UFAF504 Astrofyzikální procesy

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
léto 2021
Rozsah
2/1/0. 4 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
RNDr. Jan Hladík, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Jan Hladík, Ph.D. (cvičící)
Garance
RNDr. Jan Hladík, Ph.D.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Rozvrh
Po 15:35–16:20 B4
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
UFAF504/A: Po 16:25–18:00 404, J. Hladík
Předpoklady
Prerekvizity nejsou vyžadovány.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Náplní přednášek a doprovodných seminářů jsou fyzikální procesy s účastí elektromagnetického záření, hydromechanika, magneto-hydrodynamika a plazmová fyzika, které mají přímou souvislost s astrofyzikálními procesy ve hvězdách, mezihvězdném plynu, akrečních discích, jádrech galaxií, apod.
Výstupy z učení
Student prakticky popíše různé astrofyzikální procesy užitím znalostí o elektromagnetickém záření, hydromechanice, magneto-hydrodynamice nebo i plazmové fyzice.
Osnova
  • Náplní přednášek a doprovodných cvičení jsou fyzikální procesy s účastí elektromagnetického záření, hydromechanika, magneto-hydrodynamika a plazmová fyzika, které mají přímou souvislost s astrofyzikálními procesy ve hvězdách, mezihvězdném plynu, akrečních discích, jádrech galaxií, apod.
    Zářivé procesy (  6 týdnů)
    Teorie radiačního přenosu. Tepelné záření. Einsteinovy koeficienty. Rozptyl a difúze - Rosselandova aproximace. Základy teorie zářivých polí - spektrum. Záření pohybujících se nábojů. Thomsonův rozptyl. Brzdné záření. Synchrotronové záření. Comptonův rozptyl. Jevy v plazmatu - index lomu, Faradayova rotace, Čerenkovovo záření, Razinův-Tsytovičův jev. Atomová struktura. Vznik spektrálních čar - výběrová pravidla, zdroje jemné struktury čar, jedno- a dvou-elektronová spektra, Augerův jev, rotační a vibrační přechody. Mechanizmy rozšíření spektrálních čar. Spektroskopie.
    Hydrodynamické procesy (  2 týdny)
    Rovnice zachování hmotnosti, hybnosti, energie. Bernoulliho teorém. Rovnice hydrodynamiky v konzervativní formě. Viskózní kapaliny. Malé perturbace. Nespojitá prostředí (povrchová nespojitost, rázové vlny a jejich fyzikální interpretace). Soběpodobná řešení. Relativistická hydrodynamika. De Lavalova tryska.

    Magnetohydrodynamika a magnetická pole v astrofyzice (  4 týdny)
    Rovnice pohybu, ideální magnetohydrodynamika, rovnice pohybu v konzervativní formě. Síla vyvolaná magnetickým polem. Zamrzání magnetického toku. Malé perturbace v homogenním prostředí. Stabilita tangenciálních nespojitostí. Magnetický vztlak - Parkerova nestabilita. Rekonexe. Rázové vlny v MHD. Magnetická pole v astrofyzice - jejich původ a metody měření.
Literatura
    povinná literatura
  • BARTELMANN M. Theoretical Astrophysics - An Introduction. Wiley-VCH, Weinheim, 2013. ISBN 978-3-527-41004-0. info
  • VIETRI M. Foundations of High-Energy Astrophysics. The University of Chicago Press, Chicago, 2008. ISBN 978-0-226-85569-1. info
  • RYBICKI G. B., LIGHTMAN A. P. Radiative Processes in Astrophysics. Wiley-VCH, Weinheim, 2004. ISBN 978-0-471-82759-7. info
    doporučená literatura
  • MACIEL W. J. Hydrodynamics and Stellar Winds. Springer, Cham, 2014. ISBN 978-3-319-04327-2. info
  • GHISELLINI G. Radiative Processes in High Energy Astrophysics. Springer, Heidelberg, 2013. ISBN 978-3-319-00611-6. info
  • PRADHAN A. K., NAHAR S. N. Atomic Astrophysics and Spectroscopy. Cambridge University Press, Cambridge, 2011. ISBN 978-0-521-82536-8. info
  • KULHÁNEK P. Teorie plazmatu. AGA, Praha, 2011. ISBN 978-80-904582-2-2. URL info
  • IRWIN J. A. Astrophysics - Decoding the Cosmos. John Wiley & Sons, Chichester, 2007. ISBN 978-0-470-01305-2. info
  • CLARKE C., CARSWELL B. Principles of Astrophysical Fluid Dynamics. Cambridge University Press, New York, 2007. ISBN 978-0-521-85331-6. info
  • PADMANABHAN T. An Invitation to Astrophysics. World Science Publishing, Singapore, 2006. ISBN 981-256-638-4. info
  • TENNYSON J. Spectroscopy - An Introduction to the Atomic and Molecular Physics of Astronomical Spectra. Imperial College Press, London, 2005. ISBN 1-86094-513-9. info
  • PADMANABHAN T. Theoretical Astrophysics, vol. 1 - Astrophysical Processes. Cambridge University Press, Cambridge, 2000. ISBN 0-521-56632-0. info
  • BEISER A. Úvod do moderní fyziky. Academia, Praha, 1997. info
  • SHU F. H. The Physics of Astrophysics, vol. 2 - Gas Dynamics. University Science Books, Mill Valley, 1992. ISBN 0-935702-65-2. info
  • SHU F. H. The Physics of Astrophysics, vol. 1 - Radiation. University Science Books, Mill Valley, 1991. ISBN 0-935702-64-4. info
Výukové metody
Přednáška, cvičení, průběžné zadávaní a hodnocení úkolů.
Metody hodnocení
Ústní zkouška
Informace učitele
Předpokládá se aktivní účast studenta na cvičeních, schopnost samostatného řešení domácích úkolů a práce s literaturou. Ověření dosažených studijních výsledků proběhne písemnou formou s následující ústní rozpravou nad daným tématem.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 2017, léto 2018, léto 2019, léto 2020, léto 2022, léto 2023, léto 2024.