УТВЕРЖДАЮ
Декан физико-технического
факультета А.Е. Давлетов __________ «______»___________________2014 г.
ПРОГРАММА
ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА БАКАЛАВРИАТА
ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ «5В061100 –Астрономия»
АЛМАТЫ2014
Программа комплексного экзамена разработана экспериментальной образовательной программы специальности 5В061100– астрономия д.ф.-м.н., профессором З.Ж.Жанабаевым, к.ф.-м.н., и.о. доцентом Бейсебаевой А.С., к.ф.-м.н., ст.преподавателем Изтлеуовым Н.
Программа рассмотрена на заседании кафедры физики твердого тела и нелинейной физики
Протокол № __ от «__» _______________ 20___ г.
Зав.кафедрой ФТТиНФ ____________________Приходько О.Ю.
Одобрено на заседании методбюро факультета
Протокол №__ от «___» _______________ 20___г.
Председатель методбюро ______________ Габдуллина А.Т.
Программа утверждена на Ученом Совете факультета от «___» ______2014г.
Ученый секретарь ____________________ Джумагулова К.Н.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Освоение образовательной программы бакалавриата по специальности «5В061100 – астрономия», в соответствии с экспериментальной образовательной программой завершается государственном экзаменом. К государственному экзамену допускаются студенты завершившие образовательный процесс в соответствии с требованиями рабочего учебного плана и учебных программ бакалавриата.
Государственный экзамен проводится в сроки указанные в академическом календаре и рабочих учебных планах по специальности, не позднее чем за 1 месяц до защиты дипломных работ.
Государственный экзамен включает дисциплины обязательного компонента цикла базовых и профилирующих дисциплин образовательных программ бакалавриата.
Студент успешно сдавший государственный экзамен допускается к защите дипломной работы.
Студенты получившие неудовлетворительную оценку пересдают государственный экзамен только в период следующей итоговой аттестации.
Общий пречень дисциплины и количество кредитов:
1. Механика – 3кр;
2. Aстрометрия – 3 кр;
3. Общая астрономия – 3 кр;
4. Основы астрофизики – 3 кр;
1.Основные требования к содержанию базовой дисциплины:
Студент должен знать: современные экспериментальные, теоретические и численные методы исследования.Системы координат, понятие времени, кинематика материальной точки и твердого тела, динамика материальной точки, движение системы материальных точек, законы сохранения, динамика твердого тела, динамика тел переменной массы, столкновения, преобразования Лоренца, колебательное движение, механика жидкостей и газов, волны в сплошной среде и элементы акустики. Определение физических констант опытным путем, проверка законов сохранения: импульса, момента импульса, энергии; статистические методы, распределение Максвелла, кинематические характеристики молекулярного движения, давление и температура, распределение Больцмана, броуновское движение, первое начало термодинамики, второе начало термодинамики, реальные газы и жидкости, процессы переноса. Определение физических констант опытным путем, проверка физических законов, определение физических характеристик тел. Постоянное электрическое поле, диэлектрики, постоянный электрический ток, электропроводность, стационарное магнитное поле, магнетики, электромагнитная индукция, уравнение Максвелла. Определение физических констант опытным путем: число Фарадея, отношение заряда электрона к его массе; определение физических характеристик тел, проверка физических законов: закон Ома, Джоуля-Ленца и др.
2.Основные требования к содержанию профилирующих дисциплин:
Студент должен знать: Системы небесных координат. Системы измерения времени и календарь. Влияние атмосферы Земли на условия наблюдений. Законы Кеплера и движение планет. Определение масс, размеров, формы небесных тел и расстояний до них. Методы анализа излучения звезд. Телескопы и приемники излучения для различных диапазонов спектра. Солнечная активность. Большие планеты солнечной системы. Спектры и светимости звезд. Наша Галактика. Звездные скопления. Вращение и масса Галактики. Межзвездная пыль, газ и космические лучи. Типы галактик, их стpоение и физические хаpактеpистики. Активность ядеp галактик и квазаpы. Пpостpанственное pаспpеделение и эволюция галактик. Модели одноpодной изотpопной Вселенной. Межзвездная среда. Различные наблюдаемые состояния межзвездного газа. Межзвездное магнитное поле. Космические лучи. Синхротронное радиоизлучение. Джинсовская неустойчивость. Условия гравитационного сжатия облака и его фрагментации. Главная Последовательности (ГП). Газопылевые диски. Источники энергии звезд. Образование тяжелых элементов. Вырожденные звезды. Связь между массой и радиусом, предельная масса звезд. Нейтронные звезды. Пульсары. Нестационарные и двойные звезды. Двойные звезды. Новые звезды. Сверхновые звезды. Остатки Сверхновых и их наблюдения. Солнце как звезда. Состав и структура галактик различных типов. Спиральные ветви и звездообразование. Наблюдения объектов с большим красным смещением и эволюция галактик. Квазары.
