01.03.03 - Физика Солнца

УТВЕРЖДАЮ
Директор ГАО РАН
Доктор физ.-мат. наук
___________А.В. Степанов
«___»__________2009 г.
ПРОГРАММА
вступительного экзамена в аспирантуру ГАО РАН
по специальности 01.03.03
«Физика Солнца»
Утверждена на заседании
Ученого совета ГАО РАН
Протокол №
от « 29 » мая
Санкт-Петербург
2009
2009 г.
ПРОГРАММА
вступительного экзамена в аспирантуру ГАО РАН
по специальности 01.03.03 «Физика Солнца»
(Разработанная на базе государственного образовательного стандарта высшего
профессионального образования)
I. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1. Определение основных плоскостей: горизонта, небесного экватора, эклиптики. Системы
небесных координат. Астрометрические звездные каталоги. Фундаментальные каталоги
звезд и внегалактических объектов.
2. Время солнечное и звездное, уравнение времени, шкалы времени, используемые в
астрономии, календарь. Пульсары как новый астрономический эталон времени.
3. Принципы определения координат небесных объектов: классические методы,
радиоинтерферометрия, лазерная локация. Прецессия, нутация, движения полюсов и
неравномерность вращения Земли. Редукционные вычисления: учет прецессии, нутации,
параллакса, рефракции, аберрации света и эффекта Допплера.
4. Невозмущенное движение. Законы Кеплера и движение планет. Эллиптическое,
гиперболическое, параболическое и прямолинейное движения. Элементы орбиты.
Возмущенное движение.
5. Определение масс, размеров, формы небесных тел и расстояний до них. Определение
расстояний и пространственных скоростей звезд.
6. Методы анализа излучения звезд: фотометрия и спектроскопия. Телескопы и приемники
излучения для различных диапазонов спектра. Внеатмосферные наблюдения.
7. Строение и эволюция Солнечной системы. Классические планеты, карликовые планеты,
малые тела Солнечной системы. Кометы, метеоритное вещество. Спутники планет.
8. Планеты земной группы и планеты-гиганты. Строение и состав планетных атмосфер.
Понятие о внутреннем строении планет. Результаты космических исследований планет и
их спутников.
9. Фотометрические характеристики звезд. Системы звездных величин. Светимости и
абсолютная величина звезд. Показатель цвета звезд. Температуры звезд.
10. Классификация звездных спектров. Статистические зависимости между основными
характеристиками звезд. Диаграмма «спектр – светимость» и классы светимости.
Зависимость «масса-светимость». Оценка размеров звезд.
11. Двойные звезды. Определение масс звезд. Переменные звезды: пульсирующие и
эруптивные переменные. Понятие об эволюции звезд. Конечные стадии звездной
эволюции (вспышки сверхновых, пульсары и нейтронные звезды, белые карлики и
черные дыры).
12. Строение нашей Галактики. Звездные скопления. Вращение и масса Галактики.
Межзвездная пыль, газ и космические лучи.
13. Классификация галактик, их стpоение и физические хаpактеpистики. Активность ядеp
галактик и квазаpы. Пpостpанственное pаспpеделение и эволюция галактик.
14. Оценка расстояний и размеров галактик. Красное смещение. Постоянная Хаббла.
Реликтовое излучение и крупномасштабная структура Вселенной. Модели одноpодной
изотpопной Вселенной. Представление о релятивистской космологии. Модель гоpячей
Вселенной.
II. ФИЗИКА СОЛНЦА
1. Солнце как типичная звезда. Основные характеристики Солнца. Определение
численного значения астрономической единицы. Определение диаметра, массы и
средней плотности Солнца. Светимость Солнца, положение Солнца на диаграмме
Герцшпрунга-Рессела. Гелиографическая система координат. Вращение Солнца вокруг
оси.
2. Методы определения температуры Солнца. Температуры: эффективная, цветовая,
яркостная. Распределение яркости по диску Солнца. Солнечная постоянная. Спектр
Солнца, непрерывная, абсорбционная и эмиссионная составляющие. Уравнение
лучистого переноса энергии и механизмы формирования спектральных линий.
Характеристика излучения Солнца в различных диапазонах электромагнитных волн.
Эффект Зеемана. Общее и локальные магнитные поля Солнца.
3. Стандартная модель внутреннего строения Солнца, основные уравнения модели. Зона
генерации энергии (ядро): температура, плотность, давление. Источники энергии
Солнца. Основные термоядерные реакции, их эффективность. Проблема солнечного
нейтрино и ее современное решение. Зоны лучистого и конвективного переноса энергии.
