Проректор по учебной работе

УО «ГГУ им. Ф. Скорины»
________________ И.В. Семченко

(подпись)

____________________

(дата утверждения)

Регистрационный № УД-____________/р.

АСТРОФИЗИКА
Учебная программа

для специальности

1-31 04 01-04 Физика (управленческая деятельность)

Факультет физический

Кафедра теоретической физики

Курс (курсы) 2

Лекции 24 часа Экзамен

Зачет 4 семестр

Всего аудиторных

Всего часов Форма получения

Составил: Г.Ю. Тюменков, к.ф.-м.н., доцент

2010

номер ТД – G.126 / тип.

Рассмотрена и рекомендована к утверждению в качестве рабочего варианта
на заседании кафедры теоретической физики
___ __________ 2010 г., протокол № __
Заведующий кафедрой

доцент ____________ В.В. Андреев

Председатель

Астрофизика занимает важное место в системе наук, изучаемых на естественнонаучных факультетах университетов. Преподавание астрофизики неотделимо от задачи формирования у молодого человека современного целостного научно обоснованного мировоззрения, понимания места и роли Человека во Вселенной. Предметная область астрофизики как науки охватывает наиболее общие закономерности природы и базируется в первую очередь на курсах общей и теоретической физики, математики и химии. Курс астрофизики призван развить и объединить в логически стройную систему знания, полученные студентами в средней школе и при изучении физических и математических общих и специальных курсов, и, используя всю полноту знаний, полученных в высшей школе, привести студентов к пониманию современной картины явлений, происходящих во Вселенной, и единства научного знания о мире. Таким образом, основной упор при чтении курса должен быть сделан на раскрытие физической картины окружающего мира, единства законов природы и на интерпретацию астрофизических наблюдений.

Уровень изложения, степень раскрытия вопросов программы зависят от специфики университета, уровня подготовки студентов, возможности проведения наблюдений и практических занятий по астрофизике, представления демонстрационного материала, а также от профиля специалиста, ведущего курс. При изложении материала необходимо учитывать различие в специальностях студентов, посвящая основное время изучению тех вопросов, которые соответствуют требованиям, предъявляемым к знаниям и умениям студентов.

Структурную основу новой программы составляет достаточно хорошо апробированная программа 1990 года, изданная Госкомитетом СССР по народному образованию. Однако она была предназначена в первую очередь для студентов астрофизических специализаций с большим количеством часов, отводимых для изучения учебного материала. В данной программе снят ряд второстепенных вопросов. Несколько обобщены пункты, касающиеся астрофизических наблюдений и исследования нашей Галактики. Учтены данные современных исследований и пересмотрен список основной и дополнительной литературы.

Учитывая важность астрофизических исследований для многих разделов естествознания, возрастающее практическое использование астрофизических методов в связи с расширением космических исследований, а также большое мировоззренческое значение астрофизики, можно рекомендовать чтение курса «Астрофизика» или его отдельных разделов для студентов всех естественнонаучных специальностей.

Целью дисциплины «Астрофизика» являются:

• 
  изучение физических процессов во Вселенной, исследуемых с помощью наземных и космических приборов, с целью правильного представления о характере образования, развития и строения небесных тел и их систем;
  
• 
  проведение и использование астрофизических наблюдений и расчетов для их практического и научного применения;
  
• 
  знакомство с современной физической картиной строения и эволюции Вселенной;
  
• 
  формирование представления о материальном единстве мира, понятия о Вселенной, как о целостной саморазвивающейся и самоорганизующейся системе, о возможности возникновения и существования жизни во Вселенной.
  

• 
  ознакомиться с важнейшими астрофизическими методами, получить представление об астрофизических достижениях в неразрывной связи с изучением курсов общей и теоретической физики, математики и химии;
  
• 
  знать принципы работы и назначение астрофизических инструментов, уметь проводить простые астрофизические наблюдения;
  
• 
  знать основы современных теорий строения и эволюции небесных тел и их систем;
  
• 
  объяснять наблюдаемые астрофизические явления с точки зрения современных представлений о физической картине мира, строения и эволюции Вселенной;
  

Предмет и задачи астрофизики. Общие представления о масштабах и структуре Вселенной. Разделы астрофизики. Классические и современные методы астрофизических исследований. Место астрофизики в системе естественных наук, ее научное, практическое и мировоззренческое значение. Основные задачи преподавания астрофизики. Связь курса астрофизики с другими учебными предметами. Особенности курса астрофизики и методика его изложения. Приборы и наглядные пособия. Компьютерные программы и демонстрации по астрофизике, использование сети Интернет.

