Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://foroff.phys.msu.ru/phys/programs/nn/rrw/rast.htm
Дата изменения: Sun Jul 6 05:18:46 2008
Дата индексирования: Tue Oct 2 01:18:15 2012
Кодировка: koi8-r

Поисковые слова: сферическая составляющая галактик
РАДИОАСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА

Министерство образования Российской Федерации
Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского

"УТВЕРЖДАЮ"
Декан радиофизического факультета
профессор С.Н.Гурбатов

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
курса
"РАДИОАСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА"
для направления подготовки 511500 - Радиофизика
(спецкурс)
и для специальности 071500 - Радиофизика
(спецкурс)
Н.Новгород - 2001

1. Организационно - методический раздел.

    Программа предназначена для подготовки специалистов по специальности "Радиофизика и электроника". Курс "Радиоастрономия и астрофизика" читается на 8 и 9 семестрах для студентов, специализирующихся в области физики космоса, радиоастрономии и астрофизики. Он базируется на знаниях студентов, приобретённых в курсах общей и теоретической физики, математического анализа, дифференциальных уравнений, электроники и радиотехники. Цель курса - сформировать у студентов современное представление о строении космического пространства, астрономических объектах, видов и механизмов космических излучений и методов их исследования.
    В первой части курса, читаемой в 8 семестре, студенты получают сведения о строении Галактики, космологии и космическом радиоизлучении, ознакомятся с антеннами и методами современной радиоастрономии, способами приёма слабых шумовых сигналов.
    Физика и внутреннее строение звёзд, излучение космических объектов и сред, механизмы излучений изучаются в 9 семестре.

В процессе изучения курса студенты должны освоить:

Полученные знания должны способствовать умению:

2. Содержание курса.

