Child pages
  • Astrofysiikan peruskurssi
Skip to end of metadata
Go to start of metadata
Perustietoa kursseista

FYS 2046 Astrofysiikan peruskurssi I: Kurssin laajuus 5 op, luennoidaan keväällä 2020 periodissa III (13.1-28.2)
FYS 2047 Astrofysiikan peruskurssi II: Kurssin laajuus 5 op, luennoidaan keväällä 2020 periodissa IV (9.3-1.5)
Poikkeustilanne: Kurssin lähiopetus on keskeytetty 18.03.2020 lähtien. Kaikki opetus järjestetään etänä käyttäen
videoviestintäpalvelua Zoomia ja Moodlea.


Luennoitsija: Prof. Peter Johansson (Huone D311)
Laskuharjoitusassistentit: FM Matias Mannerkoski (Huone D315)

Luennot maanantaisin klo. 10.15-12.00 D106 Physicum ja keskiviikkoisin klo. 14.15-16.00 A121 Chemicum (yhteensä 4 tuntia viikossa).
Poikkeusaikataulu: Tiistaina 04.02.2020 klo. 14-16 luento salissa A121 Chemicum. Keskiviikkona 05.02.2020 ei luentoa
Laskupaja viikoittain perjantaisin klo. 12.15-14.00, D106 Physicum (2 tuntia viikossa).

Tehtävät löytyvät kurssin kotisivulta ja ne tulee palauttaa laskupajaa seuraavana keskiviikkona klo 12.15 mennessä palautuslaatikkoon.

Tehtävien mallivastaukset ladattavissa kurssin kotisivulta torstaisin kello 13 jälkeen. Perinteistä palautussessiota ei kursseilla järjestetä.

Pisteytetyt tehtävät voi noutaa laskupajasessiosta.

Luentomonisteet pdf-muodossa:


Astrofysiikan peruskurssi I: FYS 2046

Kurssit suoritetaan loppukokeella:

Loppukoe ke 04.03.2020 klo 10-14 salissa Exactum D122.  Alustava Koealue: TAP moniste sivut 1-3, 48-144 ja Laskuharjoitukset 1-6

  • Yhteensä 28 tuntia luentoja.
  • Laskuharjoituksia joka viikko yhteensä 6 kertaa, 1/3 minimisuoritus, ylittävästä määrästä plus-pisteitä.
  • Kurssi seuraa monisteita: T. Liljeström: Teoreettisen astrofysiikan peruskurssi  (TAP) K. Mattila ja M. Juvela: Tähtienvälisen aineen fysiikkaa (ISM)
  • Lisäksi sopivia oppikirjoja ovat: 
  1. E. Böhm-Vitense: Introduction to Stellar Astrophysics, Vol. 2. Stellar Atmospheres, Cambridge Univ. Press 1989 (BV)
  2. E. Novotny: Introduction to Stellar Atmosphereres and interiors, Oxford Univ. Press 1973
  3. T. Padmanabhan: Theoretical astrophysics I, Cambridge Univ. Press 2000
  4. H. Scheffler, H. Elsässer: Physics of the Galaxy and Interstellar matter, Springer-Verlag 1988 (SE)


Kurssin alustava aikataulu:

  • 1. Luentoviikko: 13.1-17.1 4 luentoa + laskupaja 1.
    Lyhyt johdatus astrofysiikan historiaan
    Säteilyn perusmääritelmät
    Mustan kappaleen säteily
    TAP: sivut 1-3, 48-64
  • 2. Luentoviikko: 20.1-24.1  4 luentoa + laskupaja 2.
    Säteilyn emissio- ja absorptiokerroin
    Säteilypaine
    Säteilynkuljetuksen perusteet ja säteilynkuljetusyhtälö
    Lähdefunktio
    Säteilytasapaino
    Säteilynkuljetusyhtälön määräämä intensiteettilauseke
    TAP: sivut 64-80
  • 3. Luentoviikko: 27.1-31.1  4 luentoa + laskupaja 3.
    Emissio- ja absorptioviivojen synty
    Säteilynkuljetusyhtälön ratkaisumenetelmiä: Eddington-Barbier menetelmä
    Eddingtonin approksimaatio
    Auringon reunatummuminen
    TAP: sivut 80-93, BV: sivut 26-38
  • 4. Luentoviikko: 3.2-7.2  4 luentoa + laskupaja 4.  HUOM. Luento 5.2 siirretty tiistaille 4.2 klo. 14.15-16.00 A121 Chemicum
    Schuster-Schwarzschildin menetelmä
    Chandrasekharin menetelmä
    Kaasumaisen tilan fysiikkaa tähtien atmosfäärissä
    Maxwellin nopeusjakautuma
    TAP: sivut 93-107
  • 5. Luentoviikko: 10.2-14.2  4 luentoa + laskupaja 5.
    Maxwellin nopeusjakautuma jatkuu
    Boltzmannin laki atomien viritystilojen miehityksille
    Ionisaatioyhtälö (Sahan yhtälö)
    TAP: sivut 108-120
  • 6. Luentoviikko: 17.2-21.2   4 luentoa + laskupaja 6.
    Ionisaatioyhtälö (Sahan yhtälö) jatkoa
    Termodynaaminen tasapaino
    Tähtien atmosfäärimallien laskeminen
    TAP: sivut 120-136
    7. Luentoviikko: 24.2-28.2   4 luentoa + kertauslaskupaja
    Tähtien atmosfäärimallien laskeminen jatkuu
    Varhaisen spektriluokan tähden atmosfäärimalli
    Kertaus- ja kyselyluento
    TAP: sivut 137-145