Небесная сфера. Основные плоскости, линии и точки небесной сферы. Эклиптика. Системы небесных координат. Суточное вращение небесной сферы и связанные с ним явления. Суточное движение Солнца. Основные формулы сферической тригонометрии. Параллактический треугольник и преобразование координат. Положения небесного экватора, эклиптики, оси мира, точки весеннего равноденствий и солнцестояний.

Видимые и действительные движения Луны и планет. Элементы орбит. Конфигурации планет. Синодическое уравнение. Законы Кеплера. Третий (уточненный) закон Кеплера. Закон Ньютона (всемирного тяготения). Движение тела под действием силы тяжести. Виды орбит. Задача 3-х и более тел. Открытие Нептуна. Устойчивость Солнечной системы. Понятие о возмущающей силе. Орбита Луны. Либрации Луны. Приливы и отливы. Фазы Луны. Солнечные и лунные затмения. Условия наступления затмения. Сарос. Движение космических аппаратов. Космические скорости. Современные достижения космонавтики.

Спектр электромагнитного излучения, исследуемый в астрофизике. Прозрачность атмосферы Земли. Механизмы излучения космических тел в разных диапазонах спектра. Практическая и теоретическая астрофизика, астрофотометрия. Звездная величина (визуальная и фотографическая). Фотометрические системы. Физические основы астрофизических измерений. Идеальный газ, вырожденный газ; оптическая толщина, коэффициент поглощения. Свойства излучения и основы спектрального анализа: законы Планка, Стефана-Больцмана, Рэлея-Джинса, Вина. Линейчатый спектр, непрерывный спектр, рекомбинационное излучение, излучение нечерных тел. Реликтовое излучение. Доплеровское смещение. Понятие об общей и специальной теории относительности. Методы определения температур, масс и размеров небесных тел. Определение химического состава и плотности небесных тел. Распространенность химических элементов во Вселенной.

Телескопы, коронографы, радиотелескопы, приемники излучения, интерферометры, спектральные приборы. Приборы астрофизики высоких энергий. Нейтринная, рентгеновская, гамма-астрономия. Методы наблюдений (с земли, с воздушных шаров, самолетов, космических аппаратов и станций). Телескоп Хаббл.

Методы и основные результаты изучения формы Земли. Геоид. Изучение Земли с помощью ИСЗ. Жидкая (гидросфера) и твердая (литосфера) оболочки Земли. Внутреннее строение Земли. Понятие астеносферы. Атмосфера: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера (ионосфера) и экзосфера. Магнитосфера Земли.

Основные характеристики Солнца, как звезды. Спектр и химический состав. Внутреннее строение Солнца. Термоядерный синтез и его стадии. Регистрация солнечных нейтрино. Атмосфера Солнца: фотосфера, хромосфера, корона. Грануляция и конвективная зона. Радиоизлучение: спокойное и спорадическое. Рентгеновское излучение. Солнечное нейтрино. Активные образования на Солнце и их связь с магнитным полем. Цикл солнечной активности.

Общие сведения о Солнечной системе и современные методы ее исследования. Луна. Планеты земной группы. Атмосферы и внутреннее строение планет. Планеты-гиганты. Спутники и кольца планет-гигантов. Малые планеты. Кометы. Метеоры. Метеориты. Данные последних исследований тел Солнечной системы. Происхождение и эволюция Солнечной системы. Планетные системы других звезд.

Общие сведения о звездах. Спектры нормальных звезд и спектральная классификация. Расстояния до звезд. Абсолютная звездная величина и светимость звезд. Модуль расстояния. Диаграмма спектр-светимость Герцшпрунга-Рессела. Классы светимости. Температура звезд. Температурная шкала. Определение размеров и массы звезд. Зависимость радиус-светимость-масса. Функции массы и светимости. Модели строения звезд. Источник энергии звезд. Атмосферы звезд. Строение вырожденных звезд (белые карлики и нейтронные звезды). Черные дыры. Происхождение и эволюция звезд. Образование химических элементов. Планетарные туманности. Кратные и переменные звезды (кратные, визуально-двойные, спектрально-двойные звезды, невидимые спутники звезд, затменно-двойные звезды). Особенности строения тесных двойных систем. Предел Роша. Точки либрации Лагранжа. Перенос вещества в кратных звездных системах. Физические переменные звезды (пульсирующие переменные; эруптивные переменные: в начале эволюции, новые, сверхновые; пульсары, нейтронные звезды). Рентгеновские источники излучения.

