PřF:F7600 Fyzika hvězdných atmosfér - Informace o předmětu
F7600 Fyzika hvězdných atmosfér
Přírodovědecká fakultapodzim 2019
- Rozsah
- 2/1/0. 3 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
- Vyučující
- doc. RNDr. Jiří Kubát, CSc. (přednášející)
Mgr. Barbora Doležalová (cvičící) - Garance
- doc. RNDr. Jiří Kubát, CSc.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. RNDr. Jiří Kubát, CSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta - Rozvrh
- Po 18:00–19:50 F4,03017, Út 7:00–8:50 F3,03015
- Předpoklady
- Doporučeno absolvování přednášek z kvantové a statistické fyziky.
- Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
- Cíle předmětu
- Cílem tohoto kurzu je studenty a studentky podrobně seznámit se základy interakce hmoty a záření, s přenosem záření a s použitím metod pro řešení těchto problémů v astrofyzice.
- Výstupy z učení
- Studenti a studentky budou po absolvování předmětu:
- rozumět interakci záření a hmoty v astrofyzice
- znát omezení použití rovnovážných rozdělení v astrofyzice
- znát různé metody řešení přenosu záření a jejich vhodnost pro různé astrofyzikální aplikace
- schopen používat modely založené na předpokladu kinetické rovnováhy (NLTE)
- schopen absolvovat návazné přednášky a semináře
- Osnova
- Základní pojmy (specifická intenzita, číselná hustota fotonů, rozdělovací funkce záření, rovnovážné rozdělení, střední intenzita, tok, tenzor tlaku záření, zářivá energie, základní veličiny v planparalelní a sférické geometrii, popis polarizovaného záření)
- Rovnice přenosu záření (absorpční koeficient, emisní koeficient, rozptyl, odvození rovnice přenosu záření, střední volná dráha fotonu, optická hloubka, vydatnost, okrajové podmínky rovnice přenosu, momenty rovnice přenosu, rovnice přenosu pro polarizované záření)
- Termodynamická rovnováha (Maxwellovské rozdělení rychlostí, Boltzmannova excitační formule, Sahova ionizační formule, disociace molekul, stavová rovnice se započtením ionizací, určení elektronové hustoty, lokální termodynamická rovnováha)
- Absorpce a emise v čarách (Einsteinovy koeficienty, síla oscilátoru, účinný průřez, profil spektrálních čar, přirozené rozšíření, dopplerovské rozšíření, Voigtův profil, mikroturbulence, srážkové rozšíření, Starkovo rozšíření, struktura atomu a přechody vodíku a vodíkupodobných iontů, stuktura atomů a čárové přechody lehkých prvků, hladiny v magnetickém poli, interakce záření s molekulami)
- Absorpce a emise v kontinuu (ionizace a rekombinace, Einsteinovy-Milneho vztahy pro kontinuum, účinný průřez v kontinuu, volně-volné přechody)
- Rozptyl (rozptyl v kontinuu na volných a vázaných elektronech, rozptyl ve spektrálních čarách, redistribuční funkce)
- Řešení rovnice přenosu záření difúzní přiblížení, lambda operátor, formální řešení rovnice přenosu, diskretizace rovnice přenosu, metoda dlouhých charakteristik, metoda krátkých charakteristik, Feautrierova metoda, řešení momentových rovnic, řešení metodou Monte Carlo)
- Přenos záření v pohybujícím se prostředí (rovnice přenosu v soustavě pozorovatele a ve spolupohybující se soustavě, Sobolevova aproximace, P Cyg profil)
- Srážkové procesy (ionizace a excitace srážkami s elektrony, další srážkové procesy, Augerova ionizace)
- Rovnice kinetické (statistické) rovnováhy (četnosti zářivých přechodů (vázaně-vázané přechody, fotoionizační přechody), četnosti srážkových přechodů, pravděpodobnosti obsazení hladin, soustava rovnic kinetické (statistické) rovnováhy)
- Přenos záření s rozptylem (termalizační délka, lambda iterace, přímé metody řešení (integrální metody, diferenciální metody), iterační metody řešení (metoda proměnných Eddingtonových faktorů, urychlená lambda iterace), přenos záření v mnohohladinovém atomu,
- Řešení NLTE problému (dvouhladinový atom bez kontinua a s kontinuem, termalizační hloubka, řešení rovnic kinetické (statistické) rovnováhy, stavová rovnice bez LTE, limitní případy, cyklické přechody, základní NLTE efekty pro čáry i kontinua, matice hustoty)
- Literatura
- doporučená literatura
- KUBÁT, Jiří. Fyzika hvězdných atmosfér a větrů, učební text
- HUBENÝ, Ivan a Dimitri MIHALAS. Theory of stellar atmospheres : an introduction to astrophysical non-equilibrium quantitative spectroscopic analysis. Princeton, N.J.: Princeton University Press, 2015, xvi, 923. ISBN 9780691163291. info
- MIHALAS, Dimitri. Stellar atmospheres. 2nd ed. San Francisco: W.H. Freeman and Company, 1978, xx, 632. ISBN 0716703599. info
- RYBICKI, George B. a Alan P. LIGHTMAN. Radiative processes in astrophysics. New York: John Wiley & Sons, 1979, xv, 382. ISBN 0471827592. info
- PRADHAN, Anil a Sultana NAHAR. Atomic Astrophysics and Spectroscopy, Cambridge University Press, 2011, ISBN9780521825368
- neurčeno
- JEFFERIES, John T.; Spectral line formation, Blaisdel Publ. Comp., 1968
- Výukové metody
- Přednáška a cvičení
- Metody hodnocení
- Ústní zkouška.
- Navazující předměty
- Další komentáře
- Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
- Statistika zápisu (podzim 2019, nejnovější)
- Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2019/F7600