射电天文学-北京师范大学天文系
天文学中的射电天文学
天文学中的射电天文学射电天文学是天文学的一个分支，它利用射电望远镜观测和研究宇宙中的各种天体和现象。
在射电频率范围内，宇宙中的物体发出的电磁波辐射最强，其中包括宇宙微波背景辐射、星际气体、恒星、星系、黑洞等。
通过观测这些辐射，射电天文学研究天体物理学、宇宙演化、宇宙学等方面的问题，为人们深入了解宇宙提供了强有力的手段。
一、射电天文学的历史射电天文学起源于20世纪20年代，当时英国天文学家詹姆士·克拉克·麦克斯韦·麦迪逊·罗伯特·爱德华·艾普尔顿和卡尔·史文西等人建造了一些射电望远镜，开始对宇宙射电辐射进行观测。
1940年代，美国的赫比·詹姆斯、荷兰的亨德里克·范·德·霍尔斯特、加拿大的约翰·布克等人，也开始利用射电望远镜探索宇宙。
1968年，英国倡议成立了国际射电天文学联合会，推动了该领域的交流和发展。
至今，射电天文学已成为天文学中重要的分支之一。
二、射电天文学的应用1. 研究恒星的形成和演化射电天文学可以探测到恒星周围的尘埃和气体云，利用射电波长的辐射来测量它们的物理性质，从而深入了解恒星形成的机制和演化的规律。
射电天文学可以追踪恒星形成区的活动，观测到年轻恒星发射的强射电辐射，以及脉冲星等天体的辐射现象。
2. 发现伽马射线暴和脉冲星等高能天体伽马射线暴是宇宙中最强的电磁辐射现象之一，它的能量高达10^25个电子伏特，可以通过射电波长辐射来发现。
这些射电波段的辐射可以帮助天文学家追踪暴发事件的发生过程，探究其未知的物理机制。
脉冲星是宇宙中发现的最准时天体，利用射电望远镜可以观测到它们的射电辐射，研究其旋转速率、磁场等性质。
3. 了解宇宙的结构和演化射电望远镜可以观测到宇宙微波背景辐射，这是宇宙大爆炸留下的物质遗迹，通过分析它的辐射特征，可以了解宇宙早期的物理过程和演化。
此外，射电天文学还研究星系、星系团等宇宙结构，探究宇宙大尺度结构、暗物质、暗能量等问题。
北京师范大学光学(天文系)考研 招生人数 参考书 报录比 复试分数线 考研真题 考研经验 招生简章
爱考机构考研－保研－考博高端辅导第一品牌天文系光学专业招生目录单位代码：10027 地址：北师大物理楼228 邮政编码：100875 联系部门：天文系电话：58807832 联系人：张竹梅专业代码、名称及研究方向招生人数考试科目备注020天文系13接收推免生比例或人数：70%左右040102课程与教学论1《天文学综合》科目考试内容包括：天文系导论60%、实测天体物理10%、射电天文学10%、宇宙学10%、恒星大气10%01天文教育①101思想政治理论②201英语一③730天文学综合一070207光学 201光辐射计量与天文探测技术①101思想政治理论②201英语一③301数学一④962天文学综合二或971普通物理或972量子力学02探测技术同上070401天体物理901恒星物理和星际物质①101思想政治理论②201英语一③301数学一④962天文学综合二或971普通物理或972量子力学02太阳和恒星物理同上03等离子体天体物理同上04高能天体物理同上05宇宙学同上070402天体测量与天体力学101应用天文学①101思想政治理论②201英语一③301数学一④962天文学综合二或971普通物理或972量子力学02行星与小同上天体动力学天文系光学专业介绍北师大天文系成立于1960年，是在我国高校成立的第二个天文系。
现有教职工22人。
教师中94%具有博士学位，其中教授10人（博导8人），副教授4人；长江学者奖励计划特聘教授/国家杰出青年基金获得者1人，入选教育部新世纪优秀人才培养计划4人, 获得北京市教学名师奖2人，骨干教师均有在国外著名高校或研究单位留学或从事合作研究的经历。
天文系拥有完整而坚实的学科基础。
天文学专业是首批教育部和北京市特色专业建设点，拥有天文学博士后科研流动站，天体物理学是北京市重点学科，《天文学导论》为国家精品课程，建有北京市校外人才培养基地。
