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-2 | способностью самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии |
| 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-2 | Л1.2, Л1.1 |
| 1.2. | Единицы расстояний. Времена. Массы. Планковские единицы. Проблема измерения расстояний в астрофизике. | Лекции | 6 | 0,25 | ОПК-2 | 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-2 | Л1.2 |
| 1.4. | Методы обнаружения и оценки параметров экзопланет. Современные результаты, перспективы. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2 |
| 1.5. | Системы небесных координат. Методы обнаружения и оценки параметров экзопланет. Современные результаты, перспективы. | Практические | 6 | 2 | ОПК-2 | Л1.2 |
| 1.6. | Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. | Сам. работа | 6 | 6 | ОПК-2 | Л1.2 |
| Раздел 2. Физика и эволюция Солнца и звезд. | ||||||
| 2.1. | Звезды. Общие характеристики. Образование звезд. Джинсовская неустойчивость. | Лекции | 6 | 1 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 2.2. | Гравитационное сжатие облаков. Процессы, препятствующие сжатию. Стадии формирования звезды. Очаги звездообразования в Галактике. | Лекции | 6 | 1 | ОПК-2 | 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-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 2.4. | Теорема вириала. Звезды как тела с отрицательной теплоемкостью. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 2.5. | Внутреннее строение. Ядерные реакции как источники энергии звезд. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 2.6. | Механизмы переноса энергии. Лучевое давление и эддингтоновский предел светимости. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 2.7. | Пульсирующие звезды. Зависимости период-плотность и период-светимость. Цефеиды как стандартные свечи. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 2.8. | Физика и эволюция солнца и звезд | Практические | 6 | 2 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 2.9. | Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. Решение задач. | Сам. работа | 6 | 6 | ОПК-2 | 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-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 3.2. | Звездный коллапс и вспышки сверхновых. Классификация сверхновых. Предел Чандрасекара. Стандартные свечи. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 3.3. | Белые карлики. Предельная масса. Вырожденный газ. Условие вырождения, уравнение состояния. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 3.4. | Нейтронные звезды: состояние вещества, физические параметры, наблюдаемые свойства. Радиопульсары. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 3.5. | Черные дыры. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 3.6. | Двойные звездные системы. Наблюдаемые проявления двойственности. Эквипотенциальные поверхности. Полость Роша и перетекание вещества. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 3.7. | Аккреция вещества на объекты с большим гравитационным потенциалом. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 3.8. | Эволюция звезд. | Практические | 6 | 4 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 3.9. | Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. Решение задач. | Сам. работа | 6 | 8 | ОПК-2 | 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-2 | Л1.2, Л2.2 |
| 4.2. | Кинематика звезд и газа в Галактике. Структура Галактики. Темное гало. | Лекции | 6 | 0,25 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.1 |
| 4.3. | Звездный состав и содержание газа в галактиках различных типов. | Лекции | 6 | 0,25 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2, Л2.1 |
| 4.4. | Звездообразование в галактиках. Активные галактические ядра. Квазары. Сверхмассивные черные дыры. | Лекции | 6 | 0,25 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.1 |
| 4.5. | Строение, динамика и эволюция звездных систем. Звездные скопления. Физика и эволюция галактик. | Практические | 6 | 2 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.2, Л2.1 |
| 4.6. | Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. Решение задач. | Сам. работа | 6 | 8 | ОПК-2 | 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-2 | 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-2 | Л1.2, Л2.1 |
| 5.3. | Космические лучи. Детектирование. Электронно-фотонные каскады. Широкие атмосферные ливни. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2 |
| 5.4. | Проблемы происхождения, распространения, взаимодействия космических лучей. Диффузия космических лучей. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.1 |
| 5.5. | Механизмы ускорения космических лучей. | Лекции | 6 | 0,5 | ОПК-2 | Л1.2 |
| 5.6. | Механизм генерации, переноса и поглощения излучений в астрономических средах. Космические лучи. | Практические | 6 | 2 | ОПК-2 | Л1.2, Л2.1 |
| 5.7. | Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. Решение задач. | Сам. работа | 6 | 8 | ОПК-2 | 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-2 | Л1.2, Л1.1 |
| 6.2. | Кинематика Вселенной. Понятие о расширении Вселенной. Закон Хаббла и красные смещения. Возраст Вселенной. | Лекции | 6 | 0,25 | ОПК-2 | Л1.2, Л1.1 |
| 6.3. | Реликтовое излучение и его природа. Ранние стадии расширения Вселенной. Инфляционная Вселенная. | Лекции | 6 | 0,25 | ОПК-2 | Л1.2, Л1.1 |
| 6.4. | Проблема гравитации. Гравитационное излучение. Гравитационное линзирование. | Лекции | 6 | 0,25 | ОПК-2 | Л1.2, Л1.1 |
| 6.5. | Темная материя и темная энергия. | Лекции | 6 | 0,25 | ОПК-2 | Л1.2, Л1.1 |
| 6.6. | Крупномасштабное размещение вещества. Релятивистская астрофизика и космология. | Практические | 6 | 2 | ОПК-2 | Л1.2, Л1.1 |
| 6.7. | Изучение лекционного материала. Работа с основной и дополнительной литературой. Решение задач. | Сам. работа | 6 | 8 | ОПК-2 | 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. |
| Приложения |
|
Приложение 1.
ФОС Астрофизика РФ.docx
|
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. | |||
| Э4 | Курс на Едином образовательном портале | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Не требуется. | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 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) |
| 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 |
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. |