Home

This is the home of the AstroRT
(Created by mjuvela@helsinki.fi 28072010) space.

Säteilynkuljetus

Tämä on tähtitieteen syventävän kurssin Säteilynkuljetus (53852, 4op) kotisivu. Säteilynkuljetus-kurssi pidetään vuoden 2011 keväällä neljännessä periodissa (14.3.-8.5.2011). Opettajana toimii Mika Juvela (ät helsinki.fi) ja avustavana opettajana Tuomas Lunttila (tlunttil ät mappi.helsinki.fi). Jos kurssille ei osallistu suomea osaamattomia opiskelijoita, luentokieli on suomi.

Tähtitieteessä lähes kaikki tieto perustuu havaintoihin tähtitieteellisten kohteiden lähettämästä säteilystä. Säteilynkuljetus kertoo, mikä yhteys havaitun säteilyn ja toisaalta säteilylähteen fysikaalisten ominaisuuksien välillä vallitsee. Se on siten välttämätön osa kaikkea tähtitieteellistä tutkimusta. Menetelmät ovat pääosin samoja eri tähtitieteen aloilla ja vieläpä monilla fysiikan aloillakin.

Kurssin tavoitteet:

1. tuntee säteilynkuljetusyhtälö ja ne oletukset jotka sen ratkaisemiseen (analyyttisesti tai numeerisesti) usein liitetään
2. tuntee yleisimmät säteilynkuljetuksen mallinnuksessa käytetyt menetelmät niin viivasäteilynkuljetuksen kuin kontinuumisäteilynkuljetuksenkin tapauksessa
3. osaa rakentaa kohteelle fysikaalisen mallin ja laskea ennusteet lähteestä havaittavalle säteilylle annettuja säteilynkuljetusohjelmia käyttäen
4. osaa toteuttaa itse yksinkertaisen säteilynkuljetusta mallintavan ohjelman

Kurssin suoritus:

• suoritus perustuu kolmen harjoitustyön tekemiseen
  • työt kehittävät ja testaavat opiskelijoiden taitoja edellisen listan kohtiin 3-4 liittyen
  • töiden täsmälliset aiheet sovitaan yhdessä opiskelijoiden kanssa
• teoreettinen tausta käydään läpi ensimmäisten viikkojen luennoilla
• noin neljän luentokerran jälkeen suuri osa luentoajasta käytetään harjoitustöiden ohjattuun tekemiseen

Luennot:

       Huom: osa luentoajasta käytetään demoihin ja harjoitustöiden tekemiseen! Kurssilla ei enää pidetä luentoja 5.4. jälkeen. Pienempimuotoisia tapaamisia järjestetään tarpeen vaatiessa huoneessa D331A.

• 15.3.2011: Johdanto
• 22.3.2011: Ensimmäinen luento (First Lecture)
  • perusteita kontinuumi- ja viivasäteilynkuljetuksesta, pölyhiukkasten lämpötilan laskusta sekä molekyylien eksitaatiosta
• 29.3.2011: Luennoissa väliviikko (Fysiikan päivät!)
• 5.4.2011: Säteilynkuljetuksen simulointi, kontinuumi vs. viivat.
  • Demonstraatio CRT ohjelmasta sekä ohjeita ensimmäisen työn suorittamiseen!
• 12.4.2011: Viivasäteilynkuljetus: täsmällinen ratkaisu ja Large Velocity Gradient approksimaatio
  • Tällä viikolla demonstraatio Cppsimu ohjelman käytöstä ja alustavia ohjeita toisen harjoitustyön tekemiseen.
• 19.4.: Viivasäteilynkuljetus ja toinen harjoitustyö.
• Seuraava tapaaminen torstaina 28.4. kello 10.
• Viikolla 18 luennoija matkoilla. Tuomas Lunttila päivystää tiistaina luentoaikaan klo 14-16 (Physicum D315) ja harjoitustöitä koskevia kysymyksiä voi lähettää myös sähköpostilla.

Harjoitustyöt:

• Kurssin aikana tehdään kolme harjoitustyötä. Nämä voi tehdä yksin tai ryhmässä ja kaikkiin ongelmiin voi luonnollisesti kysyä jokaisessa vaiheessa neuvoa luennoijalta ja avustavalta opettajalta.
  • Kontinuumiemission mallintaminen itse rakennetun mallin tapauksessa. Työ koostuu mallin laatimisesta (tiheysjakauma ja ulkoisen säteilykentän määrittely), pölyn lämpösäteilyn ja pölyn sirottaman säteilyn laskemisesta sekä tulosten tarkastelusta. Työ tehdään käyttämällä valmista ohjelmaa CRT joka ratkaisee pölyn lämpötilat ja laskee sironneen ja emittoidun säteilyn. Työssä selvitetään miten ulkoinen säteilykenttä ja lähteen rakenne vaikuttavat havaittuun pölyn lämpösäteilyyn (jakauma ja spektri).
    • Luennolla esitelty esimerkki ja ohjeita harjoitustyön tekemiseen: Pölyn lämpösäteily sisältä lämmitetyssä toruksessa
  • Viivasäteilynkuljetuksen mallintaminen. Työn osat kuten edellä (mallin määrittelyyn sisältyy myös lähteen sisäisen nopeuskentän määrittely). Työ tehdään käyttämällä ohjelmaa Cppsimu joka laskee mallin määrittelyn perusteella synteettiset spektrit. Onko lähteen nopeuskenttä pääteltävissä siitä havaittujen spektriviivojen perusteella? Lisäohjeita seuraavalla sivulla.
  • Oman säteilynkuljetusohjelman laatiminen. Ajan rajallisuuden vuoksi on suositeltavaa tarkastella kontinuumisäteilynkuljetusta ja esim. pelkkää valon sirontaa. Sivulta Sironneen valon kartan laskeminen Monte Carlo menetelmällä löytyy lisäohjeita.

Radiative transfer

This is the home page of the course Radiative transfer (53852, 4 credits) which is part of the advanced courses in astronomy. The course will be lectured in the fourth period (14.3.-8.5.2011) on Tuesdays 14-16 in the Physicumin lecture room D104. The lecturer will be Mika Juvela. If there are student who do not speak Finnish, the lectures will be given in English.

On the course we will study radiative transfer methods, both in the case of line transfer and continuum radiative transfer, and learn about different implementations of these methods. After the course the students should be able use existing programs to solve simple modelling problems. During the course the examples will mostly deal with problems encountered in the study of the interstellar medium.

The evaluation will be based on three larger exercises. Part of the lecture time will be used for the discussion and actual work on the exercises.