Распределение звезд в Галактике. Строение Галактики. Галактическая система координат. Масса Галактики. Звездные скопления и ассоциации. Пространственное перемещение звезд. Вращение Галактики. Межзвездные пыль и газ. Космические лучи, галактическая корона и магнитное поле Галактики. Распределение вещества и излучения в межзвездной среде. Зоны HI, HII, молекулярные облака, газо-пылевые комплексы. Области звездообразования. Космические мазеры. Общая структура Галактики.

Галактические спектры. Расстояния до галактик. Красное смещение. Постоянная Хаббла и ее физический смысл. Физические свойства галактик. Ядра галактик. Квазары. Радиогалактики. Проблема скрытой массы. Пространственное распределение и эволюция галактик. Метагалактика.

Задачи космологии. Космологический принцип. Космологические модели. Классическая модель однородной и изотропной Вселенной. Релятивистская космология. Модель «горячей» Вселенной. Большой Взрыв и реликтовое излучение. Современные представления об эволюции Вселенной.

Учебно-методическая карта дисциплины

Информационно-методическая часть

Перечень лабораторных занятий

Формы контроля знаний

Темы контрольных работ

Рекомендуемая литература

1. 
   Мартынов, Д.Я. Курс общей астрофизики / Д.Я. Мартынов – М.: Наука, 1988. – 640 с.
   
2. 
   Соболев, В.В. Курс теоретической астрофизики / В.В. Соболев – М.: Наука, 1985. – 326 с.
   
3. 
   Мартынов, Д. Я. Сборник задач по астрофизике / Д.Я. Мартынов, В.И. Ляпунов – М.: Наука, 1988. – 125 с.
   
4. 
   Масевич, А.Г. Эволюция звезд: теория и наблюдения / А.Г. Масевич., А.В. Тутуков – М.: Наука, 1988. – 280 с.
   
5. 
   Гуревич, Л.Э. Происхождение галактик и звезд / Л.Э. Гуревич, Л.Э., А.Д. Чернин – М.: Наука, 1987. – 190 с.
   
6. 
   Горбацкий, В.Г. Введение в физику галактик и скоплений галактик / В.Г. Горбацкий – М.: Наука, 1986. – 253 с.
   
7. 
   Агекян, Т.А. Звезды, галактики, Метагалактика / Т.А. Агекян – М.: Наука, 1981. – 416 с.
   
8. 
   Бакулин, П.И. Курс общей астрономии / П.И. Бакулин, Э.В. Кононович, В.И. Мороз – М.: Наука, 1977. – 544 с.
   
9. 
   Клищенко, А.П. Астрономия /А.П. Клищенко, В.И. Шупляк – М.: Новое знание, 2004. – 224 с.
   
10. 
    Кононович, Э.В. Общий курс астрономии / Э.В. Кононович, В.И. Мороз – М.: Едиториал УРСС, 2001. – 544 с.
    

1. 
   Климишин, И.А. Астрономия наших дней / И.А. Климишин – М.: Наука, 1986. – 560 с.
   
2. 
   Монтенбрук,О. Астрономия на персональном компьютере (+СD) / О. Монтенбрук, Т. Пфлегер – Изд-во Питер. – 2002. – 320 с.
   
3. 
   Москаленко, Е.И. Методы внеатмосферной астрономии / Е.И. Москаленко – М.: Наука, 1984. – 280 с.
   
4. 
   Мур, П. Астрономия с Патриком Муром / П. Мур – М.: ФАИР-ПРЕСС, 1999. – 368 с.
   
5. 
   Оксфордская иллюстрированная энциклопедия. В 9 тт. Т. 8. Вселенная – М.: "Издательский дом ИНФРА-М", изд-во "Весь Мир", 2000. – 204 с.
   
6. 
   Уокер, Г. Астрономические наблюдения / Г. Уокер – М.: Мир, 1990. – 352 с.
   
7. 
   Щеглов, П.В. Проблемы оптической астрономии / П.В. Щеглов – М.: Наука, 1986. – 271 с.
   

ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ

ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ

ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

на _____/_____ учебный год

Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры

теоретической физики

(протокол № ____ от ________ 200_ г.)

Заведующий кафедрой

теоретической физики

к.ф.-м.н., доцент __________________ В.В. Андреев

УТВЕРЖДАЮ

Декан физического факультета УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

к.ф.-м.н., доцент __________________ С.А. Хахомов