| Плазменная космофизика
|
| Лектор: д.ф.-м.н., профессор Веселовский Игорь Станиславович (кафедра физики космоса физического факультета МГУ)
|
| Код курса:
|
| Аннотация курса
В данном курсе лекций и самостоятельных упражнениях по нему изучаются и закрепляются основные сведения о физических процессах в межпланетной плазме и магнитосфере Земли. Дано краткое описание физических условий в недрах и атмосфере Солнца. Студенты знакомятся с магнитогидродинамическими и кинетическими моделями солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. На основе теории движения заряженных частиц в электромагнитном поле Земли изучаются важнейшие свойства радиационных поясов. Рассматриваются фундаментальные теоретические и экспериментальные сведения о солнечно-земных связях, взаимодействии плазмы солнечного ветра с магнитным полем Земли, о формировании и динамике планетных магнитосфер, геомагнитной активности и ускорении энергичных частицах в ближнем космосе. Особое внимание обращается на умение самостоятельно находить и анализировать наиболее ценную научную информацию по данной дисциплине с использованием электронных библиотек и новых систем поиска.
|
| Статус:
| обязательный
|
| Аудитория:
| специальный
|
| Специализация:
| Космические лучи и физика космоса
|
| Семестр:
|
|
| Трудоёмкость:
| 2 з.е.
|
| Лекций:
| 16 часов
|
| Семинаров:
| 16 часов
|
| Практ. занятий:
| 4 часа
|
| Отчётность:
| экзамен
|
| Начальные компетенции:
|
М-ПК-1, М-ПК-6
|
| Приобретаемые компетенции:
|
М-ПК-3, М-ПК-4
|
|
|
|
|
| Приобретаемые знания и умения
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен овладеть основными понятиями физики космической плазмы и уметь их самостоятельно применять при анализе явлений в ближнем космосе. Курс построен так, чтобы привить студентам навык самостоятельного решения широкого круга образовательных, научных и технических задач, связанных с будущей работой в качестве педагога или ученого по выбранной профессии. Наряду с классическими представлениями по физике Солнца, солнечного ветра, гелиосферы и магнитосферы ставится задача познакомить с актуальными проблемами и современными направлениями экспериментальных и теоретических исследований по физике плазмы в данной области знаний.
|
| Образовательные технологии
| Курс имеет электронную версию для презентации и сборник задач для самостоятельной работы. Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования. Предусматривается выполнение студентами письменных упражнений по курсу, решение задач, подготовка рефератов и выступлений на выбранную заранее тему.
|
| Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП
| Курс логически связан с другими дисциплинами, изучаемыми на кафедре физики космоса: «Физика плазмы космического пространства», «Введение в физику космических лучей», «Физика Солнца и солнечно-земные связи», «Энергичные частицы и плазма в магнитосферах планет».
|
| Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего
| Изучение курса необходимо для студентов, подготавливающих магистерские работы на кафедре «Физика космоса».
|
| Основные учебные пособия, обеспечивающие курс
| 1. И.С. Веселовский, А.П. Кропоткин. Физика межпланетного и околоземного пространства. Учебное пособие. - М.: Университетская книга, 2010. – 116 с.
2. А.Е.Антонова, И.С.Веселовский, Ю.И.Губарь, Г.А.Тимофеев, А.П.Кропоткин. Задачи по курсу "Физика межпланетного и околоземного пространства". Учебное пособие под ред. В.П.Шабанского. - М.: Изд-во МГУ, 1981, 52c.
3. Космический практикум. Под ред. М.И. Панасюка - М.: УНЦ ДО, 2005.
|
| Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс
| «Плазменная гелиогеофизика». Т. 1, 2 / под ред. Л.М.Зеленого и И.С.Веселовского. – М.: Физматлит, 2008.
Акасофу С., Чепмен С., Солнечно-земная физика. Т.1, 2 - М.: Мир, 1974, 1975.
Альвен Г., Фельтхаммер К.-Г. Космическая электродинамика. - М.: Мир, 1967.
Гибсон А. Спокойное Солнце. - М.: Мир, 1977.
Пикельнер С.Б. Основы космической электродинамики - М.: Наука, 1966.