现主持有国家自然科学基金重点项目、科技部973课题、国家自然科学基金面上项目和青年项目，是国家重大天文项目南极天文、国家大科学工程500米射电望远镜和国际合作项目恒星全球观测网的核心单位之一。
天文学中的射电波天体与射电干涉技术
天文学中的射电波天体与射电干涉技术射电天文学是一门研究宇宙中射电波的起源、性质和应用的学科。
天文学家通过使用射电望远镜观测射电信号，研究宇宙中的射电波天体。
同时，射电干涉技术作为一种重要的观测手段，也被广泛应用于射电天文学领域。
本文将介绍一些常见的射电波天体和射电干涉技术。
1. 射电波天体1.1 银河系内的射电波天体银河系内存在许多射电波源，如射电星、中子星等。
其中，射电星是指在射电波段具有强射电辐射的恒星。
而中子星是一种极为稠密的星体，通过射电波段的观测可以研究它们的特性和演化过程。
1.2 外星系的射电波天体除了银河系内的射电波天体，我们还可以观测到来自外星系的射电信号。
射电星系是指在遥远的宇宙中具有强射电辐射的星系。
通过研究射电星系，可以了解宇宙的演化、星系的形成以及大尺度结构的形成等重要问题。
2. 射电干涉技术射电干涉技术是利用多个射电望远镜进行联合观测和数据处理，以提高观测的分辨率和灵敏度的技术。
下面将介绍射电干涉技术的基本原理和常见的干涉阵列。
2.1 射电干涉技术的基本原理射电干涉技术基于干涉原理，通过测量不同位置的射电信号之间的干涉，从而得到具有较高分辨率的图像。
干涉技术能够提高天文观测的分辨率，使我们能够更清晰地观测到远处的天体。
2.2 常见的射电干涉阵列常见的射电干涉阵列包括经典的缸面干涉阵列和多个射电望远镜组成的复杂干涉阵列。
缸面干涉阵列由多个射电望远镜按一定方式排列组成，可以得到较高分辨率的图像。
而复杂干涉阵列则由不同尺寸和类型的射电望远镜组成，可以实现更高灵敏度的观测。
3. 射电波天体与射电干涉技术的应用3.1 宇宙背景辐射的研究射电波天体和射电干涉技术在宇宙背景辐射的研究中发挥着重要作用。
通过观测远离星系的宇宙背景辐射，科学家能够更好地了解宇宙大爆炸的起源及宇宙的演化过程。
3.2 感应到的射电信号的研究通过对感应到的射电信号进行分析和处理，我们可以揭示射电波天体的性质以及它们与宇宙其他射电波源的关系。
北京师范大学天文系宇宙学、引力波天体物理考博真题-参考书-分数线-分析资料-复习方法-育明考博
北京师范大学天文系宇宙学、引力波天体物理考博指导与分析一、北京师范大学天文系考博资讯北京师范大学天文系的毕少兰老师拟招收本科直博生，朱宗宏教授拟招收本科直博生，陈黎教授拟招收硕博连读生。
（一）考试科目及各方向导师：1.070401天体物理研究方向03：宇宙学、引力波天体物理。
导师分别是张同杰、朱宗宏。
考试的科目：（1）1101英语（100%）。
（2）2001天文综合一（100%）。
（3）3002天文综合二（100%）。
（二）复试分数线：1.复试原则与分数线：此分数线是各专业的最低复试/录取分数要求。
只适用于报考普通博士生、高校辅导员在职攻读思想政治教育专业博士学位研究生、高校思想政治理论课教师在职攻读马克思主义理论博士学位研究生的考生，不适用于少数民族高层次骨干人才攻读博士学位研究生和对口支援西部地区高等学校定向培养博士学位研究生。
未组织复试的导师，将在此分数线基础上，按照一定比例确定复试名单，并在4月中旬前组织复试，具体复试名单由报考院系通过院系网站或电话告知。
已经复试的导师，将在此分数线基础上，依据录取规则，按顺序录取。
专业代码及名称外国语业务课一业务课二总分070401天体物理4565651852.复试方案：复试将对考生科研及实践经验、学术潜力、实践能力、综合素质等进行全面考查。
复试形式为面试，考生需参加两个小组的面试。
实践组（复试一组）：重点考察考生实践经验及实践能力、实践案例分析。
考生进场后，自我陈述3分钟左右，然后回答案例问题，考官提问。
科研组（复试二组）：重点考察考生科研经验及科研能力、研究选题计划、综合素质。
