Univerzitetni študij 1. stopnje Fizika
Astronomska opazovanja
Zgodovinski uvod: osnove koledarja, mrki, oblika, velikost in razdalje Zemlje, Lune in Sonca, razdalje v Osončju, spreminjanje hitrosti vrtenja Zemlje, prestopna sekunda.
Orientacija po nebu: koncept nebesne krogle, izreki za krogelni trikotnik, izračun višine in azimuta, trenutka vzhoda/zahoda, kulminacije, časa nad obzorjem, uvedba zvezdnega časa, popravki: lom, aberacija, precesija, paralaksa, lastno gibanje.
Navidezno gibanje Sonca: koordinate, pravi in srednji Sončev čas, obsevanost, nastop letnih časov.
Astronomski teleskopi: leča, zrcalo, sestavljanje 2 elementov, tipi teleskopov, zbiralna moč, velikost slike, svetlost slike, globinska ostrina, povečava, postavitve teleskopov.
Digitalni detektorji: njihova velikost, prezentacije slik, fotometrični filtri.
Astronomske magnitude: navidezna in absolutna magnituda, osnovna obdelava fotometričnih opazovanj.
Osnove astronomske spektroskopije: spektrograf, merljive količine.
Orientacija po nebu: koncept nebesne krogle, izreki za krogelni trikotnik, izračun višine in azimuta, trenutka vzhoda/zahoda, kulminacije, časa nad obzorjem, uvedba zvezdnega časa, popravki: lom, aberacija, precesija, paralaksa, lastno gibanje.
Navidezno gibanje Sonca: koordinate, pravi in srednji Sončev čas, obsevanost, nastop letnih časov.
Astronomski teleskopi: leča, zrcalo, sestavljanje 2 elementov, tipi teleskopov, zbiralna moč, velikost slike, svetlost slike, globinska ostrina, povečava, postavitve teleskopov.
Digitalni detektorji: njihova velikost, prezentacije slik, fotometrični filtri.
Astronomske magnitude: navidezna in absolutna magnituda, osnovna obdelava fotometričnih opazovanj.
Osnove astronomske spektroskopije: spektrograf, merljive količine.
Astronomija 1
Sonce kot tipična zvezda: masa Zemlje in Sonca, njuna povprečna gostota, izsev, efektivna temperatura, površinski težnostni in rotacijski pospešek.
Struktura Soncu podobnih zvezd: hidrostatično ravnovesje, dinamični čas, središčni tlak in temperatura, utemeljitev privzetka idealnega plina, politropni model, virialni teorem, termični čas, prozornost snovi, ocena proste poti fotonov, sevalni in konvekcijski prenos energije.
Starost zvezd: primer Zemlje in Sonca, jedrske reakcije, njihova stabilnost in nuklearni čas, odvisnost izseva od mase za Soncu podobne zvezde, Eddingtonov izsev.
Razvoj zvezd: nastanek in Jeansova masa, faza orjakinj, končne faze razvoja, odvisnost razvoja od mase.
Opazovanje razvoja: Hertsprung-Russellov diagram, zvezdne kopice, merjenje razdalj, spektri kemijskih elementov v zvezdnih atmosferah v odvisnosti od temperature, kemične sestave, radialne hitrosti in težnostnega pospeška, prekrivalne spektroskopske dvojne zvezde, opazovanje končnih stopenj razvoja zvezd.
Medzvezdni prostor: absorpcija v plinu in prahu, vrste meglic, opazljive lastnosti.
Struktura Soncu podobnih zvezd: hidrostatično ravnovesje, dinamični čas, središčni tlak in temperatura, utemeljitev privzetka idealnega plina, politropni model, virialni teorem, termični čas, prozornost snovi, ocena proste poti fotonov, sevalni in konvekcijski prenos energije.
Starost zvezd: primer Zemlje in Sonca, jedrske reakcije, njihova stabilnost in nuklearni čas, odvisnost izseva od mase za Soncu podobne zvezde, Eddingtonov izsev.
Razvoj zvezd: nastanek in Jeansova masa, faza orjakinj, končne faze razvoja, odvisnost razvoja od mase.
