|
ПРОГРАММА-МИНИМУМ
кандидатского экзамена по специальности
01.03.02 "Астрофизика, радиоастрономия"
по техническим и физико-математическим наукам
Введение
В основу данной программы положены следующие дисциплины: общий курс астрофизики, курс практической астрофизики, теоретическая астрофизика и радиоастрономия. Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по физике при участии МГУ им. М.В. Ломоносова и ГАИШ.
- Приборы и методы астрофизики
- Оптические телескопы. Эффективность телескопов, связь с качеством изображения. Методы достижения высокого углового разрешения. Активная и адаптивная оптика.
- Принципы спектрального анализа. Спектрографы. Спектральное разрешение и факторы, его определяющие.
- Солнечные телескопы: целостат, коронограф. Принципы измерения магнитных полей на Солнце.
- Приемники оптического излучения. Фотоэлектрический умножитель. Приборы с зарядовой связью. Понятие квантового выхода. Особенности регистрации инфракрасного излучения.
- Шкала звездных величин и показателей цвета. Фотометрические системы. Современные методы фотоэлектрической фотометрии. Поляризационные наблюдения.
- Радиотелескопы, принцип работы. Различные типы антенн (параболические, дипольные, антенные решетки). Эффективная площадь антенны. Размер и форма диаграммы направленности.
- Радиометры. Антенная температура, шумовая температура, полоса пропускания, чувствительность.
- Принципы интерферометрии. Радиоинтерферометры. Метод апертурного синтеза. Радиотелескопы с незаполненной апертурой. Интерферометрия со сверхдлинными базами. Угловое разрешение интерферометров.
- Внеатмосферные наблюдения, решаемые задачи. Инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма- обсерватории.
- Оптические телескопы. Оптические схемы рефлекторов и зеркально-линзовых телескопов. Механические конструкции телескопов. Экваториальные и азимутальные установки.
- Аберрации оптических систем, способы их уменьшения. Влияние атмосферы на изображение точечного объекта. Методы повышения качества изображения. Активная и адаптивная оптика.
- Принципы спектрального анализа. Спектральное разрешение и его зависимость от параметров спектрографа и диспергирующего элемента.
- Классический дифракционный спектрограф. Эшелле-спектрограф. Получение спектра с использованием интерферометра Фабри-Перо.
- Приемники оптического излучения. Фотоэлектрический умножитель. Приборы с зарядовой связью. Линейность, спектральная чувствительность.
- Отношение сигнал/шум, понятие квантового выхода. Основные источники шумов приемника и методы их уменьшения.
- Шкала звездных величин и показателей цвета. Фотометрические системы. Современные методы фотоэлектрической фотометрии. Фотоэлектрический фотометр.
- Антенны радиотелескопов. Облучатели. Требования, предъявляемые к механическим конструкциям антенн. Ближняя и дальняя зоны антенн. Шумовая температура и эффективная площадь антенны. Размер и форма диаграммы направленности.
- Радиометры. Антенная температура, шумовая температура, полоса пропускания, чувствительность. Акустооптические спектрометры.
- Принципы интерферометрии. Радиоинтерферометры. Метод апертурного синтеза. Радиотелескопы с незаполненной апертурой. Интерферометрия со сверхдлинными базами. Угловое разрешение интерферометров.
- Абсолютное и относительное измерение потоков радиоизлучения, точность измерений. Оценка линейной и круговой поляризации радиоизлучения.
- Внеатмосферные наблюдения, решаемые задачи. Приемники излучения, используемые для далекой инфракрасной и ультрафиолетовой области, рентгеновской и гамма-областях. Инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-обсерватории.
- Солнце и Солнечная система
- Основные характеристики Солнца как звезды. Внутреннее строение. Фотосфера. Хромосфера. Корона. Солнечный ветер.
- Активные образования на Солнце, связь с магнитными полями. Солнечные вспышки и сопровождающие их явления. Рентгеновское излучение Солнца. Спокойное и спорадическое радиоизлучение. Представление о гелиосейсмологии.
- Основные характеристики планет (масса, плотность, характер вращения, свойства атмосферы, магнитные поля, условия на поверхности). Наземные и космические методы исследования тел солнечной системы.
