Учебная программа по дисциплине «Введение в радиоастрономию»

[обсудить на форуме]


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом по направлению 011800 «Радиофизика».


1. Цели и задачи дисциплины
Цель курса - сформировать у магистрантов представление о современной радиоастрономии, об её задачах, методах, инструментах и месте в современной всеволновой астрономии и радиофизике. Задачи дисциплины:
• формирование представления о том, что космические объекты являются уникальными физическими лабораториями с такими значениями различных физических величин, которые часто недостижимы в земных условиях;
• приобретение некоторых практических навыков работы на радиотелескопе.


2. Место дисциплины в структуре магистерской программы
Дисциплина «Введение в радиоастрономию» относится к дисциплинам по выбору студента вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы по направлению 011800 «Радиофизика».


3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции:
• способностью использовать базовые знания и навыки управления информацией для решения исследовательских профессиональных задач, соблюдать основные требования информационной безопасности;
• способность к свободному владению знаниями фундаментальных разделов физики и радиофизики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии со своим профилем подготовки);
• способность к свободному владению профессионально-профилированными знаниями в области информационных технологий, использованию современных компьютерных сетей, программных продуктов и ресурсов Интернет для решения задач профессиональной деятельности, в том числе находящихся за пределами профильной подготовки;
• способность использовать в своей научно-исследовательской деятельности знание современных проблем и новейших достижений физики и радиофизики;
• способность самостоятельно ставить научные задачи в области физики и радиофизики (в соответствии с профилем подготовки) и решать их с использованием современного оборудования и новейшего отечественного и зарубежного опыта.


В результате изучения дисциплины учащиеся магистратуры должны:

знать:
• историю зарождения и первые шаги радиоастрономии, предмет радиоастрономии и её место в астрономии и радиофизике, инструменты и методы радиоастрономии; • основные методы и результаты радиоастрономии;

уметь:
• выполнять расчеты, необходимые для планирования радиоастрономического эксперимента и оценки его результатов;
• применять полученные из других радиофизических курсов знания при интерпретации результатов радиоастрономических экспериментов;

иметь навыки:
• работы на радиотелескопе в результате выполнения лабораторной работы, выполняемой в радиоастрономической обсерватории по окончанию лекционного курса;

иметь представление:
• об основных проблемах и перспективах развития радиоастрономии;


Раздел 1. Общие сведения.

1.1. Предмет радиоастрономии. История зарождения радиоастрономии. Первые открытия в радиоастрономии. Радиоастрономия в нашей стране и в Нижнем Новгороде (ранее Горьком).

1.2. Место радиоастрономии в современной всеволновой астрономии и радиофизике. Радиоастрономия и астрофизика. Космические объекты как уникальные природные физические лаборатории.


Раздел 2. Радиотелескоп – инструмент наблюдательной радиоастрономии.

2.1. Типы антенн, применяющихся в радиоастрономии.

2.2. Диаграмма направленности антенны по полю и по мощности. Ширина главного луча и телесный угол диаграммы направленности, коэффициент направленного действия, коэффициент рассеяния.

2.3. Связь диаграммы направленности по полю с распределением комплексной амплитуды поля на раскрыве антенны.

2.4. Теоремы подобия, смещения, свертки, решетки и автокорреляции.

2.5. Антенна как фильтр пространственных частот. Пространственная частотная характеристика антенны и ее связь с распределением комплексной амплитуды поля на раскрыве антенны.

2.6. Угловое разрешение.

2.7. Основные типы радиометров в радиоастрономии.


Раздел 3. Получение изображения в радиоастрономии. Радиотелескоп и радиоизображение.

3.1. Радиояркостная температура небосвода. Эффективная температура космического источника.

3.2. Антенная температура и ее связь с распределением радиояркостной температуры по источнику и диаграммой направленности антенны.

3.3. Эффективная площадь радиотелескопа. Антенная температура радиотелескопа от радиоизлучения дискретного источника.

3.4. Получение изображения протяженного источника путем его сканирования радиотелескопом.

3.5. Спектр пространственных частот углового распределения радиояркости по источнику.

3.6. Двухэлементные интерферометры (аддитивный и мультипликативный).

3.7. Системы апертурного синтеза в том числе на основе радиоинтерферометрии с независимым приемом. Измерение спектра пространственных частот источника путем последовательного или параллельного апертурного синтеза. Восстановление радиоизображения источника по его спектру пространственных частот.

3.8. Сопоставление двух способов получения радиоизображения в радиоастрономии. Радиофизические аналогии.

3.9. Поляриметрические измерения в радиоастрономии. Параметры Стокса. Вектор Джонса. Сфера Пуанкаре. Матрица Мюллера радиотелескопа.


Раздел 4. Чувствительность радиотелескопа и влияние атмосферы на радиоастрономические наблюдения.

4.1. Шумовая температура радиотелескопа и ее составляющие.

4.2. Радиоизлучение земной поверхности. Коэффициенты Френеля.

4.3. Влияние тропосферы и ионосферы на радиоастрономические наблюдения.

4.4. Поглощение, рефракция, фарадеевское вращение, мерцания, рассеяние.

4.5. Эффект путаницы в радиоастрономии. Определение чувствительности радиотелескопа.


Раздел 5. Радиоизлучение Солнца и планет.

5.1. Основные сведения о Солнце.

5.2. Радиоизлучение спокойного Солнца.

5.3. Радиоизлучение активного Солнца. Радиоизлучение звёзд.

5.4. Солнечно-земные связи.

5.5. Основные сведения о телах Солнечной системы.

5.6. Радиоизлучение планет, их спутников и малых тел Солнечной системы.

5.7. Соотношение космических исследований тел Солнечной системы с их радиоастрономическими исследованиями.


Раздел 6. Диффузное радиоизлучение Галактики. Радиоизлучение галактических объектов.

6.1. Основные сведения о Галактике и ее объектах.

6.2. Синхротронное радиоизлучение в радиоастрономии.

6.3. Поглощение, фарадеевское вращение, деполяризация и рассеяние в межзвездной среде Галактики.

6.4. Спектр, угловое распределение и линейная поляризация диффузного галактического радиоизлучения.

6.5. Магнитное поле Галактики.

6.6. Радиоизлучение остатков сверхновых и его эволюция.

6.7. Радиоизлучение пульсаров.

6.8. Радиоизлучение областей ионизованного водорода.

6.9. Радиоизлучение Галактики и ее объектов в спектральных линиях. Мазерное излучение галактических объектов. Понятие об астрохимии.


Раздел 7. Радиоизлучение внегалактических объектов.

7.1. Основные сведения о галактиках и квазарах.

7.2. Радиоизлучение нормальных галактик.

7.3. Радиоизлучение активных галактик и квазаров.

7.4. Радиосверхновые.

7.5. Радиоизлучение, сопровождающее мощные всплески гамма-излучения.

7.6. Внегалактические мазеры.

7.7. Радиоизлучение Вселенной в целом (реликтовое излучение). Эволюция Вселенной.


Учебно-методическое обеспечение дисциплины. Рекомендуемая литература.


а) основная литература:

1. Кисляков А.Г., Разин В.А., Цейтлин Н.М. Введение в радиоастрономию. Часть 1. Основы радиоастрономии. Издательство Нижегородского университета, 1995. – 211 с.

2. Кисляков А.Г., Разин В.А., Цейтлин Н.М. Введение в радиоастрономию. Часть 2. Техника радиоастрономии. Издательство Нижегородского университета, 1996. – 196 с.

3. Железняков В.В. Излучение в астрофизической плазме. - М.: Янус-К, 1997. – 528 с.

4. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии. - М.: УРСС, 2001. – 544 с.

5. Виняйкин Е.Н., Разин В.А., Теплых А.И. Измерение параметров радиотелескопа и инструментальной поляризации по радиоизлучению Солнца. (Методическая разработка для магистрантов радиофизического факультета ННГУ). Н.Новгород. Препринт НИРФИ №461. 2000 – 19 с.

б) дополнительная литература:

1. Краус Д.К. Радиоастрономия. - М.: Советское радио, 1973. – 456 с.

2. Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. – М.: Наука, 1972. – 416 с.

3. Христиансен У., Хегбом И. Радиотелескопы. - М.: Мир, 1988. – 304 с.

4. Гинзбург В.Л. Теоретическая физика и астрофизика. Дополнительные главы. – М.: Наука, 1987. – 488 с.

5. Крюгер А. Солнечная радиоастрономия и радиофизика. - М.: Мир, 1984. – 469 с.

6. Смит Ф.Г. Пульсары. М.: Мир, 1979. – 292 с.

7. Малов И.Ф. Радиопульсары. – М.: Наука, 2004. – 191 с.

8. Сороченко Р.Л., Гордон М.А. Рекомбинационные радиолинии. Физика и астрономия. М.: Физматлит, 2003. – 392 с.

9. Рузмайкин А.А., Соколов Д.Д., Шукуров А.М. Магнитные поля галактик. - М.: Наука, 1988. – 280 с.

 
Яндекс цитирования