Назад  
 

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.

  1. 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.
    •  

  2. 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.
    •  

  3. 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.
    •  

  4. 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.
    •  

  5. 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.
    •  

  6. 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

  1. Мартынов Д.Я. Курс практической астрофизики, М.: Наука, 1977.
  2. Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики, М.: Наука, 1988.
  3. Физика космоса: маленькая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1986.
  4. Грей Д. Наблюдения и анализ звездных фотосфер. М.: Мир, 1980.
  5. Куликовский П.Г. Звездная астрономия. М.: Наука, 1985.
  6. Марочник Л.И., Сучков А.А., Галактика. М.: Наука, 1986.
  7. Краус Дж. Радиоастрономия. М.: Сов. радио, 1972.
  8. Липунов В.М. Астрофизика нейтронных звезд. М.: Наука, 1987.
  9. Соболев В.В. Курс теоретической астрофизики. М.: Наука, 1985.
  10. Щеглов П.В. Проблемы оптической астрономии. М.: Наука, 1986.
  11. Рузмайкин А.А., Соколов Д.Д., Шукуров А.М.: Магнитные поля галактик. М.: Наука, 1988.
  12. Гоффмейстер К., Рихтер Г., Венцель В. Переменные звезды. М.: Наука, 1990.

Дополнительная литература

  1. Сим Э.,Триттон К. Детекторы слабого излучения в астрономии. М.: Мир, 1986.
  2. Присли Е. Солнечная магнитодинамика. М.: Наука, 1981.
  3. Воронцов-Вельяминов Б.А. Внегалактическая астрономия. М.: Наука, 1978.
  4. Каплан С.А., Пикельнер С.Б. Физика межзвездной среды. М.: Наука, 1979.
  5. Спитцер Л. Физические процессы в межзвездной среде. М.: Мир, 1981.
  6. Манчестер Р., Тейлор Дж. Пульсары. М.: Мир, 1980.
  7. Христиансен У., Хегбом И. Радиотелескопы. М.: Мир, 1988.
  8. Пахольчик А. Радиогалактики. М.: Мир, 1980.
  9. Москаленко Е.И. Методы внеатмосферной астрономии. М.: Наука, 1984.
  10. Михалас Звездные атмосферы. М.: Мир, 1982.
  11. Рольфе К. Лекции по теории волн плотности. М.: Мир, 1980.
  12. Шапиро С.А., Тьюколски С.А. Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды. М.: Мир, 1985.
  13. Саслау Ч. Гравитационная физика звездных и галактических систем. М.: 1989.
  14. Лонгейр М. Астрофизика высоких энергий. М.: Мир, 1984.
  15. Долгов А.Д., Зельдович Я.Б., Сажин М.В. Космология ранней Вселенной. М.: Изд-во МГУ, 1988.
 
  Назад