  • Loppukoe ke 04.03.2020 klo 10-14 salissa Exactum D122  Koealue: TAP moniste sivut 1-3, 48-144 ja Laskuharjoitukset 1-6

Laskuharjoitukset:

Astrofysiikan peruskurssi I

  • Laskuharjoitus 1: laskuharjoitus_I_1.pdf   Laskupaja pe 17.1. kello 12.15.    Palautus ke 22.1. kello 12.15.     Mallivastaukset:
  • Laskuharjoitus 2: laskuharjoitus_I_2.pdf   Laskupaja pe 24.1. kello 12.15.    Palautus ke 29.1. kello 12.15.     Mallivastaukset: 
  • Laskuharjoitus 3: laskuharjoitus_I_3.pdf   Laskupaja pe 31.1. kello 12.15.    Palautus ke  5.2.  kello 12.15.     Mallivastaukset:         
  • Laskuharjoitus 4: laskuharjoitus_I_4.pdf   Laskupaja pe   7.2. kello 12.15.    Palautus ke 12.2. kello 12.15.     Mallivastaukset:     
  • Laskuharjoitus 5: laskuharjoitus_I_5.pdf   Laskupaja pe 14.2. kello 12.15.    Palautus ke 19.2. kello 12.15.     Mallivastaukset:     
  • Laskuharjoitus 6: laskuharjoitus_I_6.pdf   Laskupaja pe 21.2. kello 12.15.    Palautus ke 26.2. kello 12.15.     Mallivastaukset:      
  • Kertauslaskupaja:                   Laskupaja pe 28.2.   kello  12.15.

           Laskupajat perjantaisin kello 12.15. salissa D106 Physicum
           Pisteet ja (suuntaa antavat) mallit saatavilla palautuksen jälkeisenä päivänä.


Kaavakokoelma loppukokeita varten:

Kurssin tulokset:






Astrofysiikan peruskurssi II: FYS 2047

Luennot maanantaisin klo. 10.15-12.00 D106 Physicum ja keskiviikkoisin klo. 14.15-16.00 A121 Chemicum (yhteensä 4 tuntia viikossa).
Laskupaja viikoittain perjantaisin klo. 12.15-14.00, D106 Physicum (2 tuntia viikossa).
Poikkeustilanne: Kurssin lähiopetus on keskeytetty 18.03.2020 lähtien. Kaikki opetus järjestetään etänä käyttäen
videoviestintäpalvelua Zoomia ja Moodlea.


Loppukoe ti 05.05.2020 klo 10.00-14.30. Järjestetään etätenttinä Moodlessa.
Alustava Koealue: TAP moniste sivut 145-221 (Ei yksityiskohtia sivut 168-170, 199-201, 219-221), ISM moniste sivut 1-46 ja Laskuharjoitukset 1-6

  • Yhteensä 28 tuntia luentoja.
  • Laskuharjoituksia joka viikko yhteensä 6 kertaa, 1/3 minimisuoritus, ylittävästä määrästä plus-pisteitä.
  • Kurssi seuraa monisteita: T. Liljeström: Teoreettisen astrofysiikan peruskurssi  (TAP) K. Mattila ja M. Juvela: Tähtienvälisen aineen fysiikkaa (ISM)
  • Lisäksi sopivia oppikirjoja ovat: 
  1. E. Böhm-Vitense: Introduction to Stellar Astrophysics, Vol. 2. Stellar Atmospheres, Cambridge Univ. Press 1989 (BV)
  2. E. Novotny: Introduction to Stellar Atmosphereres and interiors, Oxford Univ. Press 1973
  3. T. Padmanabhan: Theoretical astrophysics I, Cambridge Univ. Press 2000
  4. H. Scheffler, H. Elsässer: Physics of the Galaxy and Interstellar matter, Springer-Verlag 1988 (SE)

  • 1. Luentoviikko: 9.3-13.3    4 luentoa + laskupaja 1.
    Yhteenveto ekstinktioprosesseista
    Klassisen dipolin absorptio
    Dipolin säteilyteho
    Klassisen oskillaattorin absorptiokerroin
    TAP: sivut 145-157

