Директор ГАО РАН Доктор физ.-мат. наук ___________А.В. Степанов

УТВЕРЖДАЮ
Директор ГАО РАН
Доктор физ.-мат. наук
___________А.В. Степанов
«___»__________2009 г.
ПРОГРАММА
вступительного экзамена в аспирантуру ГАО РАН
по специальности 01.03.01
«Астрометрия и небесная механика»
Утверждена на заседании
Ученого совета ГАО РАН
Протокол №
от «
Санкт-Петербург
2009
»
2009 г.
ПРОГРАММА
вступительного экзамена в аспирантуру ГАО РАН
по специальности 01.03.01 «Астрометрия и небесная механика»
(Разработанная на базе государственного образовательного стандарта высшего
профессионального образования)
I. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1. Методы анализа излучения звезд: фотометрия и спектроскопия. Телескопы и приемники
излучения для различных диапазонов спектра. Внеатмосферные наблюдения.
2. Основные характеристики Солнца: строение, спектр, химический состав. Внутреннее
строение. Фотосфера, хромосфера, корона. Активные образования на Солнце.
Солнечные магнитные поля. Солнечная активность. Солнечный ветер.
3. Строение и эволюция Солнечной системы. Большие планеты, карликовые планеты,
малые тела Солнечной системы. Кометы, метеоритное вещество. Спутники планет.
4. Планеты земной группы и планеты-гиганты. Строение и состав планетных атмосфер.
Понятие о внутреннем строении планет. Результаты космических исследований планет и
их спутников.
5. Фотометрические характеристики звезд. Системы звездных величин. Фотометрическая
система Джонсона (UBVR). Светимости и абсолютная величина звезд. Показатель цвета
звезд. Температуры звезд.
6. Классификация звездных спектров. Статистические зависимости между основными
характеристиками звезд. Диаграмма «спектр – светимость» и классы светимости.
Зависимость «масса-светимость». Оценка размеров звезд.
7. Двойные звезды. Определение масс звезд. Переменные звезды: пульсирующие и
эруптивные переменные. Понятие об эволюции звезд. Конечные стадии звездной
эволюции (вспышки сверхновых, пульсары и нейтронные звезды, белые карлики и
черные дыры).
8. Строение нашей Галактики. Звездные скопления. Вращение и масса Галактики.
Межзвездная пыль, газ и космические лучи.
9. Классификация галактик, их стpоение и физические хаpактеpистики. Активность ядеp
галактик и квазаpы. Пpостpанственное pаспpеделение и эволюция галактик.
10. Оценка расстояний и размеров галактик. Красное смещение. Постоянная Хаббла.
Реликтовое излучение и крупномасштабная структура Вселенной. Модели одноpодной
изотpопной Вселенной. Представление о релятивистской космологии. Модель гоpячей
Вселенной.
II. АСТРОМЕТРИЯ
1. Астрономические системы координат и время.
- Фундаментальная система координат и способы ее создания
- Опорные системы координат и примеры их реализации.
- Земные системы координат.
- Время солнечное и звездное, уравнение времени.
- Шкалы времени TAI, UTC, TDT (TT и TCG), TDB(TCB).
- Приборы для хранения времени, методы распространения времени.
- Пульсары как новый астрономический эталон времени.
2. Редукции наблюдений
- Небесная сфера, основные точки и линии на ней.
- Системы сферических координат в астрономии.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
- Принципы определения координат небесных объектов: классические методы,
радиоинтерферометрия, лазерная локация.
- Учет прецессии, нутации, аберрации, параллакса и собственных движений звезд.
- Влияние атмосферы на наблюдения. Учет рефракции.
Определение расстояний, размеров и форм небесных тел.
- Суточный и годичный параллаксы.
- Земля как небесное тело. Фигура Земли.
- Зависимость ускорения силы тяжести от широты места.
Меридианная астрометрия.
- Основные инструменты меридианной астрометрии: пассажный инструмент,
вертикальный круг, меридианный круг.
- Принцип измерения координат в меридиане. Влияние ошибок инструмента на
точность определения экваториальных координат.
- Основное редукционное уравнение уравнение (формулы Майера, Бесселя,
Ганзена).
- Абсолютные методы определения прямых восхождений и склонений в меридиане
Определение нуль-пункта прямых восхождений из наблюдений Солнца.
- Относительные методы определения прямых восхождений и склонений в
меридиане.
Фотографическая астрометрия.
- Астрографы, фотографические камеры. Основные ошибки объектива
инструмента.
- Математические основы фотографической астрометрии.
- Определение экваториальных координат и относительных собственных движений
звезд фотографическим методом. Абсолютные собственные движения звезд.
Основы ПЗС-астрономии.
- Принцип действия ПЗС-приемника
- Калибровка ПЗС
- Астрометрические наблюдения с помощью ПЗС-приемника. ПЗС в режиме
сканирования.
Звездные каталоги.
