МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Астрофизика

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра радиофизики и теоретической физики
Направление подготовки03.03.02. Физика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план03_03_02_Ф-2-2019
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 36
самостоятельная работа 72
Виды контроля по семестрам
зачеты: 6

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 3 (6) Итого
Недель 19,5
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 14 14 14 14
Практические 22 22 22 22
Сам. работа 72 72 72 72
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
к.ф.-м.н., доцент кафедры радиофизики и теоретической физики, Райкин Роман Ильич

Рецензент(ы):
к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной физики, электроники и информационной безопасности, Рудер Давыд Давыдыч

Рабочая программа дисциплины
Астрофизика

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.03.02 ФИЗИКА (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 07.08.2014г. №937)

составлена на основании учебного плана:
03.03.02 Физика
утвержденного учёным советом вуза от 25.06.2019 протокол № 9.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 06.06.2019 г. № 9/2018-19
Срок действия программы: 2019-2020 уч. г.

Заведующий кафедрой
д.ф.-м.н., проф. Лагутин Анатолий Алексеевич


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2019-2020 учебном году на заседании кафедры

Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 06.06.2019 г. № 9/2018-19
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., проф. Лагутин Анатолий Алексеевич


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Курс астрофизики, наряду с другими курсами блока естественнонаучных дисциплин, закладывает основы фундаментальных знаний в области наук, изучающих окружающий мир. Курс изучается студентами в шестом семестре после изучения большинства курсов общей физики и части курсов теоретической физики. Целью курса «Астрофизика» является получение общих знаний о происхождении, эволюции и устройстве астрономических объектов, представление о ближнем и дальнем космосе, о Вселенной в целом и происходящих в ней физических процессах и явлениях.

Основными задачами курса являются:
знакомство с базовыми астрофизическими концепциями;
знакомство с современными проблемами астрофизики ее новейшими достижениями;
формирование навыков решения задач общей астрофизики.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.Б.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-1 способностью использовать в профессиональной деятельности базовые естественнонаучные знания, включая знания о предмете и объектах изучения, методах исследования, современных концепциях, достижениях и ограничениях естественных наук
ПК-1 способностью использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.основные методы астрофизических исследований в различных областях спектра;
основы физики солнца и звезд;
основы физики межзвездной среды;
основные физические процессы в источниках астрономических излучений;
элементарные основы космологии;
элементарные основы взаимодействия вещества и космических излучений;
3.2.Уметь:
3.2.1.применять физические законы к изучению вопросов строения, происхождения и эволюции астрономических объектов и Вселенной в целом;
давать физическую интерпретацию новой экспериментальной информации в области астрофизики;
применять полученные знания при формулировке, постановке и решении задач общей и теоретической астрофизики, включая количественные оценки параметров астрономических объектов и межзвездной среды.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.решения задач общей и теоретической астрофизики;
получения количественных оценок параметров астрофизических объектов и межзвездной среды.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Введение в астрофизику.
1.1. Пространственно-временные масштабы наблюдаемой Вселенной. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л1.1
1.2. Единицы расстояний. Времена. Массы. Планковские единицы. Проблема измерения расстояний в астрофизике. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л1.1
1.3. Приборы и методы астрофизических исследований в различных областях электромагнитного спектра. Современные математические и компьютерные методы в области астрофизики и гравитации. Системы небесных координат. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2
1.4. Методы обнаружения и оценки параметров экзопланет. Современные результаты, перспективы. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2
1.5. Системы небесных координат. Методы обнаружения и оценки параметров экзопланет. Современные результаты, перспективы. Практические 6 4 ОПК-1, ПК-1 Л1.2
1.6. Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. Сам. работа 6 12 ОПК-1, ПК-1 Л1.2
Раздел 2. Физика и эволюция Солнца и звезд.
2.1. Звезды. Общие характеристики. Образование звезд. Джинсовская неустойчивость. Лекции 6 1 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
2.2. Гравитационное сжатие облаков. Процессы, препятствующие сжатию. Стадии формирования звезды. Очаги звездообразования в Галактике. Лекции 6 1 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
2.3. Основные физические характеристики звезд: массы, радиусы, эффективные температуры. Спектры звезд различных спектральных классов. Диаграмма Герцшпрунга-Рессела. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
2.4. Теорема вириала. Звезды как тела с отрицательной теплоемкостью. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
2.5. Внутреннее строение. Ядерные реакции как источники энергии звезд. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
2.6. Механизмы переноса энергии. Лучевое давление и эддингтоновский предел светимости. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
2.7. Пульсирующие звезды. Зависимости период-плотность и период-светимость. Цефеиды как стандартные свечи. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
2.8. Физика и эволюция солнца и звезд Практические 6 4 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
2.9. Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. Решение задач. Сам. работа 6 12 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
Раздел 3. Эволюция звезд.
3.1. Эволюция звезд. Эволюционные треки на диаграмме Герцшпрунга-Рессела для звезд различных масс. Конечные стадии эволюции. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
3.2. Звездный коллапс и вспышки сверхновых. Классификация сверхновых. Предел Чандрасекара. Стандартные свечи. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
3.3. Белые карлики. Предельная масса. Вырожденный газ. Условие вырождения, уравнение состояния. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
3.4. Нейтронные звезды: состояние вещества, физические параметры, наблюдаемые свойства. Радиопульсары. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
3.5. Черные дыры. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
3.6. Двойные звездные системы. Наблюдаемые проявления двойственности. Эквипотенциальные поверхности. Полость Роша и перетекание вещества. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
3.7. Аккреция вещества на объекты с большим гравитационным потенциалом. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
3.8. Эволюция звезд. Практические 6 4 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
3.9. Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. Решение задач. Сам. работа 6 12 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
Раздел 4. Строение, динамика и эволюция звездных систем. Звездные скопления. Физика и эволюция галактик.
4.1. Рассеянные и шаровые скопления звезд. Динамическая эволюция шаровых скоплений. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2
4.2. Кинематика звезд и газа в Галактике. Структура Галактики. Темное гало. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.1
4.3. Звездный состав и содержание газа в галактиках различных типов. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2, Л2.1
4.4. Звездообразование в галактиках. Активные галактические ядра. Квазары. Сверхмассивные черные дыры. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.1
4.5. Строение, динамика и эволюция звездных систем. Звездные скопления. Физика и эволюция галактик. Практические 6 4 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.2, Л2.1
4.6. Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. Решение задач. Сам. работа 6 12 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.1
Раздел 5. Механизм генерации, переноса и поглощения излучений в астрономических средах. Космические лучи.
5.1. Взаимодействие частиц высоких энергий с веществом. Основные процессы. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2
5.2. Физика межзвездной среды. Горячий газ, молекулярные облака. Межзвездные магнитные поля. Явление вмороженности поля в ионизованный газ. Наблюдаемые проявления межзвездного магнитного поля. Фрактальность межзвездной среды. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.1
5.3. Космические лучи. Детектирование. Электронно-фотонные каскады. Широкие атмосферные ливни. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2
5.4. Проблемы происхождения, распространения, взаимодействия космических лучей. Диффузия космических лучей. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.1
5.5. Механизмы ускорения космических лучей. Лекции 6 0,5 ОПК-1, ПК-1 Л1.2
5.6. Механизм генерации, переноса и поглощения излучений в астрономических средах. Космические лучи. Практические 6 4 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л2.1
5.7. Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. Решение задач. Сам. работа 6 12 ОПК-1, ПК-1 Л1.2
Раздел 6. Крупномасштабное размещение вещества. Релятивистская астрофизика и космология.
6.1. Крупномасштабная структура Вселенной. Космологические модели. Вселенная Фридмана. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л1.1
6.2. Кинематика Вселенной. Понятие о расширении Вселенной. Закон Хаббла и красные смещения. Возраст Вселенной. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л1.1
6.3. Реликтовое излучение и его природа. Ранние стадии расширения Вселенной. Инфляционная Вселенная. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л1.1
6.4. Проблема гравитации. Гравитационное излучение. Гравитационное линзирование. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л1.1
6.5. Темная материя и темная энергия. Лекции 6 0,25 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л1.1
6.6. Крупномасштабное размещение вещества. Релятивистская астрофизика и космология. Практические 6 2 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л1.1
6.7. Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. Решение задач. Сам. работа 6 12 ОПК-1, ПК-1 Л1.2, Л1.1

