Astrofyzika
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
12ASF | ZK | 4 | 2+2 | česky |
- Garant předmětu:
- Přednášející:
- Cvičící:
- Předmět zajišťuje:
- katedra laserové fyziky a fotoniky
- Anotace:
-
Přednáška „Astrofyzika“ je volným pokračováním přednášek základních kurzů fyziky. Na relativně poutavé oblasti fyziky si studenti zopakují a prohloubí podstatnou část fyziky (mechaniku, optiku, teorii relativity, kvantovou teorii, záření, atd.).
- Požadavky:
-
Složení zkoušky
- Osnova přednášek:
-
1.Vyjadřování vzdáleností ve vesmíru: astronomická jednotka, Titius-Bodeho vzorec, světelný rok, parsek, paralaxa.
2.Vyzařování absolutně černého tělesa (Planckův zákon, Stefanův-Boltzmannův zákon, Wienův zákon), vyzařování hvězd; relativní a absolutní magnituda, Hertzsprungův-Russelův diagram.
3.Pohyb v centrálním gravitačním poli – Keplerova úloha.
4.Elementární částice a interakce (úvod).
5.Základy fyziky hvězd: hydrostatická rovnováha hvězdy, termojaderné reakce, přenos energie ve hvězdách, Vogtův-Russelův teorém.
6.Vznik hvězd – Jeansovo kritérium, gravitační kolaps, pohyb po Hertzsprungově-Russelově diagramu.
7.Závěrečná vývojová stádia hvězd: bílí trpaslíci, neutronové hvězdy (pulsary), černé díry.
8.Speciální teorie relativity: události, Lorentzova transformace, prostoročasový interval, světočára, vlastní čas.
9.Základní myšlenky obecné teorie relativity, princip ekvivalence, lokální inerciální soustava, světlo v gravitačním poli, geodetika, Schwarzschildova metrika.
10.Aplikace Schwarzschildovy metriky: deformace prostoru v gravitačním poli, chod času v gravitačním poli.
11.Pohyb v gravitačním poli z pohledu obecné teorie relativity: Eulerova rovnice, kruhová orbita.
12.Úvod do kosmologie: Olbersův paradox, kosmologický princip, Hubbleův-Lemaiterův zákon, kosmologický posuv, Fridmanova rovnice.
13.Geometrie vesmíru, FRW metrika.
14.Šíření světla v rozpínajícím se vesmíru, kosmologický posuv, objem vesmíru, horizont částice, inflace.
- Osnova cvičení:
-
1.Orientace na obloze: obzorníkové a rovníkové souřadnice, hvězdný čas.
2.Gravitace uvnitř koule, aplikace: tunel skrz Zeměkouli; viriálový teorém.
3.Pohyb v centrálním gravitačním poli (příklady), kosmické rychlosti, cestování v rámci sluneční soustavy.
4.Částice a interakce – skládání složených částic z kvarků, Feynmanovy diagramy.
5.Srážky částic – příklady.
6.Základy fyziky hvězd: příklady.
7.Základní myšlenky speciální teorie relativity: příklad – fotonové hodiny, dilatace času, kontrakce délek.
8.Minkowského metrika, aplikace speciální teorie relativity: Dopplerův jev pro světlo.
9.Aplikace speciální teorie relativity: cesta do středu Galaxie (mezihvězdný let).
10.Aplikace obecné teorie relativity: Gravitační Dopplerův jev, hodiny na telekomunikační družici (systém GPS).
11.Pohyb v gravitačním poli z pohledu obecné teorie relativity: příklady – pád do černé díry, poslední stabilní orbita kolem černé díry, kruhová orbita světla kolem černé díry.
12.Modely rozpínání vesmíru – příklady řešení Fridmanovy rovnice.
13.Kosmologie – příklady.
14.Zápočtový test.
- Cíle studia:
- Studijní materiály:
-
1. Sylaby k k jednotlivým přednáškám a cvičením (dostupné na Moodle předmětu).
2. Bradley W. Carroll, Dale A. Ostlie , An Introduction to Modern Astrophysics, Cambridge University Press; 2nd edition, 2017
3. Andrew Liddle, An Introduction to Modern Cosmology, Wiley; 3rd edition, 2015
4. James Hartle, Gravity: An Introduction to Einstein's General Relativity, Pearson Education Limited, 2013
5. Edwin F. Taylor, John Archibald Wheeler, Exploring Black Holes: Introduction to General Relativity 1st Edition, Addison Wesley Longman; 1st edition, 2000
6. David Griffiths, Introduction to Elementary Particles, Wiley-VCH; 2nd edition, 2008, (kapitoly 1 a 2).
- Poznámka:
-
11-23
- Další informace:
- Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje
- Předmět je součástí následujících studijních plánů: