星系动力学
课程编码：070401M04003H
英文名称：Galactic Dynamics
课时：60
学分：3.00
课程属性：专业核心课
主讲教师：陈大明等
教学目的要求
本课程应用牛顿运动定律和万有引力定律研究星系的势分布、各种引力势中的恒星轨道、无碰撞Boltzmann方程、分布函数、无碰撞系统的稳定性、盘动力学等，要求学生掌握和熟练运用势理论、恒星轨道理论和无碰撞Boltzmann方程，理解盘动力学等内容。星系动力学课程解答习题是关键和难点，习题的设计既是为了检验学生对概念的掌握情况和数学计算能力，也是为了直接衔接科研中遇到的实际问题。因此每次课程都会有适当数量和难度的习题要求学生解答。
预修课程
矢量分析、数学物理方法、理论力学、统计物理、流体力学
大纲内容
第一章 绪论 3.0学时
第1节 宇宙学简介
第2节 无碰撞系统和驰宇时标
第二章 势论 12.0学时
第1节 势的一般理论和球对称系统
第2节 扁平系统的势-密度对、多极展开
第3节 椭球坐标系和同形体、椭球体的势
第4节 盘的势
第三章 恒星轨道 21.0学时
第1节 分析力学简介
第2节 静态球对称势、截面法、轴对称势
第3节 本轮近似、平面非轴对称势
第4节 二维转动势、弱棒
第5节 Hamilton-Jacobi理论
第6节 角度-作用量变量I ：二维谐振子和球对称情况
第7节 角度-作用量变量II：Stackel势、本轮近似和非转动棒
第四章 无碰撞系统的平衡 12.0学时
第1节 无碰撞Bolzmann方程和Jeans定理
第2节 分布函数
第3节 给定分布的球对称系统和轴对称系统
第4节 Jeans方程和位力方程
第五章 无碰撞系统的稳定性 9.0学时
第1节 均匀系统的响应
第2节 恒星系统响应的一般理论
第3节 能量原理和久期稳定性
第六章 盘动力学与旋涡结构简介 3.0学时
第1节 旋臂的几何
第2节 逆-旋涡定理
第3节 旋臂矩所致角动量输运
第4节 紧卷旋臂的色散关系
第5节 较差自转盘的局部稳定性
参考书
课程教师信息
陈大明，国家天文台研究员