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
См. приложенный файл.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Гриб А. А. Основные представления современной космологии: учебное пособие Москва: Физматлит, 2008 biblioclub.ru
Л1.2 Мурзин В.С. Астрофизика космических лучей: М.: Логос. Университетская книга., 2007 biblioclub.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Топильская Г. П. Физика межзвездной среды: Учебники и учебные пособия для ВУЗов Директ-Медиа, 2015 biblioclub.ru
Л2.2 Топильская Г. П. Внутреннее строение и эволюция звезд: Учебники и учебные пособия для ВУЗов Директ-Медиа, 2015 biblioclub.ru
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Постнов К.А., Засов А.В. Курс общей астрофизики. – М.: Физический факультет МГУ, 2005. – 192 с. [Электронный ресурс]: Физический факультет МГУ. – Режим доступа: http://www.phys.msu.ru/upload/iblock/aae/2005-postnov-zasov.pdf 16.11.2011.
Э2 Электронный учебник. Космические исследования и взаимодействия космической среды с системами и материалами космических аппаратов. НИИ ЯФ МГУ. [Электронный ресурс]: Научно-техническая библиотека МГУ. – Режим доступа: http://lib.qserty.ru/static/tutorials/01_textbook/index.htm 16.11.2012.
Э3 Радиационные процессы в астрофизике высоких энергий: Видеокурс Интернет-университета информационных технологий. Автор/создатель: Нагирнер Д.И. Интернет-Университет Информационных Технологий (INTUIT.ru) [Электронный ресурс]: Интернет-университет информационных технологий. - Режим доступа: http://www.intuit.ru/department/physics/radprhea/ 15.05.2012.
6.3. Перечень программного обеспечения
Не требуется.
6.4. Перечень информационных справочных систем

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Особенность астрофизики как предмета состоит прежде всего в ее многосторонности и в большой широте охвата изучаемых явлений — от разреженной межпланетной и межзвездной среды до сверхплотного состояния вещества в недрах белых карликов и нейтронных звезд, от тел солнечной системы и ближайшего космоса до всей Вселенной, рассматриваемой как целое. Вторая особенность — бурное развитие астрофизики, непрерывное появление новых данных наблюдений, разработка и проверка теоретических схем и гипотез, имеющих концептуальное значение, в том числе и в последние годы (например, открытие бозона Хиггса, регистрация гравитационных волн и др.). Таким образом, особую важность при изучении курса приобретает самостоятельная работа с наиболее современными Интернет-источниками, в т.ч. англоязычными, перечень которых готовится преподавателем непосредственно перед началом изучения курса и доводится до студентов в форме презентации.