天體物理概論 教學(xué)大綱

教學(xué)大綱本課程的內(nèi)容定位為介紹天文學(xué)和天體物理的基本概念和基本研究方法。對本專業(yè)的同學(xué)來說，這些基本概念方法是進一步學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)，有助于他們在今后的學(xué)習(xí)時有一個全局的視野。對于作為公共選修課（或通識課）的外專業(yè)同學(xué)，可以達到擴展跨學(xué)科的視野、提高自身科學(xué)素質(zhì)的目的，有助于建立科學(xué)正確的宇宙觀，了解人類認(rèn)識宇宙的歷史和探索精神，并從人類研究遙遠(yuǎn)宇宙天體的科學(xué)方法中得到啟發(fā)和借鑒，對自己在其他專業(yè)的學(xué)習(xí)和研究有所幫助。本課程系統(tǒng)介紹了宇宙各主要層次的結(jié)構(gòu)和演化的概況，包括太陽系、恒星、星系、星系團，以及宇宙大尺度結(jié)構(gòu)。全部課程設(shè)計為72學(xué)時（作為專業(yè)基礎(chǔ)課），但如作為公共選修課，可以減少為36學(xué)時，即舍去下面教學(xué)內(nèi)容中標(biāo)有★號的部分。本課程共分7章，其內(nèi)容主要為（在作為公共選修課（或通識課）時，標(biāo)有★號的部分可以不講）：第1章緒論1.1天體物理學(xué)的研究對象（太陽系，恒星世界，星系和星系團，宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)）1.2★天體物理學(xué)的觀測方法簡介（地面觀測，空間望遠(yuǎn)鏡，空間飛船考察）1.3天體物理學(xué)重要事件第2章恒星的基本知識2.1星等（視星等，絕對星等，光度）2.2溫度（色溫度，有效溫度）2.3★光譜型（天體光譜研究的開始與發(fā)展，恒星光譜的分類，不同光譜型譜線特征的成因）2.4赫羅圖2.5★變星（脈動變星，爆發(fā)變星）2.6天體距離的測定（宇宙距離階梯）2.7★恒星質(zhì)量的測定2.8★恒星的年齡第3章恒星的形成與演化3.1★演化的時間尺度3.2★恒星的形成階段3.3★恒星結(jié)構(gòu)的基本方程3.4★積分定理（位力定理）3.5主序星3.6向紅巨星演化3.7碳一氧中心核及其以后的演化（大質(zhì)量星）3.8超新星（Ⅰa型超新星，Ⅱ型超新星，中微子的未解之謎，超新星遺跡）3.9密近雙星的演化（洛希等勢面，密近雙星的演化）3.10★引力波輻射第4章致密星4.1★白矮星4.2★中子星4.3脈沖星4.4黑洞（引力半徑與視界，引力紅移與時鐘變慢，宇宙飛船向黑洞下落的過程，克爾黑洞，彭羅斯過程和宇宙監(jiān)察猜想，黑洞熱力學(xué)簡介，黑洞量子力學(xué)簡介，搜尋黑洞）第5章★星際物質(zhì)5.1★星際物質(zhì)的成份5.2★中性氫區(qū)5.3★電離氫區(qū)5.4★斯特龍根球的演化5.5★星際塵埃和星際分子（星際分子的發(fā)現(xiàn)，星際分子的天體物理學(xué)意義，天體分子脈澤）第6章星系6.1星系的主要特征（形態(tài)與分類，星系質(zhì)量的測定，星系的“標(biāo)準(zhǔn)燭光”，銀河系的主要特征，旋臂生成的密度波理論）6.2活動星系與活動星系核（AGN）（活動星系的主要觀測特點，活動星系核（AGN）的統(tǒng)一模型）6.3星系團6.4星系的起源與演化（單個星系的形成與演化概況，星系的相互作用與并合）第7章宇宙學(xué)簡介7.1宇宙的有限與無限（空間彎曲的觀測效應(yīng)，空間膨脹的觀測效應(yīng)——哈勃關(guān)系，時間有限的觀測效應(yīng)——視界）7.2觀測事實（大尺度上星系的分布，星系距離與紅移之間的哈勃關(guān)系，宇宙微波背景輻射，元素豐度，宇宙的年齡，正反物質(zhì)粒子數(shù)之比，光子數(shù)與重子數(shù)之比）7.3幾何宇宙學(xué)（宇宙學(xué)原理，三維常曲率空間與羅伯森-沃克度規(guī)，宇宙學(xué)紅移，宇宙學(xué)視界，牛頓宇宙學(xué)，宇宙減速因子）7.4★標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型（弗里德曼方程，宇宙的年齡）7.5★具有物質(zhì)和輻射的宇宙7.6早期宇宙演化簡史（時空創(chuàng)生，宇宙熱歷史概述，輕元素核合成，宇宙