3.Перечень вопросов для подготовки к государственному экзамену по базовой дисциплине:
МЕХАНИКА
1. Системы координат. Описание перемещения, скорости и ускорения материальной точки в векторной и координатной формах. Средние и мгновенные скорость и ускорение. Формулы кинематики равнопеременного движения.
2. Движение точек по окружности. Вектор элементарного углового перемещения. Векторы угловой скорости и углового ускорения. Векторная связь линейной и угловой скорости. Тангенциальное и нормальное ускорения при движении по плоской траектории.
3. Инерциальные системы отсчёта. Преобразования Галилея и их инварианты. Классический закон сложения скоростей.
4. Принцип относительности. Принцип постоянства скорости света. Преобразования Лоренца.
5. Силы и взаимодействия в природе. Масса, сила, импульс тела. Три закона Ньютона.
6. Импульс системы материальных точек. Закон сохранения импульса изолированной системы. Система центра масс.
7. Момент импульса и момент силы. Уравнение моментов для частицы и для системы материальных точек. Закон сохранения момента импульса изолированной системы.
8. Закон всемирного тяготения. Законы Кеплера для движения планет Солнечной системы.
9. Вращение твёрдого тела относительно неподвижной оси. Момент инерции тела относительно оси. Теорема Гюйгенса-Штейнера. Уравнение динамики вращательного движения.
10. Физический маятник. Вывод формулы для периода колебаний физического маятника.
11. Кинетическая энергия поступательного, вращательного и плоского движения твёрдого тела.
12. Работа силы. Потенциальные и непотенциальные силы. Потенциальная энергия и её нормировка. Закон сохранения энергии.
13. Соотношение между энергией и импульсом релятивистской частицы. Соотношение между массой и энергией покоя. Энергия связи. Дефект массы.
14. Неинерциальные системы отсчёта и силы инерции. Проявление сил инерции на Земле.
15. Деформации в твердых телах. Закон Гука. Модуль Юнга. Энергия упругих деформаций.
16. Закон Бернулли для стационарного течения идеальной жидкости.
17. Стационарное течение вязкой жидкости в круглой трубе. Формула Пуазейля.
18. Законы гармонических и затухающих колебаний.
19. Вынужденные колебания. Резонанс.
20. Эффект Доплера для волн в сплошной среде.
Литература
Основная:
1. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М., "Высшая школа", 1986, 320 с.
2. Стрелков С.П. Механика. М., "Наука", 1975, 559 с.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Том I. Механика. М., "Наука", 1989, 567 с.
4. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. М., "Наука", 1988, 416 с.
Дополнительная:
1. Киттель Ч., Найт У., Рудерман М. Механика. М., "Наука", 1971, 479 с.
2. Джанколи Д. Физика. Т. 1. М., "Мир", 1989, 653 с.
3. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т.1., Т.2. М., "Мир", 1976, 439 с.
4. Савельев И.В. Курс физики. Том 1. Механика. Молекулярная физика. М., "Наука", 1989, 350 с.
5. Хайкин С.Э. Физические основы механики. М., "ФМ", 1962, 772 с.
6. Крауфорд Ф. Волны. М., "Наука", 1974, 527 с.
7. Биченков Е.И., Тельнов В.И. Лекции по теории относительности. Учебное пособие., “Новосибирский государственный университет”, Новосибирск, 1995, 62 с.
8. Тейлор Э.Ф., Уилер Дж.А. Физика пространства - времени. М., “Мир”, 1971.
9. Козел С.М., Рашба Э.И., Славатинский С.А. Сборник задач по физике. М., "Наука", 1978, 191 с.
10. Бабаджан Е.И. и др. Сборник качественных вопросов и задач по общей физике. М., "Наука", 1990, 396 с.
11. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М., "Наука", 1990, 380 с.
12. Воробьев И.И. Теория относительности в задачах. М., "Наука", 1989, 174 с.
13. Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика в примерах и задачах. М., "Наука", 1989, 462 с.
14. Меледин Г.В. Физика в задачах. М., "Наука", 1989, 270 с.
