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

53921 Astrofysiikan peruskurssi. Kurssin laajuus 8 op, luennoidaan keväällä 2016.

Luennoitsija: Apul.prof. Peter Johansson (Huone D332)
Laskuharjoitusassistentit: FM Antti Rantala (Huone D308)

Luennot maanantaisin klo 14.15-16.00, D106 Physicum
sekä perjantaisin klo 12.15-13.00, D106 Physicum (yhteensä 3 tuntia viikossa).

 

Laskupaja viikoittain klo 13.00-14.00, D106 Physicum (1 tunti viikossa).
Tehtävät löytyvät kurssin kotisivulta ja ne tulee palauttaa laskupajaa seuraavana keskiviikkona klo 12.15 mennessä palautuslaatikkoon.

Tehtävien mallivastaukset ladattavissa kurssin kotisivulta torstaisin kello 12.15. Perinteistä palautussessiota ei kurssilla järjestetä.

Pisteytetyt tehtävät voi noutaa toisen kerroksen laskarihuoneen pahvilaatikosta torstaisin kello 12.15 jälkeen, tai laskupajasessiosta.

 

Kurssi suoritetaan kahdella välikokeella:

1. välikoe to 10.03.2016 klo 10-14 salissa D112.  Alustava Koealue: TAP moniste sivut 1-3, 48-129 ja Laskuharjoitukset 1-6
2. välikoe to 12.05.2016 klo 10-14 salissa D112. Alustava Koealue: TAP moniste sivut 130-187 (Ei yksityiskohtia sivut 162, 168-170, 179-181), ISM moniste sivut 1-46 ja Laskuharjoitukset 7-12

  • Yhteensä 44 tuntia luentoja.
  • Laskuharjoituksia joka viikko yhteensä 12 kertaa, 1/3 minimisuoritus, ylittävästä määrästä plus-pisteitä.
  • Suoritus kahdella välikokeella. Ensimmäinen viikolla 10 ja toinen viikolla 19.
  • 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
  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.

Poikkeuksia luentoaikataulussa:

  • 3. luentoviikolla maanantaina 1.2 on kolme luentotuntia klo 14-17 välisenä aikana. Luento klo 14-16 salissa D106, jonka jälkeen vielä yksi luentotunti klo 16-17 salissa D104.
  • 3. luentoviikolla perjantaina 5.2 ei ole luentoa, sen sijaan laskupaja alkaa jo kello 12.15 salissa D106

Luentomonisteet pdf-muodossa:

Kurssin alustava aikataulu:

  • 1. Luentoviikko: 18.1-22.1 3 luentoa + laskupaja 1.
    Lyhyt johdatus astrofysiikan historiaan
    Säteilyn perusmääritelmät
    Mustan kappaleen säteily
    TAP: sivut 1-3, 48-64
  • 2. Luentoviikko: 25.1-29.1  3 luentoa + laskupaja 2.
    Säteilyn emissio- ja absorptiokerroin
    Säteilypaine
    Säteilynkuljetuksen perusteet ja säteilynkuljetusyhtälö
    Lähdefunktio
    TAP: sivut 64-77
  • 3. Luentoviikko: 1.2-5.2  3 luentoa + laskupaja 3.
    Säteilytasapaino
    Säteilynkuljetusyhtälön määräämä intensiteettilauseke
    TAP: sivut 77-84
  • 4. Luentoviikko: 8.2-12.2  3 luentoa + laskupaja 4.
    Säteilynkuljetusyhtälön ratkaisumenetelmiä: Eddington-Barbier menetelmä
    Eddingtonin approksimaatio
    Auringon reunatummuminen
    Schuster-Schwarzschildin menetelmä
    TAP: sivut 85-95
  • 5. Luentoviikko: 15.2-21.2  3 luentoa + laskupaja 5.
    Chandrasekharin menetelmä
    Kaasumaisen tilan fysiikkaa tähtien atmosfäärissä
    Maxwellin nopeusjakautuma I
    TAP: sivut 95-106
  • 6. Luentoviikko: 22.2-26.2   3 luentoa + laskupaja 6.
    Maxwellin nopeusjakautuma jatkoa
    Boltzmannin laki atomien viritystilojen miehityksille
    TAP: sivut 107-115
    7. Luentoviikko: 29.2-4.3   4 luentoa
    Ionisaatioyhtälö (Sahan yhtälö)
    Termodynaaminen tasapaino
    TAP: sivut 116-129

  • 1. välikoe to 10.03.2016 klo 10-14 salissa D112  Koealue: TAP moniste sivut 1-3, 48-129 ja Laskuharjoitukset 1-6