Особенности дифференциального вращения Солнца. Область тахоклина.
4. Строение и физические характеристики внешних областей спокойного Солнца
(плотность, давление, температура, химический состав). Фотосфера, грануляция и
супергрануляция; хромосфера, волокна и спикулы; корона, корональные магнитные
арки, корональные дыры. Возможные механизмы нагрева хромосферы и короны.
5. Основные характеристики солнечной плазмы: радиус Дебая, плазменная частота, длины
свободного пробега электронов и ионов в различных областях Солнца.
6. Нестационарные активные явления на Солнце: пятна, факелы, флоккулы, спикулы,
хромосферные вспышки, протуберанцы, корональные дыры, корональные выбросы
массы. Механизмы их образования и простейшие модели.
7. Солнечная активность и ее циклический характер. Особенности развития солнечного
цикла (закон Хэйла, бабочки Маундера, переполюсовка глобального поля и пр.)
Статистические закономерности. Проявления солнечной цикличности на различных
временных шкалах.
8. Солнечная магнитогидродинамика. Магнитная сила и ее эффекты. Диффузия и
вмороженность магнитного поля. Альвеновские и магнитозвуковые волны. Магнитное
динамо и проблемы теоретического описания солнечной цикличности.
9. Гелиосейсмология, методы и результаты, ее современное состояние. Обзор современных
результатов исследования Солнца в различных диапазонах длин волн: УФ, рентген,
гамма излучение.
10. Радиоизлучение Солнца, особенности распространения электромагнитных волн в
плазме. Основные механизмы генерации радиоволн на Солнце. Радиоисточники над
пятнами.
11. Корпускулярное излучение Солнца. Солнечный ветер и гелиосфера, межпланетное
магнитное поле. Солнечно-земные связи.
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ
 солнечная постоянная
 дифференциальное вращение
 спокойное Солнце
 модель Солнца
 зона генерации энергии
 зоны лучистого и конвективного переноса энергии
 фотосфера
 хромосфера





















корона
активное Солнце
фотосферная гранула
пятно
супергрануляция
гелиосейсмология
факел
флоккул
спикула
хромосферная вспышка
протуберанец
корональная дыра
корональный выброс массы
глобальное магнитное поле
диффузия и вмороженность магнитного поля
МГД
альвеновские волны
солнечный ветер
солнечно-земные связи
магнитосфера
межпланетное магнитное поле.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
К Части I.
1. Воронцов-Вельяминов Б.А.. Внегалактическая астрономия. Наука, М., 1978
2. Гоффмейстер К., Рихтер Г., Венцель В. Переменные звезды. М.: Наука, 1990.
3. Горбацкий В.Г., Введение в физику галактик и скоплений галактик. М. Наука 1986
4. Каплан С.А.,.Пикельнер С.Б., Физика межзвездной среды. Наука, М., 1979
5. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии. -М.: Едиториал УРСС, 2004.
6. Куликовский П.Г. Звездная астрономия. М.: Наука, 1985.
7. Теребиж В.Ю., Современные оптические телескопы. Физматлит, М., 2005
8. Уокер Г., Астрономические наблюдения. М: Мир, 1990
К Части II.
1. Засов А.В., Постнов К.А. Общая астрофизика. Век2, Фрязино. 2006. -496 с.
2. Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. - 4 изд. М.: Наука, 1988.
3. Мартынов Д.Я. Курс практической астрофизики. - М. Наука, 1988.
4. Плазменная гелиогеофизика. Под ред. Зеленого Л.М.и Веселовского И.С. В 2-х частях.
М. Физматлит. 2008.
5. Прист Э., Солнечная электродинамика. М. Мир , 1985
6. Соболев В.В. Курс теоретической астрофизики. - М. Наука, 1985
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Иванов В.В., Кривов А.В., Денисенков П.А. Парадоксальная Вселенная. 175 задач по
астрономии. СПб. Изд. СПбГУ. 1997.
2. Паркер Е., Космические магнитные поля. в 2-х томах М. Мир, 1982
3. Физика космоса. Маленькая энциклопедия. - М.: Сов.энциклопедия, 1986.
Вступительный экзамен предполагает ответы на три вопроса (один из Части I и два из Части II)
и знание определений основных понятий.