  1. Введение.
  2. Характеристики электромагнитного поля в радиоастрономии и астрономии.
    Интенсивность, поверхностная яркость, плотность потока. Видимые и абсолютные звёздные величины, светимость. Показатель цвета. Поляризация электромагнитного излучения, её описание с помощью матрицы когерентности и параметров Стокса. Сфера Пуанкаре. Антенна как поляризатор. Взаимодействие волны произвольной поляризации с антенной.
  3. Равновесное излучение тел и перенос излучения в среде.
    Тепловое излучение тел, законы Планка, Рэлея - Джинса, Вина. Яркостная и эффективная температура излучений. Уравнение переноса излучения. Термодинамическое и лучистое равновесие. Закон Кирхгофа. Излучение отражающих тел. Формулы Френеля. Согласованные нагрузки, поглощающие покрытия. Тепловые эталоны излучения.
  4. Приём слабых шумовых сигналов. Радиоастрономические приёмники.
    Методы приёма и регистрации слабых шумовых радиосигналов. Принцип действия радиометра. Шумовая температура приёмника, радиометрический выигрыш. Компенсационный и модуляционный радиометры. Тепловая калибровка и методы измерений. Радиотелескоп.
  5. Общие сведения о строении Галактики и Метагалактики.
    Общие сведения о строении Галактики: плоская и сферическая составляющие, область галактического центра. Распределённое космическое излучение. Радиоисточники, основные каталоги радиоисточников. Внегалактические радиоисточники: галактики и квазары. Подсчёт и статистика радиоисточников. Неразрешённые источники.
  6. Микроволновое излучение Вселенной.
    Микроволновое излучение Вселенной. Спектр и анизотропия. Введение в космологию. Космологический принцип. Метагалактика и Вселенная. Парадокс Ольберса. Красное смещение. Закон Хаббла. Горизонт событий. Релятивистская космология. Проблема скрытой массы. Горячая Вселенная и происхождение микроволнового излучения и химических элементов.
  7. Антенны в радиоастрономии.
    Поле антенны: ближнее, области дифракции Френеля и Фраунгофера. Угловой спектр и диаграмма направленности. Коэффициенты направленного действия, рассеяния, использование поверхности. Эффективная площадь. Температура антенны без потерь и с потерями. Уравнение антенного сглаживания. Шумовая температура антенны.
    Абсолютные и относительные измерения в радиоастрономии. Радиоастрономические методы определения параметров антенн. Абсолютная радиоастрономическая шкала плотностей потоков.
  8. Апертурный синтез.
    Проблема высокого разрешения. Параллельный и последовательный апертурный синтез. Разложение поля по пространственным частотам. Антенна как фильтр пространственных частот. Спектральная чувствительность радиотелескопа. Антенная решётка. Заполнение UV - плоскости. Принцип апертурного синтеза. Построение изображения. Видимое распределение яркости, чистка изображения. Суперсинтез. Современные синтезированные системы, сети.
  9. Антенны с незаполненной апертурой.
    Крестообразные радиотелескопы. Крест Миллса, крест ФИАН. Кольцевые антенны. Радиотелескоп РАТАН - 600.
  10. Интерферометры. Радиоинтерферометры со сверхдлинной базой.
    Разрешающая способность двухантенного интерферометра. Корреляционная эффективная площадь. Функция видности и комплексная функция взаимной когерентности. Корреляционный интерферометр. Сложение площадей. Радиоинтерферометрия с независимым приёмом. Цифровые системы записи сигналов. Стабильность гетеродинов. Астрофизические и геофизические измерения с РСДБ.
  11. Внутреннее строение звёзд.
    Средняя температура и давление внутри звезды. Уравнение состояния звёзд. Запас энергии в звёздах. Термоядерные реакции синтеза: pp и cN циклы синтеза гелия. Тройной a - процесс. Элементы звёздной статистики. Уравнение теплового равновесия звезды.
  12. Эволюция звёзд главной последовательности.
    Эволюция звёзд главной последовательности. Предел Чандрасекара. Красные гиганты и белые карлики. Эволюция звёзд с массой большей двух масс Солнца. Вспышки сверхновых первого и второго типа. Нейтронные звёзды. Чёрные дыры. Гравитационное красное смещение. Солнечное нейтрино. Нейтринная астрономия.
  13. Излучение плазмы в космическом пространстве.
    Истечение вещества из звёзд. Зоны ионизации. Тормозное излучение космической плазмы. Радиоизлучение планетарных и диффузных туманностей, атмосфер гигантов и сверхгигантов. Рентгеновское излучение горячего газа. Светимость звёзд и двойных систем в рентгене. Аккреция на нейтронную звезду в двойных системах. Новые звёзды. Барстеры. Рекомбинационное излучение, частотный спектр и интенсивность. Мазерное усиление в спектральных линиях. Определение электронной температуры и скорости вещества в туманностях. Рекомбинационные линии водорода и гелия. Космологическое происхождение элементов в галактике.
  14. Радиоизлучение межзвёздных атомов и молекул.
    Радиоизлучение нейтрального водорода. Линия 21 см. Распределение водорода в Галактике. Межзвёздная пыль: доказательства существования, свойства. Инфракрасное излучение межзвёздной пыли. Газово - пылевые комплексы. Тёмные туманности. Источники инфракрасного излучения. Условия существования многоатомных молекул. Открытие многоатомных молекул в межзвёздной среде. Спектры молекул в радиодиапазоне. Обилие и химические классы принадлежности молекул в межзвёздной среде. Молекулы в других галактиках.
  15. Космические мазеры.
    Обнаружение космических мазеров. Наблюдаемые свойства излучения. Области генерации. Компактные источники. Насыщенный и ненасыщенный мазеры. Области мазерного излучения и звездообразования. Тепловая и гравитационная неустойчивость. Образование протозвёзд. Выход звезды на главную последовательность. Мегамазеры.
  16. Магнитные поля и космические лучи в Галактике.
    Обнаружение магнитных полей в межзвёздной среде. Мера вращения и мера дисперсии в межзвёздной среде. Электропроводность межзвёздной среды. Вмороженность магнитного поля. Магнитные поля в астрономических объектах. Состав и энергетический спектр первичных космических лучей. Изотропия первичных космических лучей. Энергия космических лучей. Движение заряженных частиц в межзвёздных магнитных полях. Адиабатические инварианты. Энергетические потери релятивистских частиц. Потери на адиабатическое расширение. Ускорение Ферми. Кинетическое уравнение переноса космических лучей.
  17. Синхротронное излучение релятивистских электронов.
    Синхротронное излучение одиночного электрона. Спектр и поляризация излучения. Потери на излучение. Магнитодрейфовое излучение. Излучение системы релятивистских электронов. Реабсорбция. Обратная комптоновская катастрофа. Влияние среды на излучение релятивистского электрона. Спектры излучения системы релятивистских электронов. Спектр распределённого космического радиоизлучения Галактики.
  18. Остатки сверхновых звёзд.
    Физические условия в остатках сверхновых. Радиоизображения. Спектры радиоизлучения. Вековое уменьшение потока. Гидродинамическая модель Галла. Рентгеновское излучение. Крабовидная туманность. Диаграмма поверхностная яркость - диаметр. Роль сверхновых в энергетическом балансе межзвёздной среды.
  19. Пульсары.
    Радиоизлучение пульсаров. Спектры и энергетика излучения. Вековое изменение периода. Число пульсаров, их распределение. Модель вращающейся нейтронной звезды. Магнитосфера пульсара. Электрические и магнитные поля на поверхности нейтронной звезды. Возраст пульсаров. Рентгеновские пульсары в двойных системах. Эволюция звёзд в двойных системах. Пульсар PSR 1913+16 в двойной системе. Гравитационное излучение.