Opazovanje razvoja: Hertsprung-Russellov diagram, zvezdne kopice, merjenje razdalj, spektri kemijskih elementov v zvezdnih atmosferah v odvisnosti od temperature, kemične sestave, radialne hitrosti in težnostnega pospeška, prekrivalne spektroskopske dvojne zvezde, opazovanje končnih stopenj razvoja zvezd.
Medzvezdni prostor: absorpcija v plinu in prahu, vrste meglic, opazljive lastnosti.
Astronomija 2
Galaksija: lastnosti naše Galaksije, metode opazovanja, komponente, struktura in dinamika Galaksije, črna luknja v središču.
Normalne galaksije: klasifikacija in osnovne lastnosti galaksij, metode določanja oddaljenosti, problem temne snovi, sodobni pregledi neba, modeli nastanka in razvoja galaksij.
Aktivne galaksije: vrste in lastnosti aktivnih galaksij, energetika in poenoten model s supermasivno črno luknjo.
Prostorska porazdelitev galaksij: jate in nadjate galaksij, temna snov v jatah.
Kozmologija: kozmološki princip, Olbersov paradoks, Hubblov zakon. Prapok, prvinska nukleosinteza, prasevanje. Friedmanova enačba in kozmološki modeli. Merjenje kozmoloških parametrov. Odprta vprašanja kozmologije: temna snov, temna energija, ravnost vesolja idr.
Normalne galaksije: klasifikacija in osnovne lastnosti galaksij, metode določanja oddaljenosti, problem temne snovi, sodobni pregledi neba, modeli nastanka in razvoja galaksij.
Aktivne galaksije: vrste in lastnosti aktivnih galaksij, energetika in poenoten model s supermasivno črno luknjo.
Prostorska porazdelitev galaksij: jate in nadjate galaksij, temna snov v jatah.
Kozmologija: kozmološki princip, Olbersov paradoks, Hubblov zakon. Prapok, prvinska nukleosinteza, prasevanje. Friedmanova enačba in kozmološki modeli. Merjenje kozmoloških parametrov. Odprta vprašanja kozmologije: temna snov, temna energija, ravnost vesolja idr.
Naše in druga osončja
Kinematika v Osončju: rešitev problema dveh teles, formulacija z anomalijami, vsajanje tira v prostor, gibanja teles v Osončju, uporaba astronomskih efemerid in almanaha, zgodovinska primerjava geocentričnega in helicentričnega pogleda z navedbo kritičnih meritev.
Potovanja po Osončju: raketna enačba, umetni sateliti, vrste tirov, izstrelitvena okna, gravitacijska frača, alternativni pogoni, satelitsko opazovanje vesolja in Zemlje (nizki tiri, navigacijski sateliti, geostacionarni sateliti, Lagrangeove točke, tiri okoli Sonca), pregled misij.
Fizikalni pregled Osončja: lastnosti planetov in lun, pogoji na površju in v notranjosti, prisotnost atmosfere; lastnosti asteroidov, teles Kuiperjevega pasu, Oortovega oblaka, kometov in prahu.
Odkrivanje drugih osončij: zgodovina; metode odkrivanja, njihove prednosti in omejitve; statistika lastnosti in pogostosti planetov okoli drugih zvezd; nastanek planetnih sistemov.
Življenje v vesolju: opazovanje Zemlji podobnih planetov in planetnih atmosfer, naseljivo območje, možnosti za življenje v vesolju, pričakovan tehnološki razvoj v prihodnjih letih.
Potovanja po Osončju: raketna enačba, umetni sateliti, vrste tirov, izstrelitvena okna, gravitacijska frača, alternativni pogoni, satelitsko opazovanje vesolja in Zemlje (nizki tiri, navigacijski sateliti, geostacionarni sateliti, Lagrangeove točke, tiri okoli Sonca), pregled misij.
Fizikalni pregled Osončja: lastnosti planetov in lun, pogoji na površju in v notranjosti, prisotnost atmosfere; lastnosti asteroidov, teles Kuiperjevega pasu, Oortovega oblaka, kometov in prahu.
Odkrivanje drugih osončij: zgodovina; metode odkrivanja, njihove prednosti in omejitve; statistika lastnosti in pogostosti planetov okoli drugih zvezd; nastanek planetnih sistemov.
Življenje v vesolju: opazovanje Zemlji podobnih planetov in planetnih atmosfer, naseljivo območje, možnosti za življenje v vesolju, pričakovan tehnološki razvoj v prihodnjih letih.