- Малые тела Солнечной системы. Спутники и кольца планет. Астероиды и пояса астероидов. Кометы.
- Физическое состояние межпланетной среды. Метеорное вещество.
- Радиоизлучение планет. Радиолокационные методы исследования планет и малых тел солнечной системы.
- Звезды
- Спектральная классификация звезд, ее физическая интерпретация.
- Светимости, эффективные температуры и показатели цвета звезд. Прямые и косвенные методы определения из наблюдений размеров и масс звезд.
- Источники энергии на различных стадиях эволюции звезд. Эволюционные треки звезд различной массы на диаграмме Герцшпрунга - Рессела (диаграмме цвет-светимость). Конечные стадии звездной эволюции. Вырожденные звезды (белые карлики), нейтронные звезды, черные дыры, их физические свойства и наблюдаемые проявления. Радиопульсары.
- Двойные и кратные звезды. Затменно-переменные. Функция масс и оценка масс компонент в двойных системах.
- Тесные двойные системы и особенности их эволюции. Аккреция на компактные звезды. Рентгеновские источники в двойных системах. Новые звезды. Барстеры.
- Переменные и нестационарные звезды. Пульсирующие переменные (цефеиды, долгопериодические переменные, переменные типа КК Лиры). Звезды с оболочками (Ве, МК). Звезды типа Т Тельца. Объекты Ае/Ве Хербига. Катаклизмические переменные.
- Сверхновые звезды, типы сверхновых, наблюдаемые особенности. Процессы, приводящие к взрыву. Роль сверхновых в обогащении межзвездной среды тяжелыми элементами.
- Основы теоретической астрофизики
- Элементарные процессы излучения и поглощения электромагнитных квантов. Излучение и распространение радиоволн в тепловой плазме. Космические источники теплового и нетеплового излучения в различных областях спектра.
- Механизмы переноса энергии. Уравнение переноса. Локальное термодинамическое равновесие. Эддингтоновский предел светимости.
- Источники поглощения в континууме в атмосферах звезд и форма непрерывных спектров для звезд различных классов.
- Модели звездных атмосфер. Механизмы образования линий поглощения. Понятие эквивалентной ширины линий. Профили линий, механизмы уширения линий. Кривая роста. Химический состав звездных атмосфер.
- Уравнения, описывающие внутреннее строение звезд. Строение звезд различных спектральных классов. Уравнение состояния вырожденного газа. Предельная масса белых карликов и нейтронных звезд.
- Теория космического радиоизлучения. Тормозное излучение плазмы. Магнитотормозное излучение. Синхротронное излучение релятивистских электронов. Время высвечивания. Обратный Комптон-эффект.
- Галактика
- Строение Галактики. Звездные населения и подсистемы. Спиральная структура Галактики, наблюдаемые проявления. Ядро Галактики.
- Звездные скопления и ассоциации. Интерпретация диаграмм цвет-звездная величина.
- Звездная кинематика. Движение Солнца относительно звезд. Вращение Галактики. Связь кинематических свойств с пространственным распределением объектов.
- Звездная динамика. Фазовая плотность и уравнение Больцмана для звездных систем. Интегралы движения. Теорема вириала и ее применение. Регулярные и иррегулярные силы. Время релаксации. Интеграл столкновений.
- Гравитационная устойчивость тонкого вращающегося диска. Дисперсионное уравнение. Спиральные ветви, представление о волнах плотности.
- Физическое состояние межзвездного газа. Молекулярные облака, области Н1 и НИ, корональный газ, мазерные конденсации. Механизмы излучения газа в различных состояниях.
- Оптическое излучение межзвездного газа. Запрещенные линии. Газовые туманности различных типов. Радиолинии. Мазерные источники.
- Ударные волны в межзвездной среде. Остатки сверхновых и их эволюция.
- Гравитационная неустойчивость газовой среды и конденсация газа. Протозвезды и молодые звезды. Околозвездные диски. Области звездообразования.
- Межзвездная пыль, наблюдаемые проявления. Собственное излучение пыли. Межзвездное поглощение и его учет.