考生进场后，陈述研究选题计划3分钟后，考官提问。
复试满分值为200分，每小组满分各为100分。
每小组及格分为60分，一组或两组成绩不及格者不予录取。
每小组由5位复试教师组成。
考生在每个小组的复试成绩，为该组考官所给的5个成绩按照“去掉一个最高分、去掉一个最低分、其余分数加总再除以3”的方法得出。
天体物理学中的射电天文观测技术
天体物理学中的射电天文观测技术射电天文学是研究宇宙中电磁辐射的一门学科，它利用射电望远镜观测和研究宇宙中的天体及宇宙物理过程。
在天体物理学中，射电天文观测技术发挥着重要作用。
本文将介绍天体物理学中的射电天文观测技术及其应用。
射电天文学通过观测和分析天体发射的射电辐射来研究宇宙的演化、天体的结构和物理特性，从而揭示宇宙的奥秘。
射电天文观测技术包括射电望远镜的建造、天线的设计和制造、接收机的构建以及信号处理和数据分析等多个方面。
其中，射电望远镜是实现射电天文观测的关键设备。
射电望远镜的种类多样，包括单口径射电望远镜、干涉阵列射电望远镜以及空间射电望远镜。
单口径射电望远镜通常由一个大碗或折叠板组成，用于接收射电波并将其聚焦到接收机上。
干涉阵列射电望远镜由多个天线组成，可以通过互相之间的干涉来增加分辨率和灵敏度。
空间射电望远镜通过放置在地球外的卫星上来避免地球大气的干扰。
射电天文观测技术中，天线的设计和制造至关重要。
天线用于接收从天体发射的射电信号，并将其转换成电信号。
射电信号的强度非常微弱，因此天线需要具有高灵敏度和高增益。
此外，天线还需要具备宽频带、良好的指向性和稳定性。
目前，常见的天线类型包括网格天线、反射面天线和阵列天线等。
接收机是射电天文观测中的另一个重要组成部分。
它负责将从天线收集到的射电信号进行放大和处理。
接收机需要具备高灵敏度、宽动态范围、低噪声系数和稳定的频率特性。
为了获得更高的灵敏度，射电接收机通常采用低温工作，如使用液氦冷却等技术。
信号处理和数据分析是射电天文观测的关键环节。
由于射电信号受到天体本身的特性以及宇宙中的干扰因素的影响，因此需要进行一系列的信号处理和数据分析来提取有效信息。
这包括信号滤波、校正、干扰消除以及恢复原始数据等步骤。
射电天文观测技术在天体物理学研究中发挥着重要的作用。
它可以用来探测和研究射电宇宙背景辐射、银河系内恒星形成、星系结构和演化、类星体、脉冲星等天体的性质。
天文学导论课件 北师大
质子-质子链与碳氮氧循环核反应率的比较
T17 T4
48
恒星如何维持稳定的核燃烧？
• 恒星内部的核反应速率对 温度十分敏感， ε∝T4 (PP), T17 (CNO)
• 恒星是稳定的气体球，其 内部任意一点必须维持流 体静力学平衡。 （向内的）重力 ó（向 外的）压力差 T ↑→ε ↑→ P ↑→R↑ →T↓
核子1 + 核子2质量 > 核子3质量 • 热核聚变反应要求粒子处于高温高密状
态
Sir Arthur S. Eddington (1882 - 1944)
42
热核反应原理
• Einstein质量-能量关系：E＝mc2 • 原子核结合能：Q＝[( Zmp＋Nmn )－m (Z,
N)] c2 /A
Z—核电荷数（原子序数），N —中子数 A＝Z＋N 原子量
• 不同波段的太阳射电来自太阳大气的不同 高度：
米波射电主要来自日冕， 分米波射电主要来自色球-日冕过渡区， 厘米波主要来自低色球层，
毫米波主要来自光球。
31
• 太阳射电基本上可分为三种不同性质的成分： 宁静太阳射电、太阳缓变射电、太阳射电爆 发，它们分别来自于宁静太阳大气、某些局部 源和太阳耀斑等瞬变扰动。
57
Spectrum of Solar Neutrinos
Water
58
太阳中微子的探测
• 原理 (1)中微子与C2Cl4相互作用 37Cl +νe → 37Ar + e (2) 37Ar俘获内壳层电子 37Ar + e →37Cl +ν (3) 37Cl退激发释放光子