Opazovalna astrofizika
Koordinatni sistemi (altazimutalni, ekvatorialni, ekliptični, galaktični), transformacije med njimi, vključno s precesijo koordinat.
Moderni teleskopi: primarno, Newtonovo, Cassegrainovo, Nasmythovo, Coudejevo gorišče, uporaba optičnih vlaken. Rayleighov pogoj za lečo in zrcalo, odbojnost materialov v vidni, UV in IR svetlobi, tehnika izdelave zrcal in postavitev, Schmidt, LSST, Lamost.
Napake geometrijske optike: napaka pasov in parabolično zrcalo, koma, astigmatizem, ukrivljenost polja, popačenje slike. Točkovni diagram za različne tipe Cassegrainovega designa (Ritchey-Chretien, klasični,…). Uklonske napake.
Digitalni detektorji: kvantni izkoristek, linearnost, dinamični obseg, digitalizacija in analiza slik. Detektor CCD: osnove delovanja (Si in Ga-As), Poissonski šum, temni tok, bralni šum, zveza za S/N, kalibracija z ravnim poljem in biasom. Debeli, tanki čipi, deep-depletion odziv v IR, LLL CCDji, njihova zveza za S/N, način štetja fotonov. Okvirna primerjava prednosti CCDja oz. CMOSa.
Fotometrija: Fotometrični sistemi, barvni indeks, barvna korekcija, korekcija atmosferske ekstinkcije, bolometrična korekcija, lastnosti in korekcija medzvezdne pordečitve in ekstinkcije, njena prostorska porazdelitev.
Spektroskopija v vidni svetlobi: Boller&Chivensov spektroskop, interferenčni pogoj. Velikost pike kot funkcija zrnatosti CCDja, kvalitete kamere, kolimatorja, širine reže in povečave mrežice. Resolucijska moč kot funkcija velikosti in gostote mrežice, valovne dolžine, kotne širine reže in premera teleskopa. Primerjava odbojne in prepustne mrežice, primerjava s prizmo. Način dolge reže, brez reže, z optičnimi vlakni, stopničasti spektrograf. Osnove spektroskopskih obdelav podatkov.
Spektri zvezd: moč in širina spektralnih črt, prisotnost absorpcijskih robov, merljive količine v enojnih in dvojnih zvezdah, osnovne zveze Rochevega modela. Telurične absorpcijske in emisijske spektralne črte, polarni siji, zodiakalna svetloba.
Nezvezdni izvori: vrste in izgled meglic (absorpcijske, refleksijske, emisijske, ioniziranega vodika, planetarke, ostanki supernov), mehanizmi absorpcije in sevanja, polmer Stromgrenove krogle, polprepovedane in prepovedane črte v planetarkah, primeri spektrov posameznih meglic, emisijska jedra črt v zvezdnih spektrih, zvezdni vetrovi in profili črt P Laboda. Aktivna galaktična jedra, nadsvetlobno gibanje in gravitacijsko lečenje.
Opazovanja zunaj okna vidnih valovnih dolžin. Prosojnost Zemljine atmosfere. Radijski in rentgenski teleskopi.
Moderni teleskopi: primarno, Newtonovo, Cassegrainovo, Nasmythovo, Coudejevo gorišče, uporaba optičnih vlaken. Rayleighov pogoj za lečo in zrcalo, odbojnost materialov v vidni, UV in IR svetlobi, tehnika izdelave zrcal in postavitev, Schmidt, LSST, Lamost.
Napake geometrijske optike: napaka pasov in parabolično zrcalo, koma, astigmatizem, ukrivljenost polja, popačenje slike. Točkovni diagram za različne tipe Cassegrainovega designa (Ritchey-Chretien, klasični,…). Uklonske napake.
Digitalni detektorji: kvantni izkoristek, linearnost, dinamični obseg, digitalizacija in analiza slik. Detektor CCD: osnove delovanja (Si in Ga-As), Poissonski šum, temni tok, bralni šum, zveza za S/N, kalibracija z ravnim poljem in biasom. Debeli, tanki čipi, deep-depletion odziv v IR, LLL CCDji, njihova zveza za S/N, način štetja fotonov. Okvirna primerjava prednosti CCDja oz. CMOSa.