- Межзвездные магнитные поля, наблюдаемые проявления. Понятие вмороженности поля. Космические лучи, их проявления, основные источники. Распространение космических лучей в магнитном поле Галактики.
- Внегалактическая астрономия и элементы космологии
- Классификация галактик. Особенности структуры галактик разных морфологических типов. Содержание газа и звездообразование в галактиках.
- Размеры, светимость, скорость вращения и масса галактик, принципы их оценок. Проблема существования темного гало. Карликовые галактики, наблюдаемые особенности.
- Группы и скопления галактик. Взаимодействующие галактики. Межгалактический газ в системах галактик.
- Галактики с активными ядрами. Квазары. Представление о механизмах активности.
- Радиоизлучение галактик и их ядер. Радиогалактики: мощность радиоизлучения, радиоструктура. Радиоджеты.
- Шкала расстояний, закон Хаббла. Крупномасштабное распределение галактик.
- Фридмановские модели расширяющейся Вселенной, понятие критической плотности и космологической постоянной. Постоянная Хаббла и "возраст" Вселенной.
- Реликтовое излучение, его происхождение. Флуктуации яркости. Ранние стадии расширения Вселенной. Первичный нуклеосинтез.
- Проблема образования галактик. Ожидаемые свойства молодых галактик. Галактики на больших красных смещениях.
Примечание. Для соискателей ученой степени кандидата физико-математи-ческих наук - разделы 1(вопросы 1.1-1.10), 2 - 4; для соискателей ученой степени кандидата технических наук - разделы 1(вопросы 1.11-1.21), 2, 3, 5 (вопросы 5.1-5.3 и 5.11), 6.
Основная литература
- Мартынов Д.Я. Курс практической астрофизики, М.: Наука, 1977.
- Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики, М.: Наука, 1988.
- Физика космоса: маленькая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1986.
- Грей Д. Наблюдения и анализ звездных фотосфер. М.: Мир, 1980.
- Куликовский П.Г. Звездная астрономия. М.: Наука, 1985.
- Марочник Л.И., Сучков А.А., Галактика. М.: Наука, 1986.
- Краус Дж. Радиоастрономия. М.: Сов. радио, 1972.
- Липунов В.М. Астрофизика нейтронных звезд. М.: Наука, 1987.
- Соболев В.В. Курс теоретической астрофизики. М.: Наука, 1985.
- Щеглов П.В. Проблемы оптической астрономии. М.: Наука, 1986.
- Рузмайкин А.А., Соколов Д.Д., Шукуров А.М.: Магнитные поля галактик. М.: Наука, 1988.
- Гоффмейстер К., Рихтер Г., Венцель В. Переменные звезды. М.: Наука, 1990.
Дополнительная литература
- Сим Э.,Триттон К. Детекторы слабого излучения в астрономии. М.: Мир, 1986.
- Присли Е. Солнечная магнитодинамика. М.: Наука, 1981.
- Воронцов-Вельяминов Б.А. Внегалактическая астрономия. М.: Наука, 1978.
- Каплан С.А., Пикельнер С.Б. Физика межзвездной среды. М.: Наука, 1979.
- Спитцер Л. Физические процессы в межзвездной среде. М.: Мир, 1981.
- Манчестер Р., Тейлор Дж. Пульсары. М.: Мир, 1980.
- Христиансен У., Хегбом И. Радиотелескопы. М.: Мир, 1988.
- Пахольчик А. Радиогалактики. М.: Мир, 1980.
- Москаленко Е.И. Методы внеатмосферной астрономии. М.: Наука, 1984.
- Михалас Звездные атмосферы. М.: Мир, 1982.
- Рольфе К. Лекции по теории волн плотности. М.: Мир, 1980.
- Шапиро С.А., Тьюколски С.А. Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды. М.: Мир, 1985.
- Саслау Ч. Гравитационная физика звездных и галактических систем. М.: 1989.
- Лонгейр М. Астрофизика высоких энергий. М.: Мир, 1984.
- Долгов А.Д., Зельдович Я.Б., Сажин М.В. Космология ранней Вселенной. М.: Изд-во МГУ, 1988.
|
|