Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 635043)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система

Общая астрофизика (5000,00 руб.)

0   0
Первый авторЗасов
АвторыПостнов К.А.
ИздательствоМ.: ДМК Пресс
Страниц573
ID795120
АннотацияКнига основана на курсах лекций по общей астрофизике, которые на протяжении многих лет читаются авторами для студентов физического факультета МГУ. Рассматриваются основные механизмы взаимодействия излучения с веществом, современные методы астрономических наблюдений, физика Солнца и Солнечной системы, физические процессы в межзвездной среде, формирование звезд и их строение, эволюция звезд и их превращение в компактные объекты, а также наблюдаемые процессы в галактиках и элементы современной космологии. В целом, авторы дают общую физическую картину строения и эволюции нашей Вселенной. Книга может служить современным учебным пособием по общей астрофизике, в первую очередь, для студентов физических и астрономических специальностей университетов.
ISBN978-5-89818-232-8
УДК52
ББК22.6
Засов, А.В. Общая астрофизика / К.А. Постнов; А.В. Засов .— 4-е изд., эл. — Москва : ДМК Пресс, 2022 .— 573 с. — ISBN 978-5-89818-232-8 .— URL: https://rucont.ru/efd/795120 (дата обращения: 03.05.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Общая_астрофизика.pdf
Стр.5
Стр.10
Стр.11
Стр.12
Стр.13
Стр.14
Стр.15
Стр.16
Стр.17
Общая_астрофизика.pdf
УДК 52 ББК 22.6 З-36 З-36 Засов, Анатолий Владимирович. Общая астрофизика / А. В. Засов, К. А. Постнов. — 4-е изд., эл. — ISBN 978-5-89818-232-8 Книга основана на курсах лекций по общей астрофизике, которые на протяжении многих лет читаются авторами для студентов физического факультета МГУ. Рассматриваются основные механизмы взаимодействия излучения с веществом, современные методы астрономических наблюдений, физика Солнца и Солнечной системы, физические процессы в межзвездной среде, формирование звезд и их строение, эволюция звезд и их превращение в компактные объекты, а также наблюдаемые процессы в галактиках и элементы современной космологии. В целом, авторы дают общую физическую картину строения и эволюции нашей Вселенной. Книга может служить современным учебным пособием по общей астрофизике, в первую очередь, для студентов физических и астрономических специальностей университетов. УДК 52 ББК 22.6 Электронное издание на основе печатного издания: Общая астрофизика / А. В. Засов, К. А. Постнов. — 4-е изд. — Москва : ДМК Пресс, 2022. — 572 с. — ISBN 978-5-89818-132-1. — Текст : непосредственный. 1 файл pdf : 573 с. — Москва : ДМК Пресс, 2022. — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный. На обложке: Крабовидная туманность — остаток взрыва Сверхновой 1054 г. Источником энергии голубоватого диффузного излучения синхротронной природы в центральной области туманности является нейтронная звезда, вращающаяся с периодом 0.033 с. (NASA, космический телескоп «Хаббл») На задней обложке: Спиральная галактика NGC 1672. Расстояние — около 11 мегапарсек. Отчетливо выделяются спиральные ветви с областями звездообразования (светлые области HII) и прожилками более плотной холодной межзвездной среды, непрозрачной из-за присутствия пыли. (NASA, космический телескоп «Хаббл») В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации. ISBN 978-5-89818-232-8 © Век 2, 2015 © Переиздание. ДМК Пресс, 2022