Fotometrija: Fotometrični sistemi, barvni indeks, barvna korekcija, korekcija atmosferske ekstinkcije, bolometrična korekcija, lastnosti in korekcija medzvezdne pordečitve in ekstinkcije, njena prostorska porazdelitev.
Spektroskopija v vidni svetlobi: Boller&Chivensov spektroskop, interferenčni pogoj. Velikost pike kot funkcija zrnatosti CCDja, kvalitete kamere, kolimatorja, širine reže in povečave mrežice. Resolucijska moč kot funkcija velikosti in gostote mrežice, valovne dolžine, kotne širine reže in premera teleskopa. Primerjava odbojne in prepustne mrežice, primerjava s prizmo. Način dolge reže, brez reže, z optičnimi vlakni, stopničasti spektrograf. Osnove spektroskopskih obdelav podatkov.
Spektri zvezd: moč in širina spektralnih črt, prisotnost absorpcijskih robov, merljive količine v enojnih in dvojnih zvezdah, osnovne zveze Rochevega modela. Telurične absorpcijske in emisijske spektralne črte, polarni siji, zodiakalna svetloba.
Nezvezdni izvori: vrste in izgled meglic (absorpcijske, refleksijske, emisijske, ioniziranega vodika, planetarke, ostanki supernov), mehanizmi absorpcije in sevanja, polmer Stromgrenove krogle, polprepovedane in prepovedane črte v planetarkah, primeri spektrov posameznih meglic, emisijska jedra črt v zvezdnih spektrih, zvezdni vetrovi in profili črt P Laboda. Aktivna galaktična jedra, nadsvetlobno gibanje in gravitacijsko lečenje.
Opazovanja zunaj okna vidnih valovnih dolžin. Prosojnost Zemljine atmosfere. Radijski in rentgenski teleskopi.
Teoretična astrofizika
Pregled glavnih mehanizmov astrofizike zvezd: uvod, povezava z drugimi vejami fizike, osnovne lastnosti zvezd, časovne skale, hidrostatično ravnovesje in virialni teorem, proizvodnja, transport in ohranitev energije.
Lastnosti snovi v zvezdah: idealni plin, fotonski plin, opis mešanice idealnih plinov in fotonskega plina, degenerirana snov, snov pri visokih temperaturah, ionizacija in Sahova enačba.
Enačbe zvezdne strukture: Izpeljava enačb zvezdne strukture. Hidrostatično ravnovesje in primer politropnih zvezdnih modelov: splošne lastnosti politropnih modelov in nekateri primeri njihove uporabnosti, npr. Chandrasekharjeva masa. Termodinamsko ravnovesje, lokalna in globalna ohranitev energije, prenos energije v zvezdah s sevanjem, konvekcijo in kondukcijo, masni absorpcijski koeficient, Rosselandovo povprečje. Primeri reševanja enačb zvezdne strukture v UV ravnini. Stabilnost zvezd.
Opis sevalnega polja: enačba sevalnega prenosa energije in nekatere njene rešitve. Optično redki in optično gosti sevalci, sevanje črnega telesa in transport energije v približku lokalnega termodinamskega ravnovesja, nastanek in lastnosti spektralnih črt v atmosferah zvezd.
Jedrske reakcije v zvezdah: hitrost jedrskih reakcij in nukleosinteza v zvezdah.
Razvoj zvezd: nastanek zvezd in Jeansov kriterij, vstop na glavno vejo Hertzsprung-Russellovega diagrama in Hayashijeva linija, opis glavne veje, zapuščanje glavne veje in vžig helija, razvoj po glavni veji, končna stanja zvezd: kompaktne zvezde in črne luknje.
Visoko-energijska astrofizika: eksplozije supernov, izbruhi sevanja gama, pulzarji, astrofizika plazme, sinhrotronsko sevanje, pospeševanje delcev, nevtrini in kozmični delci.
Lastnosti snovi v zvezdah: idealni plin, fotonski plin, opis mešanice idealnih plinov in fotonskega plina, degenerirana snov, snov pri visokih temperaturah, ionizacija in Sahova enačba.