太阳常数： 单位时间垂直射入地球大气外单位面积上
的能量。 地面测量归算出大气外的值为: 1.95cal/(cm2·min)。
国内高校天文学系盘点
国内专门设有天文学系的高等院校并不多，据中科院国家天文台在读博士、青年天文科普作家刘博洋介绍道，这份名单目前包括：北京大学天文学系、北京师范大学天文系、南京大学天文与空间科学学院、中国科学技术大学天文系、中国科学院大学天文与空间科学学院、上海交通大学物理与天文学院天文系、厦门大学天文学系、中山大学物理与天文学院、云南大学物理与天文学院、河北师范大学空间科学与天文系、西华师范大学天文系和贵州大学物理与天文学系。
此外，武汉大学、广州大学、天津师范大学、上海师范大学设立了天体物理中心，华中师范大学建立了天体物理研究所，山东大学建有天文台。
在目前开设天文学系的高校中，要数北京大学、北京师范大学、南京大学、中国科学技术大学的天文系最为老牌。
南京大学南京大学天文系在1952院系调整中由中山大学天文系和齐鲁大学天算系合并而成，2011年成立天文与空间科学学院。
学院拥有天体物理和天体测量与天体力学两个国家重点学科、一个教育部重点实验室，也是中国第一个天文学基础研究和教学人才培养基地。
北京师范大学北京师范大学天文系于1960年成立，目前拥有“引力波与宇宙学实验室”、“现代天文学实验室”和“天文教育综合实验室”，与国家天文台共建的“兴隆天文学实践基地”，以及与云南天文台共建的“天文教育实践基地”。
北师大天文系有6个学科方向：引力波和星系宇宙学；太阳、恒星和星际介质物理；实验室天体物理；高能天体物理；天文光电技术和应用天文学；天文教育与普及。
北京大学北京大学于1960年在地球物理系下设天文专业。
2001年北京大学物理学院成立后，天文学系即隶属于物理学院。
北京大学的天文学系研究领域包括天体物理学和天文技术及应用两方面，集中在：宇宙学与星系物理，活动星系核与高能天体物理，星际介质物理、恒星与行星系统，粒子天体物理，天体技术及应用五大领域。
中国科学技术大学中国科学技术大学的天文学科发展始于1972年创建的中国科学技术大学天体物理研究组，1978年经中国科学院批准在科大成立的所级研究单位，1983年更名为天体物理中心。
北京师范大学天文系
北京师范大学天文系院系简介北京师范大学天文学系是于1960年在我国北方成立的第一个天文学系，现有在职教工18人，教授7人（其中博士生导师5人），入选新世纪优秀人才培养计划2人，副教授、高工8人；教师中有博士学位的10人。
聘请了中国科学院国家天文台台长艾国祥院士、中国天文学会理事长苏定强院士和科学院资深院士王绶琯为我系兼职教授。
在我系兼职的教授还有国家天文台的若干名国内著名天文学家。
[1]教学设施现代天文学以高科技为特征，系内设现代天体物理实验室、天文教学综合实验室、天文探测技术实验室、卫星精密定轨实验室、多波段天文数据中心和天文观测研究中心，拥有三台望远镜和先进的终端探测设备。
天文学系光电探测研究室与我校物理学系、低能核物理研究所光学专业联合成立了北京市重点实验室——应用光学实验室。
为适应高级天文人才的需求，国家天文台与北京师范大学联合设立了天文研究基地。
专业设置天文学系本科设天文学一个专业。
有3个硕士点：天体物理、天体力学与天体测量、光学；其中天体物理学有博士学位授予权。
天文学系精干、高水平的师资队伍和良好的育人环境，为学生提供了研究型学习条件，二三年级的优秀学生可以申请“本科生科学研究项目”，配备指导教师，指导学生的科研工作，三年级后大部分同学可以到各天文台进行科研和台上实习。
天文学系已形成教学、科研两个中心。
天文学专业培养目标：具有良好的数理基础和天文学理论，掌握天文观测和处理技术，有较强计算机应用能力，能从事天文学及相关领域的研究、教学、科技开发工作。