Стр.5
ОГЛАВЛЕНИЕ Глава 1. Введение 17 1.1. Пространственно-временные масштабы в астрофизике 20 1.1.1. Расстояния . .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 20 1.1.2. Характерные времена . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.1.3. Характерные значения масс .. ... .. .. .. .. 24 1.1.4. Солнечные единицы .. .. .. ... .. .. .. .. 25 1.2. Состояние вещества во Вселенной .. ... .. .. .. .. 26 Глава 2. Излучение и поглощение ЭМ волн в среде 29 2.1. Основные понятия .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 30 2.1.1. «Температурная» шкала электромагнитных волн 30 2.1.2. Интенсивность излучения .. ... .. .. .. .. 30 2.1.3. Поток излучения. Связь с интенсивностью . . . 32 2.1.4. Плотность энергии излучения ... .. .. .. .. 34 2.1.5. Понятие спектра .. .. .. .. ... .. .. .. .. 34 2.2. Излучение абсолютно черного тела . ... .. .. .. .. 34 2.2.1. Тепловое излучение . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.2.2. Понятие термодинамического равновесия и локального термодинамического равновесия . 35 2.2.3. Спектр абсолютно черного тела .. .. .. .. .. 36 2.3. Перенос излучения в среде и формирование спектра . . 40 2.3.1. Коэффициент излучения . .. ... .. .. .. .. 40 2.3.2. Коэффициент поглощения и оптическая толщина ... .. .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 41 2.3.3. Уравнение переноса при наличии поглощения и излучения .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 43 9
Стр.10
2.3.4. Решение уравнения переноса для простейших случаев .. ... .. .. ... .. . 45 2.3.5. Образование спектральных линий в условиях ЛТР. .. .. .. ... .. .. ... .. . 46 2.3.6. Температура астрофизических источников, определяемая по их излучению .. .. ... .. . 49 2.4. Астрофизические примеры спектров . . . . . . . . . . . 52 2.5. Основные механизмы поляризации излучения . . . . . 56 2.6. Задачи . ... .. .. ... .. .. .. ... .. .. ... .. . 58 Глава 3. Особенности астрономическихнаблюдений и физические ограничения ихвозможностей 63 3.1. Основные задачи наблюдательной астрономии . . . . . 63 3.2. Пропускание света земной атмосферой .. .. ... .. . 64 3.3. «Точечные» и «протяженные» источники . . . . . . . . 66 3.4. Оптические наблюдения .. .. .. ... .. .. ... .. . 67 3.4.1. Оптические телескопы . .. ... .. .. ... .. . 67 3.4.2. Приемники излучения . .. ... .. .. ... .. . 73 3.4.3. Видимый диапазон . .. .. ... .. .. ... .. . 74 3.4.4. Проблема улучшения углового разрешения телескопа . . . . . . . . . . 75 3.4.5. Звездные интерферометры ... .. .. ... .. . 77 3.4.6. Физические ограничения на точность фотометрических измерений .. .. .. ... .. . 82 3.4.7. Спектральные наблюдения ... .. .. ... .. . 86 3.5. Радиоастрономические наблюдения .. .. .. ... .. . 89 3.5.1. Радиотелескопы . .. .. .. ... .. .. ... .. . 89 3.5.2. Радиоинтерферометры. Метод апертурного синтеза ... .. .. ... .. . 92 3.6. Рентгеновские телескопы и детекторы .. .. ... .. . 95 3.7. Поляризационные наблюдения .. ... .. .. ... .. . 97 Глава 4. Межзвездная среда 99 4.1. Основные составляющие и проявления . . . . . . . . . . 99 4.2. Пропускание излучения межзвездной средой . . . . . . 104 4.3. Физические особенности разреженной космической среды . ... .. .. ... .. . 109 4.3.1. Запрещенные линии .. .. ... .. .. ... .. . 109 4.3.2. Излучение нейтрального водорода . . . . . . . . 111 4.3.3. Вмороженность магнитного поля . . . . . . . . . 113 4.4. Объемный нагрев и охлаждение МЗС . . . . . . . . . . . 116 10