- Случайные и систематические ошибки каталогов положений и собственных
движений звезд. Представление систематических разностей положений и
собственных движений звезд двух каталогов с помощью ортогональных функций.
- Процедура построения фундаментального каталога. Улучшение нуль-пунктов
фундаментального каталога. Фиктивное движение равноденствия.
- Характеристики основных фундаментальных каталогов: GC, N30, FK4, FK5, FK6 .
- Принципы построения сводных каталогов (каталоги AGK3R, SRS, BS).
- Характеристики фотографических каталогов: SAO, AGK3, PPM.
- Характеристики современных
наземных каталогов и обзоров (каталоги
HIPPARCOS, TYCHO2, USNO-B1.0, CAMC, UCAC1 и UCAC2, 2MASS, каталоги
SDSS, NOMAD, ASCC-2.5, PPMX, "Карта неба","Паломарский атлас").
Изучение вращения Земли.
- Теория Эйлера свободного вращения твердого тела.
- Прецессия и нутация оси вращения в пространстве.
- Свободное и вынужденное движение полюсов Земли. Влияние движения полюса
в теле Земли на определение широт, долгот и азимутов. Получение вариаций
широты методами астрометрии.
- Координаты полюса. Вековое движение полюса.
- Приливные деформации Земли. Числа Лява и методы их определения.
- Неравномерность вращения. Земли. Получение шкал Всемирного и
Эфемеридного времени из наблюдений. Вековое замедление скорости вращения
Земли.
9. Современные методы астрометрии.
- Методы определения координат и параметров вращения Земли в наземной
оптической астрометрии.
- Лазерные и доплеровские наблюдения ИСЗ. Системы GPS и ГЛОНАСС.
- Лазерная локация Луны.
- Радиолокационные наблюдения планет.
- Метод РСДБ в астрометрии. Основное редукционное уравнение РСДБ.
Определения экваториальных координат радиоисточников методом
РСДБ.
Система отсчета ICRS и ее реализация ICRF. Получение параметров вращения
Земли методом РСДБ.
10. Астрометрические космические проекты.
- Принципы космической астрометрии. Методы позиционных измерений с
помощью космических аппаратов. Цели и задачи ИСЗ HIPPARCOS.
- Устройство телескопа HIPPARCOS. Измерения и определение ориентации
спутника. Редукции измерений и получение астрометрических параметров.
- Уравнения для определения параметров ориентации и скорости взаимного
вращения двух систем отсчета. Определение ориентации и скорости вращения
осей каталога HIPPARCOS относительно ICRF (оптические наблюдения
радиозвезд, квазаров). Космические каталоги HIPPARCOS, TYCHO.
- Роль старых наземных каталогов при выводе собственных движений звезд
(каталоги ACT, FK6, Tycho-2).
- Космические проекты: DIVA, FAME, GAIA. Космическая интерферометрия
(проект SIM).
11. Фундаментальные постоянные. Стандарты (Соглашения) IERS.
III. НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА
1. Теория потенциала.
- Притяжение частицы телом произвольной формы.
- Потенциал двух тел произвольной формы.
2. Задача двух тел.
- Уравнения движения и их интегралы.
- Движение по эллипсу, гиперболе, параболе.
- Элементы орбит планет. Законы Кеплера.
- Уточнение 3-го закона Кеплера.
3. Методы определения орбит из наблюдений.
- Определение орбиты по трем наблюдениям.
- Методы улучшения орбит.
4. Возмущенное движение.
- Задача трех тел, понятие о задаче N тел.
- Ограниченная задача трех тел.
- Поверхности нулевой скорости, точки либрации.
- Задача Хилла.
5. Основы теории возмущений.
- Уравнения движения в оскулирующих элементах.
- Уравнения Лагранжа для оскулирующих элементов.
- Разложения пертурбационной функции (планетной функции, спутниковой
функции)
- Канонические элементы Делоне и Пуанкаре
- Вековые возмущения в движении больших планет.
6. Движение Луны, приливы. Солнечные и лунные затмения.
7. Методы определения масс небесных тел.
8. Уравнения поступательно-вращательного движения небесных тел. Стационарные
решения этих уравнений.
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ


















Небесная сфера
Горизонтальная система небесных координат
Экваториальные системы небесных координат
Эклиптическая и галактическая системы небесных координат
Эклиптика
Звездное время
Истинное и среднее солнечное время
Эфемеридное время
Юлианский период
Рефракция
Элементы орбиты
Законы Кеплера
Возмущенное движение
Астрономическая единица
Световой год
Парсек
Параллакс
Прецессия и нутация
Основная литература
К Части I.
1. Воронцов-Вельяминов Б.А.. Внегалактическая астрономия. Наука, М., 1978
2. Горбацкий В.Г., Введение в физику галактик и скоплений галактик. М. Наука 1986
3. Гоффмейстер К., Рихтер Г., Венцель В. Переменные звезды. М.: Наука, 1990.
4. Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии.
2-е изд. Наука, 1976. 392 с.