主要课程主要课程有4类：（1）物理类：普通物理（力学、热学、电磁学、光学及普通物理实验）、理论物理（理论力学、电动力学、量子力学和热力学与统计物理）；（2）数学类：大学数学和数学物理方法；（3）天文类：天文入门，天文学导论、天文实验、实测天体物理、射电天文学、理论天体物理、恒星结构和演化、太阳物理、星系天文学、宇宙学、球面天文和天体力学等；（4）计算类：算法语言、计算方法、天文数据处理、天文软件操作与多媒体等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
射电天文学
一、课程基本信息
一、教学目标：
了解关于电磁波的传播与偏振，射电望远镜的接收机和天线，射电干涉仪及观测的方法，辐射机制以及射电天体的基本知识。
二、教学内容和学时分配
内容提要：主要介绍射电天文的基本而全面的基础知识，包括射电天文的概况、电磁波辐射及传播、电磁波的偏振、信号处理、天线的基本原理、接收机、射电天文干涉仪、射电天文的观测方法、射电连续谱的发射机制、星际空间的分子。
1射电天文基础：4学时
1.1射电天文在天体物理中的地位
1.2射电窗口
1.3一些基本定义
1.4辐射转移
1.5黑体辐射和亮温度
1.6Nyquist原理和噪声温度2电磁波的传播：6学时
2.1麦克斯韦方程组
2.2能量守恒和坡印廷矢量
2.3复数场向量
2.4波动方程
2.5绝缘介质中的平面波
2.6波包和群速度
2.7耗散介质中的平面波
2.8稀薄等离子体的色散量3波的偏振：4学时
3.1向量波
3.2喷加莱球和斯托克斯参量
3.3准单色平面波
3.4准单色波的斯托克斯参数
3.5法拉第旋转
4信号处理和接收机：6学时
4.1信号处理和静态随机过程
4.2接收机的极限灵敏度
4.3非相干和相干辐射计
4.4低噪声前端放大器
4.5相关接收机和偏振计
4.6频谱仪
4.7脉冲星后端
5天线原理基础：4学时
5.1电磁势
5.2波动方程的格林函数
5.3赫兹偶极子
5.4互易定理
5.5描述天线的参数
6连续孔径天线：3学时
6.1局域源的辐射场
6.2孔径照明和天线方向图
6.3圆形孔径
7干涉仪和孔径综合：3学时
7.1角分辨率的追求
7.2相关性函数
7.3展源的相关性函数
7.4二元干涉仪
7.5孔径综合
8观测方法：3学时
8.1地球大气
8.2定标的程序
8.3连续谱观测策略
8.4谱线观测的额外要求
8.5干涉仪观测的图像重建
8.6混淆问题
9连续辐射的发射机制：6学时
9.1射电源的本质
9.2一个被加速电子的辐射
9.3单个碰撞的轫致辐射的频率分布
9.4电离气体云的辐射
9.5非热辐射机制
9.6洛仑兹变换
9.7单个电子的同步辐射
9.8同步辐射的光谱和偏振
9.9电子集体的同步辐射的能谱分布
9.10同步辐射的能量要求
9.11非热源的低能截断
9.12逆康普顿散射
10谱线基础：6学时
10.1爱因斯坦系数
10.2含有爱因斯坦系数的辐射转移方程
10.3偶极跃迁概率
10.4速率方程的简单解
11中性氢的谱线辐射：3学时
11.1中性氢的21厘米谱线
11.2塞曼效应
11.3自旋温度
11.4发射线和吸收线
11.5弥漫星际气体的物理状态
11.6较差速度场和谱线形状
11.7星际气体中的银河系速度场
11.8河外星系的原子谱线
三、教材与学习资源
教材：
射电天文工具(第三版)（K.Rohlfs & T.L.Wilson，2001）
学习材料：
1. 射电天文方法（北京师范大学天文系）
2. 射电望远镜（W.N.克里斯琴森& J.A.霍格玻姆）
3. 射电天体物理学（A.G.怕考尔楚克）
四、先修课要求及教学策略与方法建议
先修课程：
电动力学、量子力学、热力学、数据处理高、天文学导论
教学策略：
课堂教学与观测实习相结合，课堂讲授为主，组织专题讨论并要求做专题报告。
课程教学方式为多媒体教学与板书教学相结合，将教学课件和作业全部放在webcl网络服务器上，供学生下载，学生交作业采用纸面与电子邮件相结合的方式。
五、考核方式与评价结构比例
考核方式：闭卷考试
评价比例：考勤：20％；作业：20％；期末考试60%。