模型来规划月球背面通信中继卫星的部署，或预测小行星捕获任务的捕获窗口。 推进系统的选择与轨道控制： 现代航天不只依赖化学火箭。本书用大量的篇幅探讨了霍尔效应推进器（HET）和离子推进系统（IPS）在长周期任务中的应用。我们详细解析了比冲（Specific Impulse）与推力矢量对轨道持续修正的影响，并提供了在低推力、长时间运行中实现指定轨道捕获的控制律设计。 第三部分：引力视野的拓展——相对论效应与轨道预测的极限 随着探测器飞向太阳系的边缘，甚至是跨越太阳系边界，牛顿力学自身的局限性开始显现。本书的第三部分将读者的视野提升至更广阔的物理学前沿。 水星进动与广义相对论的校正： 我们将详细讲解爱因斯坦场方程在弱场近似下如何导出演绎出对开普勒轨道周期性修正的精确量化方法。这不仅是理论的验证，也是对高精度星际导航中系统误差来源的深入理解。 时空曲率与远距离导航： 对于超远距离的星际探测，信号的传播时间不再是简单的距离除以光速。本书引入了时空测地线的概念，解释了引力透镜效应如何在理论上影响我们的观测，并探讨了在设计深空通信网络时必须考虑的相对论性时间延迟校正。 小行星轨道预测与近地防御： 在天体动力学的应用层面，对近地天体（NEO）的跟踪和轨道预测是至关重要的。我们分析了雅可比常数在识别行星间转移轨道中的作用，并介绍了混沌动力学在预测彗星或受扰小行星的长期轨道演化中的应用，旨在为行星防御策略提供坚实的理论基础。 第四部分：复杂系统：卫星星座与空间碎片管理 本书的最终部分将理论应用于当前最紧迫的空间工程挑战：大规模卫星星座的部署与轨道维护。 星座设计与覆盖优化： 从全球通信星座到下一代地球观测系统，如何以最少的卫星数量，实现全球范围内的连续覆盖，是复杂的可部署性动力学（Deployable Dynamics）问题。我们探讨了Walker星座和半轨道星座的动力学特性，并介绍了基于优化算法的星座编排技术。 空间碎片与轨道交会风险： 轨道环境的日益拥挤带来了碰撞的风险。本书分析了轨道寿命与大气阻力模型之间的耦合关系，并深入研究了空间碎片碰撞概率模型（Conjunction Assessment）的计算方法。这部分内容为未来空间交通管理的法规和技术标准奠定了动力学基础。 --- 《星辰轨迹》 是一本面向高年级本科生、研究生，以及从事航天工程、天体物理研究的专业人士的综合性参考书。它要求读者具备扎实的微积分和线性代数基础，但承诺通过严谨的数学推导和丰富的工程实例，将读者从地球的引力井中解放出来，真正掌握穿越宇宙的航行之术。阅读本书，就是拾起那把探索未知星域的钥匙。

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作为一本工具书性质的参考资料，它的索引和术语的统一性做得非常出色，几乎达到了教科书的典范水准。任何一个专业人士想要快速查阅某个特定公式的严格定义或者特定场的边界条件，都能迅速在书中定位。它的数学严谨性是毋庸置疑的，每一个推导都遵循着最苛刻的逻辑标准，几乎找不到可以指摘的笔误或概念上的模糊地带。然而，从一个渴望构建完整知识体系的构建者的角度来看，它在“历史背景和思想演变”方面的着墨太少。比如，拉格朗日力学在电磁场理论中的引入，或者早期科学家们在发现电荷守恒和能量守恒过程中的挣扎与突破，这些“人”的故事和“思想”的火花，在书中被极度简化了。这使得这本书读起来像是一部完美无瑕的、脱离了人类探索过程的纯粹数学结构展示。如果能增加一些历史脚注，描述一下某些核心概念是如何在与实验和哲学辩论中逐渐成型的，这本书的温度感会大大提升，不再仅仅是一座冰冷的真理之塔，而更像是一部有血有肉的科学史诗的浓缩版。