15. Задачи по физике. Под. ред. Савченко О.Я. М., "Наука", 1988, 415 с.
16. Тарасов Л.В., Тарасова А.Н. Вопросы и задачи по физике. М., "Высшая школа", 1990, 256 с.
Перечень вопросов для подготовки к государственному экзамену
по профилирующим дисциплинам:
ОБЩАЯ АСТРОНОМИЯ
1. Предмет астрономии. Видимые положения светил. Основные элементы небесной сферы.
2. Горизонтальная, экваториальная и эклиптические системы координат на небесной сфере.
3. Восходы, заходы и кульминация светил. Звездное и солнечное время.
4. Годичное движение Солнца. Эклиптика.
5. Основные конфигурации планет. Особенности в движениях нижних и верхних планет.
6. Системы строения мира Птолемея и Коперника.
7. Уравнение синодического движения.
8. Законы Кеплера. Определение расстояний в астрономии.
9. Закон всемирного тяготения.
10. Элементы теории потенциала и небесной механики. Потенциальная энергия и теорема вириала
11. Основные понятия астрофотометрии.Звездные величины.
12. Основы спектрального анализа.
13. Спектральная классификация звезд. Диаграмма Герцшпрунга-Рессела
14. Двойные звезды.
15. Новые и сверхновые звезды.
16. Солнце как звезда. Общие сведения. Спектр и химический состав Солнца.
17. Белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры.
18. Состав и структура галактик различных типов. Классификация галактик Хаббла.
19. Классификация скоплений галактик. Квазары.
20. Решение Фридмана. Критическая плотность.
Литература
Основная:
1. Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. –М: Наука, 1983.
2. Дагаев М.М., Демин В.Г., Климшин И.А., Чаругин В.М. Астрономия. –М: Просвещение, 1983.
3. Воронцов-Вельяминов Б.А. Сборник задач и практических упражнений по астрономии. –М: Наука, 1972.
Дополнительная:
1. Климшин И.А. Астрономия наших дней. –М: Наука, 1986.
2. Иванов В.В., Кривов А.В., Денисенков П.А. – Парадоксальная Вселенная. -СПб: Изд-во СПбГУ, 1997.
3. Сюняев Р.А. (ред.) – Физика космоса. -М.: Сов. энциклопедия, 1986.
4. Chaіsson E., McMіllan S. – Astronomy Today. Prentіce Hall, 1997.
5. Генкин И.Л., Ахметов Е.А. Астрономия. -Алма-Ата: Қазақ университеті, 1981
ОСНОВЫАСТРОФИЗИКИ
1. Пространственно-временные масштабы в астрофизике
2. Тормозное излучение
3. Синхротронное излучение
4. Основы спектрального анализа
5. Доплеровское смещение спектральных линий
6. Телескопы и приемники излучения: Оптические телескопы и приемники
7. Радиотелескопы
8. Рентгеновские телескопы и детекторы
9. Межзвездная среда: Физические особенности разреженной космической плазмы
10. Проблема происхождения и ускорения космических лучей сверхвысоких энергий
11. Звезды. Общие характеристики
12. Теорема вириала для звезды
13. Ядерные реакции в звездах
14. Особенности ядерных реакций в звездах
15. Физические условия в недрах и строение звезд
16. Спектральная классификация звезд
17. Диаграмма спектр-светимость
18. Белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры.
19. Солнце. Общие характеристики. Спектр и химический состав Солнца
20. Радиоизлучение Солнца.
Литература
Основная:
1. Постнов К.А. Лекции по общей астрофизике для физиков. – М: МГУ, 2001.
2. Бочкарев Н.Г. Основы физики межзвездной среды. – М: Изд. МГУ, 1992.
3. Липунов В.М. Астрофизика нейтронных звезд. - М.: Наука, 1987.
4. Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. – М: Наука, 1979
5. Липунов В.М. Астрофизика нейтронных звезд. - М: Наука, 1987
6. Шапиро C., Тьюколски С. Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды. В 2-х частях. Т.2. Гл. 16. - М.: Мир, 1985.
7. Ранцини Ж. Космос. Сверхновый атлас Вселенной.–М: Эксмо, 2005.-216с
Дополнительная:
1. Сюняев Р.А. (ред.) – Физика космоса. - М.: Сов. энциклопедия, 1986.
2. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. - М.: Наука,1979
3. Ливитин Е.П. Физика Вселенной. - М.: Наука,1979
4. Гуревич Л.Э., Чернин А.Д. Введение в космогонию. –М.: Наука,1976
5. https://www.sai.msu.ru
6. www.astronet.ru
7. https://astra.prao.psu.ru
АСТРОМЕТРИЯ
1 Предмет основы астрометрии, ее основные задачи, понятия и методы
2 Элементы сферической геометрии: основные понятия, сферическая система координат, основные формулы сферической тригонометрии.
3 Небесная сфера, ее основные круги и точки.
4 Горизонтальная система координат.
5 Экваториальные системы координат.
6 Эклиптическая система координат.
7 Галактическая система координат.
8 Параллактический треугольник, преобразование координат из одной системы в другую.
9 Суточное вращение небесной сферы на разных географических широтах.
10 Кульминация, восход и заход светил
11 Восходы и заходы Солнца, сумерки, белые ночи
12 Форма Земли: геоид, средние земные эллипсоиды, местные референц-эллипсоиды.
13 Астрономическая, геодезическая и геоцентрическая системы географических координат.
14 Понятие о барицентрической и земной системе координат.
15 Прецессия и нутация.
16 Лунно-солнечная прецессия.
17 Прецессия от планет.
18 Следствия прецессионного движения земной оси
19 Движение полюсов Земли по ее поверхности.
20 Неравномерность вращения Земли
Литература
Основная:
1) Жаров В.Е. Сферическая астрономия – М., 2002.
2) Б.А. Воронцов-Вельяминов – Сборник задач и упражнений по астрономии. М., Физматгиз, 1963. – 260с.
3) Ковалевский Ж. Современная астрометрия – М. Век-2, 2004. – 480 с.
4) Кононович Э.В., Мороз В.И. - Общий курс астрономии. М.,УРСС, 2001. – 544с
5) Дагаев М.М Сборник задач по астрономии – М., 1980.
6) Дагаев М.М Лабораторный практикум.– М., 1980.
7)
Дополнительная:
14 П.И. Бакулин, Э.В. Кононович, В.И. Мороз - Курс общей астрономии. М., Наука, 1983. - 560с.
15 С.Н. Блажко - Курс практической астрономии. М. Наука, 1979
16 Машонкин Л.И., Сулейманов В.Ф. Задачи и упражнения по общей астрономии – Казань, КГУ, 2002.
17 Подобед В.В., Нестеров В.В. Общая астрометрия - М., Физматгиз, 1983.
18 ESA - The HIPPARCOS and TYCHO catalogues-VI. Introduction and Guide to data, 1997 (сеть “Интернет”)
19 J. Kovalevsky – Modern Astrometry. Berlin: Springer, 1995
20 Иванов В.В., Кривов А.В., Денисенков П.А. Парадоксальная Вселенная. 175 задач по астрономии - С-Пб., СПбГУ, 1997.
21 https://www.sai.msu.ru
22 www.astronet.ru
23 https://astra.prao.psu.ru
ПРИЛОЖЕНИЯ 1
Экзамениационные вопросы
Механика
1. Объясните системы координат. Как описываются перемещения, скорости и ускорения материальной точки в векторной и координатной формах? Средние и мгновенные скорость и ускорение. Формулы кинематики равнопеременного движения.
2. Объясните движение точек по окружности. Вектор элементарного углового перемещения. Векторы угловой скорости и углового ускорения. Векторная связь линейной и угловой скорости. Тангенциальное и нормальное ускорения при движении по плоской траектории.
3. Что такое инерциальные системы отсчёта? Преобразования Галилея и их инварианты. Классический закон сложения скоростей.
4. Объясните принцип относительности. Принцип постоянства скорости света. Преобразования Лоренца.
5. Какие силы и взаимодействия в природе? Масса, сила, импульс тела. Три закона Ньютона.
6. Расскажите импульса системы материальных точек. Закон сохранения импульса изолированной системы. Система центра масс.
7. В чем различие момента импульса и момента силы. Уравнение моментов для частицы и для системы материальных точек. Закон сохранения момента импульса изолированной системы.
8. Определите закон всемирного тяготения. Законы Кеплера для движения планет Солнечной системы.
9. Объясните вращение твёрдого тела относительно неподвижной оси. Момент инерции тела относительно оси. Теорема Гюйгенса-Штейнера. Уравнение динамики вращательного движения.
10. Что такое физический маятник? Вывод формулы для периода колебаний физического маятника.
11. Какова кинетическая энергия поступательного, вращательного и плоского движения твёрдого тела?