Стр.11
4.4.1. Основные механизмы нагрева газа . . . . . . . . 116 4.4.2. Основные механизмы охлаждения газа . . . . . . 118 4.5. Тепловая неустойчивость МЗС .. .. ... .. .. .. .. 125 4.6. Ионизованный водород и зоны НII . . . . . . . . . . . . 128 4.7. Горячий, или «корональный» газ . .. ... .. .. .. .. 130 4.8. Молекулярные облака, звездообразование и мазеры . . 131 4.9. Космические лучи и синхротронное излучение . . . . . 134 4.9.1. Проблема происхождения и ускорения КЛ сверхвысоких энергий . .. ... .. .. .. .. 141 Глава 5. Звезды 4.10. Другие методы диагностики космической плазмы . . . 144 4.11. Задачи . .. ... .. .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 147 149 5.1. Общие характеристики ... .. .. .. ... .. .. .. .. 149 5.2. Образование звезд . .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 153 5.2.1. Гравитационная неустойчивость .. .. .. .. .. 153 5.2.2. Влияние вращения на сжатие ... .. .. .. .. 156 5.2.3. Влияние магнитного поля на сжатие . . . . . . . 157 5.3. Стадии формирования звезды .. .. ... .. .. .. .. 158 5.4. Стационарные звезды . ... .. .. .. ... .. .. .. .. 161 5.4.1. Гидростатическое равновесие ... .. .. .. .. 162 5.4.2. Теорема вириала для звезды . ... .. .. .. .. 163 5.4.3. Тепловая устойчивость звезд. Отрицательная теплоемкость . ... .. .. .. .. 165 5.5. Ядерные реакции в звездах .. .. .. ... .. .. .. .. 166 5.5.1. pp-цикл (Г. Бете, 1939) . . . . . . . . . . . . . . . . 169 5.5.2. Проблема солнечных нейтрино . . . . . . . . . . 171 5.5.3. CNO-цикл . .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 174 5.5.4. О характере движения квантов в недрах Солнца и звезд .. .. ... .. .. .. .. 175 5.5.5. Происхождение химических элементов до элементов железного пика . ... .. .. .. .. 178 5.5.6. Уравнения внутреннего строения звезд и Солнца ... .. .. .. ... .. .. .. .. 179 5.6. Роль давления излучения в массивных звездах . . . . . 181 5.7. СоотношенияM–L и M–R для звезд ГП .. .. .. .. . 184 5.8. Атмосферы звезд . .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 185 5.8.1. Образование спектральных линий . . . . . . . . 186 5.8.2. Спектральная классификация звезд . . . . . . . . 189 5.8.3. Непрерывный спектр . .. .. ... .. .. .. .. 191 11
Стр.12
5.9. Солнце какближайшая звезда .. ... .. .. ... .. . 193 5.9.1. Общиехарактеристики. . ... .. .. ... .. . 193 5.9.2. Особенностифотосферы, хромосферы икороны Солнца . ... .. .. .. ... .. .. ... .. . 198 Глава 6. Эволюция звезд 5.9.3. Солнечныевспышки.АктивностьСолнца. .. .. 206 5.9.4. Гелиосейсмология .. .. . ... .. .. ... .. . 209 5.10. Задачи . ... .. .. ... .. .. .. ... .. .. ... .. . 212 216 215 6.1. Эволюция звезд после выгорания водорода. ... .. . 215 6.2. Вырождение вещества .. .. .. . ... .. .. ... .. . 217 6.3. Предел Чандрасекараи фундаментальная масса звезды 221 6.4. Вырождениевеществавцентре узвезд различныхмасс 222 6.5. Роль потери массы вэволюции звезды .. .. ... .. . 