Enačbe zvezdne strukture: Izpeljava enačb zvezdne strukture. Hidrostatično ravnovesje in primer politropnih zvezdnih modelov: splošne lastnosti politropnih modelov in nekateri primeri njihove uporabnosti, npr. Chandrasekharjeva masa. Termodinamsko ravnovesje, lokalna in globalna ohranitev energije, prenos energije v zvezdah s sevanjem, konvekcijo in kondukcijo, masni absorpcijski koeficient, Rosselandovo povprečje. Primeri reševanja enačb zvezdne strukture v UV ravnini. Stabilnost zvezd.
Opis sevalnega polja: enačba sevalnega prenosa energije in nekatere njene rešitve. Optično redki in optično gosti sevalci, sevanje črnega telesa in transport energije v približku lokalnega termodinamskega ravnovesja, nastanek in lastnosti spektralnih črt v atmosferah zvezd.
Jedrske reakcije v zvezdah: hitrost jedrskih reakcij in nukleosinteza v zvezdah.
Razvoj zvezd: nastanek zvezd in Jeansov kriterij, vstop na glavno vejo Hertzsprung-Russellovega diagrama in Hayashijeva linija, opis glavne veje, zapuščanje glavne veje in vžig helija, razvoj po glavni veji, končna stanja zvezd: kompaktne zvezde in črne luknje.
Visoko-energijska astrofizika: eksplozije supernov, izbruhi sevanja gama, pulzarji, astrofizika plazme, sinhrotronsko sevanje, pospeševanje delcev, nevtrini in kozmični delci.
Univerzitetni študij 2. stopnje Fizika
Življenje in dinamika zvezd
Nastanek zvezd in planetov: Lastnosti medzvezdnega plina in prahu, Jeansova masa in kolaps medzvezdnega oblaka, protozvezde, vstop na glavno vejo HR diagrama, protoplanetarni disk, nastanek Zemlji podobnih planetov, nastanek plinastih orjakov, razvoj planetarnih sistemov, osnove astrobiologije, metode odkrivanja in opazovanj eksoplanetov.
Lastnosti in razvoj zvezd: Lastnosti zvezd na glavni veji HR diagrama. Osnove astroseizmologije (zvezdna nihanja in stabilnost). Razvoj po glavni veji za zvezde z majhno in veliko maso.
Končna stanja zvezd: Lastnosti belih pritlikavk, nevtronskih zvezd (pulzarji, magnetarji) in črnih lukenj.
Visoko-energijski tranzientni pojavi: Lastnosti in vrste supernov, izbruhov sevanja gama, rentgenskih dvojnih zvezd, aktivnih galaktičnih jeder, dogodkov plimskih raztrganj idr. Zvezdni vetrovi, udarni valovi, akrecijski diski, galaksije gostiteljice. Osnove razvijajoče se “multi-messenger” astronomije. Vsenebni pregledi neba, misije Swift, Fermi, Chandra idr., sodobni detektorji gravitacijskih valov, nevtrinov in kozmičnih delcev.
Dinamika zvezd: Dvojni, trojni in večkratni sistemi zvezd, zvezdne kopice, dinamika v bližini središč galaksij in supermasivne črne luknje, dinamika zvezd v galaksijah, zvezdni tokovi, misija Gaia.
Lastnosti in razvoj zvezd: Lastnosti zvezd na glavni veji HR diagrama. Osnove astroseizmologije (zvezdna nihanja in stabilnost). Razvoj po glavni veji za zvezde z majhno in veliko maso.
Končna stanja zvezd: Lastnosti belih pritlikavk, nevtronskih zvezd (pulzarji, magnetarji) in črnih lukenj.
Visoko-energijski tranzientni pojavi: Lastnosti in vrste supernov, izbruhov sevanja gama, rentgenskih dvojnih zvezd, aktivnih galaktičnih jeder, dogodkov plimskih raztrganj idr. Zvezdni vetrovi, udarni valovi, akrecijski diski, galaksije gostiteljice. Osnove razvijajoče se “multi-messenger” astronomije. Vsenebni pregledi neba, misije Swift, Fermi, Chandra idr., sodobni detektorji gravitacijskih valov, nevtrinov in kozmičnih delcev.
Dinamika zvezd: Dvojni, trojni in večkratni sistemi zvezd, zvezdne kopice, dinamika v bližini središč galaksij in supermasivne črne luknje, dinamika zvezd v galaksijah, zvezdni tokovi, misija Gaia.