  • 2. Luentoviikko: 16.3-20.3    4 luentoa + laskupaja 2.
    Säteilyn sirottuminen klassisesta oskillaattorista
    Thomsonin sironta
    Rayleighin sironta
    Valon sirottuminen pölyhiukkasista (pääpiirteet)
    Kontinuumiabsorption päätekijät
    Atomin ionisoituminen
    TAP: sivut 158-174 (sivut 168-170 ylikurssia)

  • 3. Luentoviikko: 23.3-27.3   4 luentoa + laskupaja 3.
    Vedyn bound-free absorptiokerroin
    Vedyn free-free absorptiokerroin
    Negatiivisen vetyionin kontinuumiabsorptio
    Muiden alkuaineiden kontinuumiabsorptio
    Keskimääräinen absorptiokerroin
    TAP: sivut 175-191

  • 4. Luentoviikko: 30.3-3.4    4 luentoa + laskupaja 4.
    Sidoselektronien siirtymätodennäköisyydet
    Einsteinin todennäköisyyskertoimet
    Säteilyvaimennuksen kvanttimekaaninen lauseke
    Spektriviivaprofiilin luonnollinen leveneminen
    Atomien liikkeiden aiheuttamat spektriviivan levenemiset
    Atomien törmäyksistä aiheutuva spektriviivan leveneminen
    Yhdistetyn spektriviivan laskeminen
    Spektriviivojen voimakkuudet
    TAP: sivut 192-214 (sivut 199-201 ei yksityiskohtia)

  • 5. Luentoviikko: 6.4-17.4    4 luentoa + laskupaja 5.
    Spektriviivan kasvukäyrä
    Teoreettisen spektriviivaprofiilin laskeminen
    Tähtienvälisen aineen fysiikkaa
    Vedyn ionisaatio ja rekombinaatio
    HII-alueet
    TAP: sivut 215-221, (sivut 219-221 ei yksityiskohtia) ISM: sivut 1-11, vastaa sivuja 269-275 H. Scheffler & H. Elsässer oppikirjassa

  • 6. Luentoviikko: 20.4-24.4   4 luentoa + laskupaja 6.
    Ionisaatioasteen muutos säteen funktiona
    Tähtienvälisen materian emissio- ja absorptiomekanismit.
    Säteilynkuljetusyhtälö tähtienvälisessä aineessa
    Spektriviivaemissio ja -absorptio tähtienvälisissä olosuhteissa
    Statistinen tasapaino
    ISM sivut 12-16, ISM sivut 22-36 vastaa sivuja 275-277 ja 241-252 H. Scheffler, H. Elsässer oppikirjassa

  • 7. Luentoviikko: 27.4-1.5    4 luentoa + kertauslaskupaja
    Virittyminen tähtienvälisissä olosuhteissa
    Sovellutuksia radiotaajuusalueen siirtymistä
    21 cm viivan synty ja ominaisuudet
    21 cm viivan emissio, absorptio ja havainnot
    ISM sivut 37-45, vastaa sivuja 252- 255, sivuja 174-177, sekä sivuja 344-347 H. Scheffler, H. Elsässer oppikirjassa

  • Loppukoe ti 05.05.2020 klo 10.00-14.30. Järjestetään etätenttinä Moodlessa. Koealue: TAP moniste sivut 146-221 (Ei yksityiskohtia sivut 168-170, 199-201, 219-221), ISM moniste sivut 1-46 ja Laskuharjoitukset 1-6



Laskuharjoitukset:

Astrofysiikan peruskurssi II

  • Laskuharjoitus 1:  laskuharjoitus_II_1.pdf    Laskupaja pe 13.3. kello  12.15     Palautus ke 18.3. kello 23.59 
  • Laskuharjoitus 2:  laskuharjoitus_II_2.pdf    Laskupaja Moodlessa pe 20.3. kello  12.15  Palautus  ke 25.3. kello 12.15.     
  • Laskuharjoitus 3:  laskuharjoitus_II_3.pdf    Laskupaja Moodlessa pe 27.3. kello  12.15     Palautus  ke  1.4.  kello 12.15.     
  • Laskuharjoitus 4:  laskuharjoitus_II_4.pdf    Laskupaja Moodlessa pe 3.4.   kello  12.15     Palautus ke  8.4.  kello 12.15.                
  • Laskuharjoitus 5:  laskuharjoitus_II_5.pdf    Laskupaja Moodlessa pe 17.4. kello  12.15     Palautus ke 22.4. kello 12.15.     
  • Laskuharjoitus 6:  laskuharjoitus_II_6.pdf    Laskupaja Moodlessa pe 24.4. kello  12.15     Palautus  ke 29.4. kello 12.15.     

  • Kertauslaskupaja:      Laskupaja

           Mallit ilmestyvät viimeistään palautuksen jälkeisenä päivänä.


Kaavakokoelma loppukokeita varten:

Kurssin tulokset:





  • No labels