227 6.5.1. Звездный ветер на главной последовательности 227 6.5.2. Звездныйветер после главной последовательности. Асимптотическая ветвьгигантов иобразованиепланетарных туманностей .. .. 229 6.6. Эволюцияодиночных звезд после главной последовательности:краткий итог .. ... .. . 230 Глава 7. Двойныезвезды 216 218 222 223 228 228 230 231 234 239 241 Глава 8. Планетныесистемы 242 245 246 248 251 256 Глава 9. Сверхновые иостатки сверхновых 257 270 276 278 278 279 281 283 284 284 6.7. Пульсациизвезд.Цефеиды .. .. ... .. .. ... .. . 233 6.8. Процессы образования тяжелых элементовв природе. 238 242 7.1. Определениемассдвойныхзвезд.Функциямасс. .. . 241 7.2. Особенностиэволюции звездв ТДС. .. .. . ... .. . 244 7.2.1. ПриближениеРошаи полостьРоша. ... .. . 245 7.2.2. Переносмасс ... .. .. .. ... .. .. ... .. . 247 7.3. Стадии эволюции двойныхзвезд . ... .. .. ... .. . 250 257 8.1. Методы исследования и состав солнечной системы. .. 256 8.2. Методы обнаруженияпланет вокруг звезд. . ... .. . 269 8.3. Статистические зависимостиэкзопланет. .. ... .. . 275 8.4. Образованиепланети их систем . ... .. .. ... .. . 277 8.4.1. Протопланетные диски. . ... .. .. ... .. . 277 8.4.2. Образованиепланет солнечнойсистемы .. .. . 278 283 9.1. Нейтронизациявещества. .. .. ... .. .. ... .. . 281 9.1.1. Фотодиссоциация .. .. . ... .. .. ... .. . 282 9.1.2. НейтронизациявеществаиУРКА-процессы .. 282 12
Стр.13
9.1.3. Захват нейтринои остановкаколлапса .. .. .. 284 9.2. Вспышкисверхновых. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 287 9.2.1. СверхновыеIIтипа. .. .. .. ... .. .. .. .. 288 9.2.2. Гиперновыеи гамма-всплески ... .. .. .. .. 294 9.2.3. СверхновыетипаIa. .. .. .. ... .. .. .. .. 295 9.2.4. Ярчайшие сверхновые. .. .. ... .. .. .. .. 296 9.2.5. Остаткисверхновыхи их взаимодействие смежзвездной средой .. .. . ... .. .. .. .. 298 Глава 10.Компактные звезды иихнаблюдательныепроявления 10.1. Белыекарлики .. .. . ... .. .. .. ... .. .. .. .. 305 10.1.1. Белыекарлики вдвойныхсистемах. Катаклизмические переменныеиновые звезды. 306 10.2. Нейтронныезвезды. . ... .. .. .. ... .. .. .. .. 308 10.2.1. ВнутреннеестроениеНЗ. .. ... .. .. .. .. 310 10.2.2. Оценки масс НЗ ... .. .. .. ... .. .. .. .. 313 10.3. Свойства пульсаров. . ... .. .. .. ... .. .. .. .. 316 10.3.1. Основные свойства .. .. .. . ... .. .. .. .. 316 10.3.2. Торможениевращенияпульсаров .. .. .. .. . 318 286 289 290 296 297 298 300 306 304 307 308 310 312 315 318 318 320 325 326 328 Глава 11.Галактики 10.4. Рентгеновскиепульсары................... 323 10.5. Черные дыры .. .. .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 324 10.6. Эффективность аккреции на компактныезвезды. .. . 326 10.7. Эддингтоновскийпредел светимости приаккреции на компактные релятивистские объекты. .. .. .. .. 329 10.8. Задача .. . ... .. .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 331 332 11.1. Звездные скопленияи наша Галактика. .. .. .. .. . 332 11.2. Основные характеристики галактик . ... .. .. .. .. 336 11.3. Структурагалактик.. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 342 11.4. Движение газа извезд ... .. .. .. ... .. .. .. .. 347 11.4.1. Столкновениезвезд ивремя релаксации. .. .. 347 11.4.2. Особенностидвижениязвезд различных подсистем .. .. .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 352 335 339 345 350 350 355 11.4.3. Принципыизмеренияскоростей вращения галактик .. .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 354 357 361 363 365 13 11.4.4. Кривыевращения галактических дисков .. .. . 358 11.4.5. Скорость вращенияикруговаяскорость. .. .. 360 11.4.6. Связьраспределениямассв галактике скривой вращения .. .. .. . ... .. .. .. .. 362 332 333 335
