Основные задачи летней практики
1) Заинтересовать. Показать, что наука — это не страшно, а даже весело!
2) Дать понимание о том, как делается астрономия. Что есть два разных процесса: образование и наука.
Две основных части:
Астрофизика, объяснение явлений наблюдаемых с помощью астрономических приборов, измерение физических параметров небесных тел, удаленных на огромные расстояния. Инструментальные методы современной астрофизики.Астрофизика
Тема и основные понятия | Навык | Задание | Инструменты | ||||
1 | Масштабы вселенной и иерархия астрофизических объектов.
| Ориентироваться в масштабах вселенной. Представление об объектах, исследуемых астрофизикой. | Идентификация объектов по картинкам | Картинки. Телескоп + окуляр | 1 час + посмотреть на Луну и Сатурн, мб. М13, М92… | ||
2 | Шкала длин волн any colour you like. pptx | Ориентироваться в шкале длин волн | Примеры источников, светящихся в разных диапазонах | Призма, демонстрация спектра. Болометр? | 3 часа с опытами | ||
3 | Светимость, яркость, температура, абсолютно черное тело, шкала звездных величин Per Aspera Ad Astra. ppt | Представление о связи между измеряемыми величинами (блеск, цвет) и физическими параметрами (светимость, температура). | Вычисление простых параметров. Решение задачек. | Лазер, отрицательная линза, фотометр. Источники света с разной температурой, призма, фотометр. | 4 часа+ Двойные звезды с разными цветами +2 часа самостоятельных задачек | ||
4 | Определение массы объектов, законы Ньютона, Кеплера. Двойные звезды, темная материя в Галактиках. | Понимать связь между массой и параметрами орбит. Кеплеровское движение. | Простые задачи по небесной механике. | Картинки. | 3 часа | ||
5 | Методы определения расстояний. Параллакс, цефеиды, СН и т. д. | Представление о разных методах измерения расстояний. | Опыт с параллаксом | Обзорная лекция 2-3 часа + опыт с параллаксом (1 час) | |||
6 | Обзор методов астрофизики _history. pptx | Градусник + призма Затменные переменные звезды (Гудрайк) Спектрограф (Фраунгофер) Кирхгоф, линии-линии Много людей занимались звездами и туманностями Допплеровский эффект. Открытие МЗС (1904). Теория относительности, солнечное затмение. Хаббловское расширение. Карл Янский. Линия 21 см. Мазеры. Реликтовое излучение. Релятивистские объекты. Темная материя Ускоренное расширение вселенной. Экзопланеты. Космологические модели. | 2-3 часа. Обзорная лекция. | ||||
7 | Определение лучевых скоростей. | Гелиоцентрическая поправка, Локальная система отсчета Релятивистские эффекты. | свистулька на веревке | 2 часа Релятивистский и не эффект Допплера Практика, задачи с демонстрациями. | |||
8 | Цвета звезд, диаграмма ГР. Классы звезд. Продолжение диаграммы ГР. Per Aspera Ad Astra. ppt | Эволюция звезд, эволюционные треки, Спектральные классы и классы светимости | Крушу найти фотометрию скоплений! | 3-4 часа Выделение членов скопления Определение возраста скопления. | |||
9 | Морфология галактик, звездный состав, строение галактик. темная материя. Скопления галактик и метагалактика | Обзорка на 1 час | |||||
10 | Большой взрыв, CMB | История, наблюдаемые базовые характеристики, проблема изотропности CMB, карты, инфляционная модель вселенной, возраст вселенной. | Обзорка на 2 часа |
Практическая астрофизика
Тема и основные понятия | Навык | Задание | Инструменты |
1 | Возможности наблюдательной базы КАО | Экскурсия + обзорка | |
2 | Среды обработки данных | 2 лекции по 3 часа Linux, terminal, IRAF, Python, Aladin, Simbad, | |