5. Засов А.В., Постнов К.А. Общая астрофизика. Век2, Фрязино. 2006. -496 с.
6. Каплан С.А.,.Пикельнер С.Б., Физика межзвездной среды. Наука, М., 1979
7. Куликовский П.Г. Звездная астрономия. М.: Наука, 1985.
8. Мартынов Д.Я., Курс общей астрофизики. Наука, М., 1988
9. Мартынов Д.Я., Курс практической астрофизики. Наука, М., 1977
10. Планетные экспедиции ХХ века, (В.И. Мороз и др. Космические исследования, т.40,
вып. 5, 2002)
11. Соболев В.В., Курс теоретической астрофизики. Наука, М., 1985
12. Теребиж В.Ю., Современные оптические телескопы. Физматлит, М., 2005
13. Христиансен У., Хегбом И. Радиотелескопы. М.: Мир, 1988.
К Частям II и III.
1. Абалакин В.К. Эфемеридная астрономия .
2. Бакулин П.И. Фундаментальные каталоги звезд (переизданное с дополнением Гуляева).
3. Блажко С.Н.. Курс практической астрономии. 4-е изд., М.: Наука, 1979
4. Губанов В. С., Финкельштейн А. М., Фридман П. А. Введение в радиоастрометрию, М.:
Наука, 1983. - 280 с.
5. Дейч А.Н.. Основы фотографической астрометрии (Курс астрофизики и звездной
астрономии), 1973
6. Жаров В.Е. Сферическая астрономия Век2, 2006
7. Киселев А. А. Теоретические основания фотографической астрометрии. М.: Наука, 1989.
- 264 с.
8. Ковалевский Ж., Современная астрометрия, М.: 2004, 480 с.
9. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии. -М.: Едиториал УРСС, 2004,544 с.
10. Куликов К.А.. Сферическая астрономия.
11. Маррэй К. Э. Векторная астрометрия. Киев: Наук. думка, 1986. - 328 с.
12. Мориц Г., Мюллер А. Вращение Земли: Теория и наблюдения. Киев: Наук. думка, 1992. 512 с.
13. Мюррей К.Д., Дермот С.Ф., Динамика Солнечной системы, М.: Наука, 2009 (Murray C.D,
Dermott S.F. Solar System Dynamics. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2000)
14. Подобед В.В., Нестеров В.В.. Общая астрометрия, М. 1983
15. Подобед В.В. Фундаментальная астрометрия (второе издание)
16. Секен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда, М.: Мир, 1978.
17. Субботин М.Ф. Курс небесной механики
Дополнительная литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
Горбацкий В.Г.. Введение в физику галактик и скоплений галактик.
Гоффмейстер К., Рихтер Г., Венцель В. Переменные звезды. М.: Наука, 1990
Губанов В. С. Обобщенный метод наименьших квадратов. Теория и применение в
астрометрии. СПб.: Наука, 1997. - 318 с.
Каплан А.С. Физика звезд. М.: Наука, 1974, 248 с.
Каплан С.А., Пикельнер С.Б.. Физика межзвездной среды. Наука, М., 1979
Каула У. Спутниковая геодезия. М.: Мир, 1970. - 172 с.
Кинг-Хили Д. Теория орбит искусственных спутников в атмосфере. М.: Мир, 1966. - 190 с.
Ленг К. Астрофизические формулы. М.: Мир, 1978, т. 1-2
Теребиж В.Ю.. Современные оптические телескопы. Физматлит, М., 2005
Уокер. Астрономические наблюдения, М: Мир, 1990
Чернин А.Д. Космология: Большой Взрыв, Век 2, 2005 , 64 с.
Шкловский И.С. Звезды: их рождение, жизнь и смерть. М.: Наука, 1984, 368 с.
Щеглов П.В. Проблемы оптической астрономии. М.: Наука, 1986.
The HIPPARCOS and TYCHO catalogues. V.1. Introduction and Guide to data. ESA, 1997.
Walter H.G., Sovers O.J., Astrometry of Fundamental Catalogues. Springer, 2000
R.Wielen Principles of ststistical astrometry. A&A 1997. 325. 367-382.
Wielen R, Schwan H, Dettbarn C, Lenhardt H, Jahrei H, Jahrling R. Sixth Catalogue of
Fundamental Stars (FK6). Part I: Basic Fundamental Stars with Direct Solutions.// Veroff.
Astron. Rechen-Inst. Heidelberg. 1999. N 35. 209p.
Carlsberg Meridian Catalogue La-Palma NN 1-14.
The Second US Navel Observatory CCD astrograph catalog (UCAC2). ArXiv:astro-ph/0403060
v.1. 2 Mar 2004.
The two micron all sky survey (2MASS) A.J. 2006.131.1163-1183.
Asrtometric calibration of the SLON digital sky survey. A.J. 2003.125.1559-1579
Вступительный экзамен предполагает ответы на три вопроса (один из Части I и два из Частей II
и III) и знание определений основных понятий.