  • 8. Luentoviikko: 14.3-18.3    3 luentoa + laskupaja 7.
    Tähtien atmosfäärimallien laskeminen (pääpiirteet)
    Varhaisen spektriluokan tähden atmosfäärimalli
    Yhteenveto ekstinktioprosesseista
    TAP: sivut 130-146
  • 9. Luentoviikko: 21.3-1.4    3 luentoa + laskupaja 8.
    Klassisen dipolin absorptio
    Dipolin säteilyteho
    Klassisen oskillaattorin absorptiokerroin
    TAP: sivut 147-157
  • 10. Luentoviikko: 4.4-8.4   3 luentoa + laskupaja 9.
    Säteilyn sirottuminen klassisesta oskillaattorista
    Thomsonin sironta
    Rayleighin sironta
    Valon sirottuminen pölyhiukkasista (pääpiirteet)
    TAP: sivut 158-170 (sivu 162 ei yksityiskohtia, sivut 168-170 ylikurssia)
  • 11. Luentoviikko: 11.4-15.4    3 luentoa + laskupaja 10.
    Kontinuumiabsorption päätekijät
    Vedyn bound-free absorptiokerroin
    Negatiivisen vetyionin kontinuumiabsorptio
    Vedyn free-free absorptiokerroin (pääpiirteet)
    Muiden alkuaineiden kontinuumiabsorptio
    TAP: sivut 171-187 (sivut 180-181 ei yksityiskohtia)
  • 12. Luentoviikko: 18.4-22.4    3 luentoa + laskupaja 11.
    Tähtienvälisen aineen fysiikkaa
    Vedyn ionisaatio ja rekombinaatio
    HII-alueet
    Ionisaatioasteen muutos säteen funktiona
    ISM: sivut 1-16, vastaa sivuja 269- 277 H. Scheffler, H. Elsässer oppikirjassa
  • 13. Luentoviikko: 25.4-29.4   3 luentoa + laskupaja 12.
    Einsteinin kertoimet
    Tähtienvälisen materian emissio- ja absorptiomekanismit.
    Säteilynkuljetusyhtälö tähtienvälisessä aineessa
    Spektriviivaemissio ja -absorptio tähtienvälisissä olosuhteissa
    Statistinen tasapaino
    ISM sivut 17-30, vastaa TAP monisteen sivuja 192-201 ja sivuja 241-247 H. Scheffler, H. Elsässer oppikirjassa
  • 14. Luentoviikko: 2.5-6.5    4 luentoa
    Virittyminen tähtienvälisissä olosuhteissa
    21 cm viivan synty ja ominaisuudet
    21 cm viivan emissio, absorptio ja havainnot
    ISM sivut 31-45, vastaa sivuja 247- 255, sivuja 174-177, sekä sivuja 344-347 H. Scheffler, H. Elsässer oppikirjassa
  • 2. välikoe to 12.05.2016 klo 10-14 salissa D112

Laskuharjoitukset:

  • Laskuharjoitus 1: astrofys_lask_1.pdf         Laskupaja pe 22.1. kello  13.00 - 14.00.     Palautus ke 27.1. kello 12.15.     Mallivastaukset ja pisteet to 28.1. kello 12.15. 
  • Laskuharjoitus 2: astrofys_lask_2.pdf         Laskupaja pe 29.1. kello  13.00 - 14.00.     Palautus ke   3.2. kello 12.15.     Mallivastaukset ja pisteet to   4.1. kello 12.15.
  • Laskuharjoitus 3: astrofys_lask_3.pdf         Laskupaja pe   5.2. kello  12.15 - 14.00.     Palautus ke 10.2. kello 12.15.     Mallivastaukset ja pisteet to 11.2. kello 12.15.   
  • Laskuharjoitus 4: astrofys_lask_4.pdf         Laskupaja pe 12.2. kello  13.00 - 14.00.     Palautus ke 17.2. kello 12.15.     Mallivastaukset to 18.2. kello 12.15.                      Huom! Pisteytetyt tehtävät vasta 25.2. koska kurssiassistentti on työmatkalla.
  • Laskuharjoitus 5: astrofys_lask_5.pdf         Laskupaja pe 19.2. kello  13.00 - 14.00.     Palautus ke 24.2. kello 12.15.     Mallivastaukset ja pisteet to 25.2. kello 13.15.   
  • Laskuharjoitus 6: astrofys_lask_6.pdf         Laskupaja pe 26.2. kello  13.00 - 14.00.     Palautus ke   2.3. kello 12.15.     Mallivastaukset ja pisteet to   3.3. kello 12.15.

  • Laskuharjoitus   7: astrofys_lask_7.pdf       Laskupaja 18.3.
  • Laskuharjoitus   8: astrofys_lask_8.pdf       Laskupaja 1.4.
  • Laskuharjoitus   9: astrofys_lask_9.pdf       Laskupaja 8.4.      Lisätty puuttuva taajuusalaindeksi pe 8.4. kello 11.30.
  • Laskuharjoitus 10: astrofys_lask_10.pdf     Laskupaja 15.4.
  • Laskuharjoitus 11: astrofys_lask_11.pdf     Laskupaja 22.4.
  • Laskuharjoitus 12: astrofys_lask_12.pdf     Laskupaja 29.4.

    Laskupajat perjantain luennon jälkeen kello 13.00-13.45.
    Palautuspäivät: 23.3, 6.4, 13.4, 20.4, 27.4, 4.5. Palautusaika 12.15 mennessä.
    Pisteet ja mallit ilmestyvät palautuksen jälkeisenä päivänä kello 14.

    Ratkaisuluonnokset: kysy kurssiassarilta!

Kaavakokoelma välikokeita varten:

Välikoe I (Viikko 10) Tulokset, sekä pisteet Laskuharjoituksista 1-6.

Laskuharjoituspisteet 1-12.

Välikoe II (Viikko 19) sekä kurssin lopulliset arvosanat

  • No labels