12. Объясните работу силы. Потенциальные и непотенциальные силы. Потенциальная энергия и её нормировка. Закон сохранения энергии.
13. Какое соотношение между энергией и импульсом релятивистской частицы? Соотношение между массой и энергией покоя. Энергия связи. Дефект массы.
14. Что ткое неинерциальные системы отсчёта и силы инерции? Проявление сил инерции на Земле.
15. Какие деформации в твердых телах? Закон Гука. Модуль Юнга. Энергия упругих деформаций.
16. Объясните закон Бернулли для стационарного течения идеальной жидкости.
17. Какое стационарное течение вязкой жидкости в круглой трубе? Формула Пуазейля.
18. Раскройте законы гармонических и затухающих колебаний.
19. Что такое вынужденные колебания? Резонанс.
20. Расскажите про эффект Доплера для волн в сплошной среде.
Общая астрономия
1. Дайте понятие на предмет астрономии. Видимые положения светил. Основные элементы небесной сферы.
2. Объясните горизонтальную, экваториальную и эклиптическую системы координат на небесной сфере.
3. Расскажите о Восходах, заходах и кульминациях светил. Звездное и солнечное время.
4. Какое годичное движение Солнца? Эклиптика.
5. Какие основные конфигурации планет? Особенности в движениях нижних и верхних планет.
6. Определите системы строения мира Птолемея и Коперника.
7. Каково уравнение синодического движения?
8. Объясните законы Кеплера. Определение расстояний в астрономии.
9. Объясните закон всемирного тяготения.
10. Какие элементы теории потенциала и небесной механики? Потенциальная энергия и теорема вириала
11. Основные понятия астрофотометрии.Звездные величины.
12. Каковы основы спектрального анализа?
13. Расскажите о спектральных классификациях звезд. Диаграмма Герцшпрунга-Рессела
14. Что такое двойные звезды?
15. Что такое новые и сверхновые звезды?
16. Откройте смысл: Солнце как звезда. Общие сведения. Спектр и химический состав Солнца.
17. Определите белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр.
18. Каковы состав и структура галактик различных типов. Классификация галактик Хаббла?
19. Какая классификация скоплений галактик? Квазары.
20. Напишите решения Фридмана. Критическая плотность.
Основы астрофизики
1. Какие пространственно-временные масштабы в астрофизике?
2. Что такое тормозное излучение?
3. Что такое синхротронное излучение?
4. Каковы основы спектрального анализа.
5. Расскажите о Доплеровского смещения спектральных линий.
6. Объясните про телескопов и приемниках излучения: Оптические телескопы и приемники
7. Что такое радиотелескопы?
8. Какие различия у рентгеновских телескопов и детекторов?
9. Что такое межзвездная среда? Физические особенности разреженной космической плазмы.
10. Какова проблема происхождения и ускорения космических лучей сверхвысоких энергий?
11. Что такое звезды? Общие характеристики
12. Определите теорему вириала для звезды.
13. Определите ядерных реакции в звездах.
14. Какие особенности ядерных реакций в звездах?
15. Физические условия в недрах и строение звезд.
16. Расскажите о спектральных классификациях звезд.
17. Постройте диаграмму спектр-светимость
18. Определите белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр.
19. Что такое Солнце? Общие характеристики. Спектр и химический состав Солнца.
20. Объясните радиоизлучения Солнца.
Астрометрия
21 Предмет основы астрометрии, ее основные задачи, понятия и методы
22 Элементы сферической геометрии: основные понятия, сферическая система координат, основные формулы сферической тригонометрии.
23 Небесная сфера, ее основные круги и точки.
24 Горизонтальная система координат.
25 Экваториальные системы координат.
26 Эклиптическая система координат.
27 Галактическая система координат.
28 Параллактический треугольник, преобразование координат из одной системы в другую.
29 Суточное вращение небесной сферы на разных географических широтах.
30 Кульминация, восход и заход светил
31 Восходы и заходы Солнца, сумерки, белые ночи
32 Форма Земли: геоид, средние земные эллипсоиды, местные референц-эллипсоиды.
33 Астрономическая, геодезическая и геоцентрическая системы географических координат.
34 Понятие о барицентрической и земной системе координат.
35 Прецессия и нутация.
36 Лунно-солнечная прецессия.
37 Прецессия от планет.
38 Следствия прецессионного движения земной оси
39 Движение полюсов Земли по ее поверхности.
20.Неравномерность вращения Земли