Стр.14
368 373 377 381 384 385 385 388 394 395 402 404 407 408 408 412 422 424 427 427 433 434 437 442 442 445 447 449 453 452 11.4.7. Проблема темногогало. . ... .. .. ... .. . 365 11.4.8. Огравитационнойустойчивости звездных дисков .. .. .. . ... .. .. ... .. . 370 11.4.9. Дисперсия скоростейи толщина галактических дисков .. . ... .. .. ... .. . 373 11.4.10.Бары галактик .. .. .. . ... .. .. ... .. . 377 11.4.11.ПринципыоценкимассЕ-галактик .. ... .. . 380 11.5. Физическая природаспиральнойструктуры . ... .. . 382 11.5.1. Спиральныеветви: наблюдаемые свойства .. . 382 11.5.2. Дватипаспиральныхветвей .. .. .. ... .. . 384 11.6. Межзвездныйгаз вгалактиках .. ... .. .. ... .. . 390 11.6.1. Холодный газ: нейтральныйи молекулярный водород .. . ... .. .. .. ... .. .. ... .. . 392 11.6.2. ОбластиHII вгалактиках . ... .. .. ... .. . 398 11.6.3. Горячийгаз ирентгеновское излучение галактик400 11.6.4. Магнитныеполя. .. .. . ... .. .. ... .. . 403 11.7. Звездообразованиев галактиках . ... .. .. ... .. . 404 11.7.1. Общиесведения. .. .. .. ... .. .. ... .. . 404 11.7.2. Физические процессы, управляющие звездообразованием. . ... .. . 408 11.7.3. Волнысжатия. .. .. .. . ... .. .. ... .. . 418 11.7.4. Гравитационнаянеустойчивостьгазовогодиска 421 11.8. Ядра галактик .. . ... .. .. .. ... .. .. ... .. . 423 11.8.1. Общиесведения. .. .. .. ... .. .. ... .. . 423 11.8.2. Структура активных ядер . ... .. .. ... .. . 429 11.8.3. Сверхмассивные черныедыры. .. .. ... .. . 430 11.8.4. Основные принципы определениямассСМЧД. 433 11.9. Скоплениягалактик .. .. .. .. ... .. .. ... .. . 438 11.9.1. Общиесведения. .. .. .. ... .. .. ... .. . 438 11.9.2. Газв скоплениях галактик ... .. .. ... .. . 441 11.9.3. Оценкамассы богатыхскоплений. .. ... .. . 443 11.9.4. Особенностиэволюции галактик вскоплениях . 445 11.10.Задачи ... .. .. ... .. .. .. ... .. .. ... .. . 449 Глава 12.Элементы современной космологии 456 458 461 462 466 466 12.1. «Краткий курс» историикосмологииХХвека ... .. . 454 12.2. Крупномасштабная структура Вселенной. . ... .. . 457 12.3. Предельно далекие галактикии квазары .. . ... .. . 458 12.4. Космологические модели .. .. . ... .. .. ... .. . 462 12.4.1. Космологический принцип ... .. .. ... .. . 462 14
Стр.15
Приложение A. Гравитация 466 466 469 470 470 472 474 477 480 481 483 484 484 487 489 495 499 501 503 507 509 509 511 514 515 517 519 518 522 524 525 527 530 532 528 534 534 15 12.5. Однородныеи изотропные космологическиемодели .. 462 12.5.1. Выборсистемы координат. . ... .. .. .. .. 462 12.5.2. Метрика Фридмана–Робертсона–Уокера .. .. 465 12.6. КинематикаВселенной ... .. .. .. ... .. .. .. .. 466 12.6.1. ЗаконХаббла. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 466 12.6.2. Пекулярныескорости галактик. .. .. .. .. . 