Astrofizikalni praktikum
Sonce kot tipična zvezda: masa Zemlje in Sonca, njuna povprečna gostota, izsev, efektivna temperatura, površinski težnostni in rotacijski pospešek.
Struktura Soncu podobnih zvezd: hidrostatično ravnovesje, dinamični čas, središčni tlak in temperatura, utemeljitev privzetka idealnega plina, politropni model, virialni teorem, termični čas, prozornost snovi, ocena proste poti fotonov, sevalni in konvekcijski prenos energije.
Starost zvezd: primer Zemlje in Sonca, jedrske reakcije, njihova stabilnost in nuklearni čas, odvisnost izseva od mase za Soncu podobne zvezde, Eddingtonov izsev.
Razvoj zvezd: nastanek in Jeansova masa, faza orjakinj, končne faze razvoja, odvisnost razvoja od mase.
Opazovanje razvoja: Hertsprung-Russellov diagram, zvezdne kopice, merjenje razdalj, spektri kemijskih elementov v zvezdnih atmosferah v odvisnosti od temperature, kemične sestave, radialne hitrosti in težnostnega pospeška, prekrivalne spektroskopske dvojne zvezde, opazovanje končnih stopenj razvoja zvezd.
Medzvezdni prostor: absorpcija v plinu in prahu, vrste meglic, opazljive lastnosti.
Struktura Soncu podobnih zvezd: hidrostatično ravnovesje, dinamični čas, središčni tlak in temperatura, utemeljitev privzetka idealnega plina, politropni model, virialni teorem, termični čas, prozornost snovi, ocena proste poti fotonov, sevalni in konvekcijski prenos energije.
Starost zvezd: primer Zemlje in Sonca, jedrske reakcije, njihova stabilnost in nuklearni čas, odvisnost izseva od mase za Soncu podobne zvezde, Eddingtonov izsev.
Razvoj zvezd: nastanek in Jeansova masa, faza orjakinj, končne faze razvoja, odvisnost razvoja od mase.
Opazovanje razvoja: Hertsprung-Russellov diagram, zvezdne kopice, merjenje razdalj, spektri kemijskih elementov v zvezdnih atmosferah v odvisnosti od temperature, kemične sestave, radialne hitrosti in težnostnega pospeška, prekrivalne spektroskopske dvojne zvezde, opazovanje končnih stopenj razvoja zvezd.
Medzvezdni prostor: absorpcija v plinu in prahu, vrste meglic, opazljive lastnosti.
Kozmologija in delci v zgodnjem vesolju
Galaksija: lastnosti naše Galaksije, metode opazovanja, komponente, struktura in dinamika Galaksije, črna luknja v središču.
Normalne galaksije: klasifikacija in osnovne lastnosti galaksij, metode določanja oddaljenosti, problem temne snovi, sodobni pregledi neba, modeli nastanka in razvoja galaksij.
Aktivne galaksije: vrste in lastnosti aktivnih galaksij, energetika in poenoten model s supermasivno črno luknjo.
Prostorska porazdelitev galaksij: jate in nadjate galaksij, temna snov v jatah.
Kozmologija: kozmološki princip, Olbersov paradoks, Hubblov zakon. Prapok, prvinska nukleosinteza, prasevanje. Friedmanova enačba in kozmološki modeli. Merjenje kozmoloških parametrov. Odprta vprašanja kozmologije: temna snov, temna energija, ravnost vesolja idr.
Normalne galaksije: klasifikacija in osnovne lastnosti galaksij, metode določanja oddaljenosti, problem temne snovi, sodobni pregledi neba, modeli nastanka in razvoja galaksij.
Aktivne galaksije: vrste in lastnosti aktivnih galaksij, energetika in poenoten model s supermasivno črno luknjo.
Prostorska porazdelitev galaksij: jate in nadjate galaksij, temna snov v jatah.
Kozmologija: kozmološki princip, Olbersov paradoks, Hubblov zakon. Prapok, prvinska nukleosinteza, prasevanje. Friedmanova enačba in kozmološki modeli. Merjenje kozmoloških parametrov. Odprta vprašanja kozmologije: temna snov, temna energija, ravnost vesolja idr.