3. Распределение часов курса по темам и видам работ.

N
п/п

Наименование тем и разделов.

Всего часов.

Лекции.

Спецлаборатория.

Самостоятельная работа.

1

I-II

3

3

 

2

2

III

2

2

 

4

3

IV

17

2

15

3

4

V

5

5

 

2

5

VI

12

12

 

6

6

VII

30

6

24

10

7

VIII

2

2

 

2

8

IX

2

2

 

2

9

X

2

2

 

2

10

XI

6

6

 

3

11

XII

6

6

 

3

12

XIII

4

4

 

2

13

XIV

4

4

 

2

14

XV

4

4

 

2

15

XVI

2

2

 

2

16

XVII

5

5

 

3

17

XVIII

2

2

 

2

18

XIX

3

3

 

2

 

Итого

111

72

39

52

4. Формы текущего, промежуточного и итогового контроля

Промежуточный контроль: зачёт в конце 8 семестра.

Итоговый контроль: экзамен в конце 9 семестра.

5. Учебно-методическое обеспечение курса.

5.1. Рекомендуемая литература (основная).

  1. Краус Д.Д. Радиоастрономия. М. Сов. Радио, 1973, 455 стр.
  2. Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. М. Наука, 1988, 640 стр.
  3. Соболев В.В. Курс теоретической астрофизики. М. Наука, 1985, 502 стр.
  4. Галактическая и внегалактическая радиоастрономия. Под ред. Верскера Г.Л. М. Мир, 1976, 620 стр.
  5. Есепкина Н.Л., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. М. Наука, 1973, 432 стр.

5.2. Рекомендуемая литература (дополнительная).

  1. Астрофизика космических лучей. Под ред. В.Л.Гинзбурга М. Наука, 1984, 357 стр.
  2. Железняков В.В. Излучение в астрофизической плазме. М. Янус-К, 1997, 528стр.
  3. Христиансен У., Хёгбом И. Радиотелескопы. М. Мир, 1988, 304стр.
  4. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Строение и эволюция Вселенной. М. Наука, 1975, 687 стр.

Составитель программы
профессор К.С. Станкевич

Зав. кафедрой РА и РРВ

Профессор В.Г. Гавриленко