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坦白说，我期待这本书能更侧重于前沿应用，比如现代通信技术或者材料科学中的电磁波操控。这本书给我的感觉，更像是一部扎实的、侧重于经典理论构建的巨著。它在麦克斯韦方程组的四大支柱上花费了巨大的篇幅进行详尽的推导和解释，这一点无疑是无可挑剔的，对于想为研究生阶段打下坚实基础的人来说，这部分内容是无可替代的。然而，当涉及到诸如介质中的电磁波传播、波导管的原理，或者更进一步的射频电路设计时，内容就显得有些“点到为止”了。我希望看到更多关于这些理论如何转化为实际工程问题的案例分析，例如，如何利用边界条件来设计一个高效的天线，或者在特定频率下如何优化电磁屏蔽的材料选择。目前的版本更像是一份完美的理论蓝图，但缺乏将蓝图转化为实际建筑的施工指南。或许这是为了保持其纯粹的物理学本质，但对于我这种希望将理论应用于解决实际工程难题的读者来说，总觉得缺少了一把关键的钥匙，让我无法完全开启应用的大门。

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这本《电磁学》简直是物理爱好者的福音，尤其是对于那些渴望深入理解这个宏大领域的初学者来说。书中的叙述方式极其平易近人，作者似乎完全懂得如何将那些抽象的、动辄需要复杂微积分支撑的概念，用最直观的图像和类比在我们面前展开。我记得第一次读到关于法拉第电磁感应定律的那一章时，我还在为高数的复杂公式感到头疼，但这本书里的图示和文字配合得天衣无缝，让我瞬间领悟了磁场变化如何“催生”出电流的内在逻辑。它不是那种冷冰冰的教科书，更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导你跨越每一个知识的鸿沟。它对电荷、电流、磁场之间的相互作用的阐述，从麦克斯韦方程组的定性理解开始，逐步过渡到定量分析，这种循序渐进的设计，极大地降低了入门的门槛。我尤其欣赏作者在引入矢量和场概念时所花费的心力，没有生硬地抛出数学工具，而是先建立起对“场”这个物理实体的直观感受，让人觉得这些复杂的数学描述不过是描述自然现象的自然语言。读完前几章，我已经不再满足于中学物理那种“记住公式”的学习模式，而是开始真正思考电磁现象背后的深刻联系。

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阅读体验上，这本书的排版和插图质量令人印象深刻，但某些章节的逻辑跳跃性让我感到困惑。在处理静电学部分时，作者对于高斯定律和泊松方程的应用讲解得清晰流畅，每一个步骤都交代得一丝不苟。然而，一旦进入到动态电磁场的部分，特别是涉及到坡印廷矢量和电磁能量流密度时，我感觉叙述的节奏突然加快了。从场的描述突然转向能量的传输，中间似乎缺少了一个必要的过渡段落来帮助读者建立起这种能量概念的桥梁。我不得不回过头去反复研读前文关于场论的内容，试图自己弥补这个逻辑上的“断层”。此外，书后的习题设置也暴露了这一点：前部习题侧重于基础计算的熟练度，而涉及到相对论性的电磁场变换的习题，则显得难度陡增，且缺乏足够的基础铺垫。这本书更像是一部精英主义的作品，它假设读者在阅读时能自行填补那些理论深水区的空白，这对于非物理专业背景的自学者来说，无疑增加了不必要的挫败感。

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这本书的深度毋庸置疑，它成功地将电磁学的广阔图景浓缩在了这有限的篇幅之中，展现了令人敬畏的学术功底。我特别欣赏它在处理“电磁场与物质相互作用”这一复杂议题时的细腻处理。它不仅仅是介绍了介电常数和磁导率这些宏观参数，而是试图追溯到微观层面，解释这些宏观现象是如何由物质内部的偶极子和磁矩运动产生的。这种从宏观现象出发，回溯到微观根源的探究方式，极大地满足了我对事物本源的好奇心。它让人看到，我们日常生活中感受到的所有电磁效应，其实都是建立在粒子层面微小相互作用之上的宏伟建筑。然而，或许是受限于篇幅，对于现代物理学中对电磁场更深层次的理解——例如量子电动力学（QED）对经典电磁场的修正和补充——这本书仅在致谢部分寥寥数语带过。这使得这本书虽然是经典电磁学的巅峰之作，但在面向未来的物理学前沿时，却略显保守，留下了巨大的想象空间，也让一部分渴望了解“下一站”的读者略感意犹未尽。

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