468 12.6.3. Распространениесвета. Красноесмещение. .. 470 12.6.4. Угломерноеи фотометрическое расстояния. .. 473 12.6.5. Хаббловскиедиаграммы .. .. ... .. .. .. .. 476 12.6.6. Горизонт частиц ... .. .. .. ... .. .. .. .. 477 12.6.7. Поверхностная яркостьи парадокс Ольберса. . 479 12.7. Динамика Вселенной. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 480 12.7.1. Эволюция расширения. Критическая плотность 480 12.7.2. Влияниедавления. .. .. .. ... .. .. .. .. 483 12.8. Модели Фридмана скосмологической постоянной. .. 485 12.9. ГорячаяВселенная. . ... .. .. .. ... .. .. .. .. 491 12.10.Первичныйнуклеосинтез («первые триминуты») .. . 495 12.11.Реликтовое излучение и эпоха рекомбинации .. .. .. 497 12.12.Эффект Сюняева–Зельдовича .. .. ... .. .. .. .. 499 12.13.Флуктуацииреликтовогоизлучения ... .. .. .. .. 503 12.14.Трудностиклассической космологии ... .. .. .. .. 505 12.14.1.Проблемагоризонта (проблемапричинности) . 505 12.15.Модель инфляционнойВселенной. ... .. .. .. .. 507 12.16.Рост малых возмущений. .. .. .. ... .. .. .. .. 510 12.16.1.Поляризация реликтовогоизлучения .. .. .. . 511 12.17.Образованиекрупномасштабнойструктуры Вселенной513 12.18.Заключение .. .. .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 515 522 A.1. Гравитационнаяэнергия .. .. .. .. ... .. .. .. .. 518 A.2. Времясвободного падения. .. .. .. ... .. .. .. .. 520 A.3. Теоремавириала .. .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 521 A.4. Квадрупольная формула для гравитационного излученияотдвойнойзвезды. .. .. ... .. .. .. .. 523 A.5. Вывод формулы для эпициклической частоты. .. .. . 526 Приложение B. Взаимодействиеизлучения ивещества B.1. Элементарные процессы, ответственные за излучение ипоглощениесвета .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. 530 B.1.1. Свободно–свободныепереходы (электронв поле протона) .. . ... .. .. .. .. 530
Стр.16
534 534 535 535 536 538 B.1.2. Свободно–связанныепереходы. .. . ... .. . 530 B.1.3. Переходы между энергетическими уровнями. . 530 B.1.4.Ионизация . ... .. .. .. ... .. .. ... .. . 531 B.1.5.Рекомбинация. .. .. .. . ... .. .. ... .. . 531 B.2.ТДР и ЛТР .. .. . ... .. .. .. ... .. .. ... .. . 532 B.3.Ионизационноеравновесие. .. . ... .. .. ... .. . 534 B.3.1.Локальное термодинамическое равновесие. Формула Саха. .. .. .. . ... .. .. ... .. . 534 ПриложениеC. Вопросы переноса C.1. Влияниерассеяния на переносизлучения .. ... .. . 544 C.1.1. Случай чистого рассеяния ... .. .. ... .. . 544 C.1.2. Связьчисла рассеяний соптическойтолщей .. 545 C.1.3. Случай рассеяния ипоглощения. .. . ... .. . 547 ПриложениеE.Системы единиц ибезразмерные числа ПриложениеG.Солнечноеобилие химическихэлементов Литература Предметный указатель 538 542 545 548 548 548 549 551 553 555 553 551 557 560 569 565 571 557 558 556 561 565 567 B.3.2.Корональноеприближение ... .. .. ... .. . 538 B.3.3. Фотоионизационноеравновесие. .. . ... .. . 541 544 C.2. Диффузионноеприближениеи росселандово среднее . 549 ПриложениеD.Метрика однородногоизотропного пространства E.1. Физическиеконстанты .. .. .. . ... .. .. ... .. . 553 E.2. Безразмерныечисла ... .. .. .. ... .. .. ... .. . 554 ПриложениеF.Звездныевеличины
Стр.17

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
Антиплагиат система на базе ИИ