3 | Цифровые панорамные приемники оптического излучения | ПЗС матрицы. Принципы работы. Характеристики ПЗС-камер: квантовая эффективность, темновой ток, темновой шум, шум считывания, шум дискретизации, попиксельная и внутрипиксельная неоднородность чувствительности, линейность, динамический диапазон. Зависимости характеристик от различных факторов. - ПЗС с прямой/обратной/EMCCD - фитс-формат - базовая редукция ПЗС-изображений при фотометрии и спектроскопии | 2 часа + 1-2 часа посмотреть fits, простая математика (IRAF или Python) |
4 | ПЗС-наблюдения в реальных условиях | - теорема Найквиста-Котельникова (light), пространственная дискретизация - дифракционное изображение и аберрации оптических систем (light), понятие PSF - атмосферная турбулентность, ее влияние, АО и Lucky imaging - атмосферная дисперсия дифференциальная рефракция - фон неба/рассеянный свет, его влияние и ограничения им вносимые - основное уравнение ПЗС, сигнал/шум при фотометрии и спектроскопии | Лекция 2 часа + IRAF, фон неба, параметры картинки |
5 | ПЗС-геометрия | определение центра изображения звезды/спектральных деталей (фитирование и центр масс) - понятие масштаба изображения/линейной дисперсии, связь с пространственной дискретизацией и разрешающей способностью, спектральное разрешение - астрометрическая редукция с использованием опорных звезд, полиноминальное представление дисторсии - привязка к лампе линейчатого спектра, линеаризация шкалы длин волн - стандарт WCS для записи системы координат в фитс-шапке | Обзорка на 2 часа + 2 часа в IRAF |
6 | ПСЗ-алгебра | апертурная фотометрия, сигнал/шум, оптимальная экстракция, взвешенная экстракция, ограничения для тесных полей - PSF фотометрия - template subtraction фотометрия - особенности фотометрии сверхновых звезд - протяженные объекты - абсолютная фотометрия, калибровка по потоку - спектрофотомерия, стандарты, спектральная функция отклика системы, калибровка спектральных данных по потоку - центрирование апертуры и оптимальная экстракция спектров - PSF для спектров - особенности экстракции эшелле-спектров | Обзорка на 2 часа, + 2 часа Фотометрия в IRAF |
7 | Фотометрия звезд | атмосферная экстинкция и сцинтилляция, характерные времена и масштабы - классическая дифференциальная фотометрия - метод взвешенных ансамблей опорных звезд - особенности большого поля зрения - обработка длинных рядов, astrokit - зависимость фотометрической ошибки от блеска - фотометрические системы, цветовые индексы - фотометрическая привязка к каталогам, использование каталога SDSS - поиск переменных звезд: стандартное отклонение, RoMS, BLS - поиск и определение периодов колебаний, периодограммы | 2 часа обзорки + 2 часа алгоритмы на ПК |
8 | Спектро(фото)метрия | определение континуума - абсорбционные и эмиссионные спектральные линии, понятие об эквивалентной ширине - факторы, определяющие наблюдаемые свойства линий (light), аппаратная функция - приближение формы линии функцией Гаусса - измерение лучевой скорости, инструментальные эффекты, гелиоцентрическая поправка - ограничения спектрофотомерии, инструментальные эффекты и прочие проблемы - особенности эшелле-спектров - мультиобъектная спектроскопия: мультищель, мультифибер, мультизрачок - спектроскопия с интерферометром Фабри-Перо | Обзорка на 2 часа, возможно обработка в IRAF. |
Наблюдения
Визуальные наблюдения Солнца, Луны, Сатурна, двойных звезд.
Снимки на Мастере в разных фильтрах
Спектры низкого разрешения
Экскурсия на солнечный телескоп
Визуальные наблюдения солнечного спектра
Практические занятия
знакомство с каталогами, Aladin понятие поля зрения и масштаба изображения, проницание и разрешающая способность системы телескоп+ПЗС планирование наблюдений на мастере обработка наблюдений на мастере Aladin + MPC поиск кометы на кадре Калибровка кадров. Пиксельная математика.Задачи
"Космос" Карл Саган
