F3080 Úvod do fyziky hvězd

Přírodovědecká fakulta
podzim 2007
Rozsah
3/1/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Zdeněk Mikulášek, CSc. (přednášející)
prof. Mgr. Jiří Krtička, Ph.D. (přednášející)
doc. RNDr. Miloslav Zejda, Ph.D. (cvičící)
Garance
prof. RNDr. Zdeněk Mikulášek, CSc.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Zdeněk Mikulášek, CSc.
Rozvrh
Po 9:00–11:50 F3,03015, Čt 12:00–12:50 F3,03015
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Osnova
  • Astrofyzika a její východiska. Přehled základních stavebních prvků vesmíru. Charakteristiky Slunce a jeho místo mezi ostatními hvězdami. Charakteristiky hvězd. Typická hvězda slunečního okolí a oblohy. Výběrový efekt. Definice hvězdy, modely. Mechanická rovnováha ve hvězdě. Odhad tlaku v centru hvězdy. Stav látky ve hvězdném nitru, vlastnosti vysokoteplotního plazmatu. Termodynamická rovnováha. Proč hvězdy září? Smršťování a uvolňování potenciální energie. Vlastnosti ideálního plynu. Odhad teploty v centru hvězdy. Elektromagnetické záření. Charakteristiky a mechanismy jeho vzniku a zániku. Záření absolutně černého tělesa. Vlastnosti fotonového plynu. Odkud se ve Slunci berou fotony? Termonukleární reakce a jejich role v energetice hvězd. Nukleosyntéza. Energetická rovnováha. Přenos energie zářivou difuzí. Opacita a její zdroje.Vztah hmotnost-zářivý výkon. Eddingtonův mezní zářivý výkon. Konvekce ve hvězdách. Závislost charakteristik a životních dob na hmotnosti. Vývoj názorů na stavbu hvězd. Rovnice hvězdné stavby. Příčiny hvězdného vývoje. První představy o povaze hvězd. Počátky hvězdné spektroskopie a astrofyziky. Co jsou hvězdné atmosféry? Jaké jsou důkazy jejich existence? Stavba atomu. Stavba atomu vodíku. Energiové hladiny. Excitace a deexcitace atomů a mechanismy těchto dějů. Spektrum vodíku a jednoelektronových atomů. Vysvětlení spektrálních sérií. Stavba a spektrum složitějších atomů. Vázaně-volné a volně-volné přechody a jejich role při utváření spektra. Interakce atomů se zářením. Záření řídkého a hustého plynu. Proč září plynné hvězdy podobně jako absolutně černé těleso? Vznik spektra ve hvězdné atmosféře. Kontinuum a spektrální čáry. Profily spektrálních čar a mechanismy jejich rozšíření. Modely hvězdných atmosfér. Ionizace a excitace prvků ve hvězdných atmosférách. Boltzmannova a Sahova rovnice. Závislost vzhledu spektra na teplotě a tlaku. Spektrální klasifikace, spektrální a luminozitní třídy. Atmosféra Slunce. Fotosféra, chromosféra, koróna, sluneční vítr. Obecné charakteristiky hvězdného vývoje na příkladu našeho Slunce. Vznik hvězd. Vývoj hvězd až do stadia hvězd typu T Tauri. Jaderný vývoj hvězd od jejich vzniku až po opuštění hlavní posloupnosti. Jaderný vývoj hvězdy od opuštění hlavní posloupnosti až do konce jejího aktívního vývoje. Elektronová degenerace hvězdné látky a její role ve vývoji hvězd. Únik látky z hvězdy a jeho role ve vývoji hvězd. Vznik a vývoj Slunce až do současnosti. Stavba současného Slunce. Předpokládaný budoucí vývoj Slunce. Vývoj názorů na vznik a vývoj Slunce a hvězd. Definice závěrečných stadií vývoje. Přehled možných hvězdných osudů. Degenerovaný plyn a jeho vlastnosti. Stavová rovnice chladné katalyzované látky. Neutronové hvězdy. Černé díry.
Metody hodnocení
3 hodiny klasických přednášek + 1 hodina cvičení týdně. Předpokladem pro zkoušku je zápočet za aktivní účast na cvičení, což obnáší účast na minimálně 80% cvičení a spočtení předepsaného penza úloh. Studenti kombinovaného studia se mohou domluvit s vedoucím cvičení na jiném režimu, který nevyžaduje fyzickou účast na cvičení. Při vlastní zkoušce si zkoušený vylosuje dvě otázky a má 60 minut na přípravu, během níž může používat libovolné pomůcky včetně vlastních poznámek a skript. Zkouška, jež trvá 30 minut, bývá buď bloková nebo individuální. Je poměrně náročná, jejím cílem je zjistit do jaké míry zkoušený učivu porozuměl.
Navazující předměty
Informace učitele
http://physics.muni.cz/~mikulas/
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován jednou za dva roky.
L.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2001, podzim 2003, podzim 2005, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, podzim 2013, podzim 2015, podzim 2017, podzim 2019, podzim 2021, podzim 2023, podzim 2024.