Курс общей астрофизики

Изображение: 
Русский

Область науки:

О книге: 

Книга основана на первой части курса лекций по общей астро-
физики, который на протяжении многих лет читается авторами
для студентов физического факультета МГУ. В первой части курса
рассматриваются основы взаимодействия излучения с веществом,
современные методы астрономических наблюдений, физические
процессы в межзвездной среде, формирование звезд и стационар-
ные звезды. Книга может служить современным учебным пособи-
ем по общей астрофизике для студентов физических и астрономи-
ческих специальностей университетов.

Содержание: 

Оглавление
Глава 1. Введение 7
1.1. Пространственно-временные масштабы в астрофизике 10
1.1.1. Расстояния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1.2. Характерные времена . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.1.3. Характерные значения масс . . . . . . . . . . . . 15
1.1.4. Солнечныеединицы . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Глава 2. Излучение и поглощение электромагнитных волн
в среде 18
2.1. Основныеп онятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.1. “Температурная”шкала электромагнитных волн 19
2.1.2. Интенсивность излучения (поверхностная яр-
кость) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.1.3. Поток излучения. Связь с интенсивностью . . 21
2.1.4. Плотность энергииизлучения . . . . . . . . . . 23
2.1.5. Понятиесп ектра . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2. Излучениеабсолютночерноготела . . . . . . . . . . . 24
2.2.1. Теп ловоеизлучение . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.2. Понятие термодинамического равновесия и
локального термодинамического равновесия . 24
2.2.3. Сп ектрабсолютночерноготела . . . . . . . . . 25
2.3. Перенос излучения в среде и формирование спектра . 29
2.3.1. Коэффициентизлучения . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.2. Коэффициент поглощения и оптическая толща 30
2.3.3. Уравнение переноса при наличии поглоще-
нияиизлучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322.3.4. Решение уравнения переноса для простейших
случаев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3.5. Образование спектральных линий в условиях
ЛТР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.6. Температура астрофизических источников, опре-
деляемая по их излучению . . . . . . . . . . . . 39
2.4. Астрофизическиеп римерысп ектров . . . . . . . . . . 41
2.5. Задачикглаве2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Глава 3. Особенности и физические ограничения астрономи-
ческих наблюдений 46
3.1. Основныезадачинаблюдательнойастрономии . . . . 46
3.1.1. Проп усканиесветаземнойатмосферой. . . . . 47
3.1.2. Проп усканиесветамежзвезднойсредой . . . . 48
3.1.3. “Точечные” и “протяженные” источники . . . . 52
3.2. Телескоп ыип риемникиизлучения . . . . . . . . . . . 54
3.2.1. Оп тическиетелескоп ы. . . . . . . . . . . . . . . 54
3.2.2. Приемники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2.3. Радиотелескоп ы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.2.4. Рентгеновскиетелескоп ыидетекторы . . . . . 62
3.3. Физические ограничения на точность астрономиче-
скихизмерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.1. Когерентностьсвета . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.2. Сп екл-интерферометрия . . . . . . . . . . . . . 67
3.3.3. Активнаяиадап тивнаяоп тика . . . . . . . . . . 70
3.3.4. Статистика фотонов. Дробовой и волновой
шум. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.4. Оточностиизмеренийсветовыхп отоков . . . . . . . . 73
3.4.1. Сп ектральныенаблюдения . . . . . . . . . . . . 76
Глава 4. Межзвездная среда 80
4.1. Физические особенности разреженной космической
п лазмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.1.1. Зап рещенныелинии . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.1.2. Излучение нейтрального водорода в линии
21см . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 884.1.3. Вмороженностьмагнитногоп оля . . . . . . . . 89
4.2. ОбъемныйнагревиохлаждениеМЗС . . . . . . . . . . 92
4.2.1. Основныемеханизмынагревагаза . . . . . . . 92
4.2.2. Основныемеханизмыохлаждения . . . . . . . 94
4.3. Облака НI и тепловая неустойчивостьМЗС . . . . . . 101
4.4. ИонизованныйводородизоныНII . . . . . . . . . . . 102
4.5. Молекулярные облака, области звездообразования и
космическиемазеры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.6. Космические лучи и синхротронное излучение . . . . 108
4.6.1. Проблема происхождения и ускорения КЛ
сверхвысокихэнергий . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.7. Другие методы диагностики космической плазмы . . 116
4.8. Задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Глава 5. Звезды 121
5.1. Общиехарактеристики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.2. Образованиезвезд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.2.1. Гравитационнаянеустойчивость . . . . . . . . . 125
5.2.2. Влияниевращениянасжатие . . . . . . . . . . 127
5.2.3. Влияние магнитного поля на сжатие . . . . . . 128
5.3. Протозвезды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.4. Стационарныезвезды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
5.4.1. Гидростатическоеравновесие . . . . . . . . . . 133
5.4.2. Теоремавириаладлязвезды . . . . . . . . . . . 134
5.4.3. Тепловая устойчивость звезд. Отрицательная
теплоемкость. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
5.5. Ядерные реакции в звездах. . . . . . . . . . . . . . . . . 137
5.6. Особенности ядерных реакций в звездах . . . . . . . . 139
5.6.1. pp-цикл (Г. Бете, 1939) . . . . . . . . . . . . . . . 141
5.6.2. CNO-цикл . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.6.3. Замечания о характере движения квантов в
недрахСолнцаизвезд . . . . . . . . . . . . . . . 147
5.6.4. Уравнения внутреннего строения звезд иСолн-
ца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1505.7. СоотношенияM–L иM–R для звезд главной после-
довательности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
5.8. АтмосферыСолнцаизвезд . . . . . . . . . . . . . . . . 155
5.8.1. Сп ектральнаяклассификациязвезд. . . . . . . 157
5.8.2. Неп рерывныйсп ектр . . . . . . . . . . . . . . . 158
5.8.3. Образованиесп ектральныхлиний . . . . . . . 159
5.8.4. Эмиссионныелиниивсп ектрахзвезд . . . . . . 162
5.8.5. Происхождение химических элементов до эле-
ментовжелезногоп ика . . . . . . . . . . . . . . 163
Приложение A. Гравитация 165
A.1. Гравитационнаяэнергия . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
A.2. Времясвободногоп адения . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
A.3. Теоремавириала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Приложение B. Атомная физика 172
Приложение C. Взаимодействие излучения и вещества 174
C.1. Элементарные процессы, ответственные за излуче-
ниеип оглощениесвета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
C.1.1. Свободно-свободные переходы(электрон в по-
леп ротона) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
C.1.2. Свободно-связанныеп ереходы. . . . . . . . . . 174
C.1.3. Переходы между энергетическими уровнями . 175
C.1.4. Ионизация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
C.1.5. Рекомбинация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
C.2. Признаки полного термодинамического равновесия . 176
Приложение D. Влияние рассеяния на перенос излучения 178
D.1. Случайчистогорассеяния . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
D.2. Связьчисларассеянийсоп тическойтолщой . . . . . 179
D.3. Случайрассеянияип оглощения . . . . . . . . . . . . . 181
Приложение E. Безразмерные числа и константы 184
E.1. Физическиеконстанты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
E.2. Астрофизическиечисла . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Приложение F. Звездные величины 187

Загрузить: 

Комментировать