高等天文学

课程编码：280223070400P1001 英文名称：Advanced Astronomy-Rethinking Astronomy 课时：60 学分：3.00 课程属性：学科核心课 主讲教师：袁啟荣等

本课程介绍现代天文学中不同层次的天体的观测特征以及 与之相连的天体物理概念，以教师讲授引导、学生团组学习和课 堂展示为主，辅之学生课后团组讨论。在覆盖各种天体的观测的 同时，强调对天文现象的物理解释和对宇宙的理解角度，并着力 培养独立调研及科学合作的能力。本课程为天文学各专业研究生 的学科基础课，也可作为空间科学等相关专业研究生的选修课。

高等数学、英语、基础物理等

第一章 高等天文学简介 3学时 袁啟荣
第1节 高等天文学课程简介
第2节 认识星空的历程
第3节 观测和解读宇宙信息
第二章 太阳系模型与比较行星学 3学时 袁啟荣
第1节 太阳系尺度的建立
第2节 组成、类地行星与类木行星
第3节 行星际物质、太阳风粒子、边界
第三章 地球、月亮和地月系统 3学时 袁啟荣
第1节 地球内部、磁层、地质活动、大气
第2节 温室效应和全球变暖、地质记录
第3节 月球结构、月面环形山和表面成分、冰
第4节 地月系统的形成：观测、理论与检验
第四章 类地行星 3学时 袁啟荣
第1节 水星性质、对水星的探测
第2节 金星大气、不可逆温室效应
第3节 火星四季、风暴、水、微生物？
第4节 什么决定了类地行星的演化史
第五章 类木行星：木星、土星、天王星和海王星 3学时 袁啟荣
第1节 木星结构、磁场、大气与云层、尘埃光环、卫星的冰地质学
第2节 土星结构、大气、冰粒光环、卫星大气
第3节 天王星、海王星的大气、内部结构与磁层、光环、卫星系统
第六章 太阳系的碎片 我们起源的关键 3学时 袁啟荣
第1节 小行星带、近地小行星
第2节 彗星观测、结构、水
第3节 库柏带与奥尔特星云
第4节 流星、陨石、来自火星
第5节 太阳系形成理论
第七章 系外行星 4学时 袁啟荣
第1节 不同探测方法的困难、选择效应
第2节 系外行星性质和宜居性
第3节 系外行星大气研究方法与进展
第八章 太阳和恒星 4学时 季海生
第1节 太阳能源、内部结构、对流层与米粒组织
第2节 历史观测、活动性、磁场、磁流发电机
第3节 日震、中微子探测内部结构
第4节 附近的恒星、光度与视亮度
第5节 恒星分类与温度、大小、质量等基本量测量
第6节 巨星、矮星、赫罗图
第九章 星际介质和恒星形成 4学时 季海生
第1节 认识星际：从真空到弥漫着气体和尘埃
第2节 发射星云和暗尘埃云的原理
第3节 不同组分及探测：中性氢、21厘米线、分子
第4节 不同形态共存、加热与冷却
第5节 恒星形成区、分子云不同形态、探测
第6节 星云塌缩与金斯判据、旋转、磁场影响
第7节 原恒星演化、早期恒星、盘、外流、观测证据
第十章 恒星结构与演化 3学时 季海生
第1节 如何得到稳定的恒星
第2节 能量如何向外转移
第3节 恒星大气、检验元素合成
第4节 太阳、低质量、大质量恒星的演化路径
第5节 星团、双星中的恒星演化
第6节 等龄线、测龄、测距
第十一章 恒星生命的终点 3学时 季海生
第1节 小质量恒星的死亡之旅：行星状星云、白矮星
第2节 大质量恒星的壮丽结局：核塌缩超新星
第3节 超新星分类、碳爆发超新星、Ia超新星测距
第4节 爆发式元素合成
第十二章 致密天体 奇特的物质状态 3学时 季海生
第1节 新星、白矮星、简并物质状态方程与结构
第2节 脉冲星、中子星、引力红移、中子双星、引力波辐射
第3节 X射线双星、黑洞、质量分布
第4节 黑洞附近的空间旅行
第十三章 银河系 3学时 季海生
第1节 银河系测绘、结构、旋臂、密度波
第2节 旋转曲线、暗物质、恒星级暗物质
第3节 银河系中心黑洞
第十四章 星系动物园 3学时 袁啟荣
第1节 星系形态的哈勃分类、空间分布、哈勃定律
第2节 活动星系核与类星体、中央引擎、统一模型
第3节 红移巡天、类星体吸收线、大尺度宇宙
第4节 引力透镜、暗物质地图
第十五章 星系团与暗物质 3学时 袁啟荣
第1节 星系团的质量、可见质量、气体、暗物质
第2节 星系碰撞、星爆星系
第3节 星系形成、并合、产生哈勃序列
第4节 星系与黑洞共同演化
第十六章 宇宙的膨胀与命运 3学时 袁啟荣
第1节 宇宙学原理、宇宙膨胀的证据：哈勃退行、微波背景辐射
第2节 广义相对论、空间几何、宇宙的结局
第3节 宇宙密度、加速膨胀、暗能量
第4节 宇宙的组成、年龄
第十七章 回到时间的起源 3学时 袁啟荣
第1节 最初三分钟：基本力、基本粒子、原子核、原子、冻结
第2节 暴涨宇宙、可能检验
第3节 结构形成、微波背景检验、重子声波振荡
第十八章 学生展示 3学时 袁啟荣
第1节 学生展示
第十九章 期末考试 3学时 袁啟荣
第1节 期末考试

袁啟荣，南京师范大学物理科学与技术学院教授、博士生导师；国际天文联合会（IAU）会员、中国天文学会理事；曾任江苏省天文学会副理事长，曾入选江苏省青蓝工程“优秀中青年骨干教师”和“优秀中青年学术带头人”。2013-2022年受聘为教育部高校天文类教学指导委员会委员，目前是全国天文学名词委员会委员。在国内外专业期刊上发表学术论文100余篇，多次主持国家自然科学基金项目，多次作为核心成员参加国家973项目和国家自然科学基金重点项目。研究方向是星系的形成和演化。

季海生，紫金山天文台“太阳活动的多波段观测研究团组”首席研究员、博士生导师。美国新泽西理工大学大熊湖天文台客座研究教授。季海生主要致力于利用观测和模拟研究太阳活动、发展新的观测手段和在我国西部寻找优良的太阳观测台址。利用自身的地面观测并联合空间观测在太阳物理领域取得了一些获国际同行广泛认可的进展，其中包括：1) 观测并命名了“失败的暗条爆发(2003)”;2) 观测并命名了“扭缠耀斑环的塌缩(2004，2006)”;3) 得到太阳在1083纳米波段的新面孔，并由此发现加热日冕能量超精细源区(2012)等。主持国家基金委多项研究项目，发表了多篇审稿论文，获2012年度中国十大天文进展。热心中小学科普教育。