Хундхаузен А. Расширение короны и солнечный ветер. - М.: Мир, 1976.
|
| Основные научные статьи, обеспечивающие курс
| Ввиду быстрого прогресса в данной области знаний предусматривается регулярное знакомство студентов во время занятий с текущими научными публикациями и обзорами по дисциплине в отечественных журналах «Успехи физических наук», «Космические исследования», «Геомагнетизм и аэрономия», «Астрономический журнал» и самостоятельный поиск зарубежной научной информации в Интернете с использованием системы ADS.
|
| Программное обеспечение и ресурсы в интернете
|
Мультимедийный курс «Жизнь Земли в атмосфере Солнца» http://cosmos.msu.ru/
Учебник по солнечно-земной физике http://www.kosmofizika.ru/ucheba/study.htm
|
| Контроль успеваемости
| Промежуточная аттестация проводится на 8 неделе в форме коллоквиума с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса.
Текущая аттестация проводится еженедельно. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на занятиях, уровень подготовки к семинарам.
|
| Фонды оценочных средств
| Контрольные вопросы для текущей аттестации на семинарах; задания для практических (лабораторных) занятий; вопросы и задачи для контрольных работ и коллоквиумов; вопросов к зачётам и экзаменам; тесты и компьютерные тестирующие программы; темы докладов и рефератов.
|
|
|
|
| Структура и содержание дисциплины
|
| Раздел
| Неделя
|
| Плазменные процессы на Солнце. Основные сведения о Солнце, его внутреннее строение. Структура и динамика плазмы в фотосфере, хромосфере и короне.
|
|
| Солнечное динамо. Конвективные процессы. Переполюсовка магнитного поля Солнца и циклы солнечной активности.
|
|
| Корональные выбросы массы. Солнечные вспышки. Механизмы нагрева плазмы и ускорения частиц. Солнечные космические лучи. Гамма, рентгеновское и радиоизлучение.
|
|
| Солнечный ветер и гелиосфера. Типичные параметры солнечного ветра. Число Маха. Альвеновское число Маха. Магнитогидродинамические и кинетические процессы формирования солнечного ветра.
|
|
| Теоретические модели солнечного ветра и гелиосферы. Межпланетное магнитное поле: спиральная структура, гелиосферный токовый слой. Турбулентные процессы в солнечном ветре.
|
|
| Колебания и волны в солнечном ветре. Линейная теория. Автомодельные решения.
|
|
| Ударные волны и разрывы в солнечном ветре. Высокоскоростные потоки. Происхождение и распространение энергичных частиц в гелиосфере.
|
|
| Планетарные магнитосферы. Взаимодействие солнечного ветра с телами Солнечной системы. Строение земной магнитосферы.Основные токовые системы планетных магнитосфер. Волновые явления в магнитосфере.
|
|
| Стоячая ударная волна. Переходный слой. Магнитопауза. Основные плазменные домены магнитосферы (плазмосфера, радиационные пояса, кольцевой ток, плазменный слой геомагнитного хвоста, полярные каспы) и их проекции на атмосферу. Авроральный овал. Полярная шапка. Главный ионосферный провал.
|
|
| Теория Штермера и дрейфовое движение частиц в магнитосфере.
|
|
| Ионные и электронные радиационные пояса: пространственная структура, ионный состав, энергетические спектры, питч-угловые распределения, механизмы формирования, кулоновские потери, радиальная и питч-угловая диффузия, динамика во время бурь и суббурь.
|
|
| Геомагнитная буря и кольцевой ток. Магнитосферная суббуря и полярные сияния.
|
|
| Ионосфера Земли и других планет.Их сравнительная характеристика, строение и динамика.
|
|
| Процессы формирования ионосферы. Ионосферные слои, ионизация и рекомбинация, основные элементарные процессы в ионосферной плазме.
|
|
| Холловская и педерсеновская проводимости ионосферы. Проводимость Каулинга. Динамо-слой.
|
|
| Солнечно-земные связи. Планируемые миссии по исследованию плазменных процессов на Солнце, в околоземном космическом пространстве и гелиосфере.
|
|
| | | | | |
