Приложение

Приложение
Институт
Направление
Профиль/программа
Описание образовательной
программы
№
пп
Индекс по
УП
1
М1
М1.Б
М1.Б.01
ИЕН
011200 Физика
011200.68.ХХ Астрофизика. Физика космических излучений и космоса
Магистерская программа ориентирована на подготовку высококвалифицированных специалистов в области астрофизики, имеющих
глубокие теоретические знания и владеющих навыками проведения наблюдений на современных астрономических приборах и инструментах.
Основные направления подготовки: строение, динамика и эволюция звездных систем; физические основы строения и эволюции Солнца и звезд;
переменные звезды и кратные звездные системы; физика межзвездной среды. Подготовка магистрантов ведется в тесном контакте с сотрудниками
Коуровской астрономической обсерватории УрФУ, астрономических учреждений России и мира.
Наименования
дисциплин
Общенаучный цикл
Базовая
Философские вопросы
естествознания
2
М1.Б.02
Специальный физический
практикум
М1.В
3
М1.В.02
Компьютерные технологии в
науке и образовании
5
М1.В.03
Изучение дисциплины направлено на освоение магистрантами результата обучения: использовать в профессиональной деятельности
знание современных философских проблем естествознания и основных методов научного исследования.
В результате освоения дисциплины магистрант должен:
знать: понимать и глубоко осмыслять философские концепции естествознания; место естественных наук в выработке научного
мировоззрения; основные этапы развития отечественной и мировой философии науки; основные этапы истории науки; современные
проблемы онтологии и гносеологии;
уметь: профессионально оформлять и представлять результаты физических исследований; предлагать и аргументировано
обосновывать способы решения исследовательских задач в области философии науки; формулировать новые цели и достигать новые
результаты в соответствующей предметной области;
владеть: основами методологии научного познания при изучении различных уровней организации материи, пространства и времени;
применения основных методов научного исследования.
Цель дисциплины - приобретение навыков проведения научных исследований в рамках заданной тематики, анализ получаемой
физической информации с использованием современной вычислительной техники и современных информационных технологий.
Практикум учит выбору необходимых методов исследований и необходимой для этого аппаратуры, разработке новых методов
исследований. Задача дисциплины также состоит в обсуждении на научных семинарах полученных результатов, написании и
оформлении научных статей и докладов на конференциях.
Вариативная
М1.В.01
Иностранный язык
4
Аннотации к рабочим программам
Дисциплина «Иностранный язык в сфере профессиональной коммуникации» предполагает систематизацию и совершенствование знаний
в области иностранного языка, достигнутых на предыдущей ступени образования, а также навыков и умений, необходимых для
эффективного делового общения на современном иностранном языке в устной и письменной формах в соответствии с уровнем В1
Общеевропейских компетенций владения иностранным языком, формирование компетенций, необходимых для выполнения конкретных
видов научной и профессиональной деятельности в сферах и ситуациях общения, связанных с использованием иностранного языка. На
всех этапах курса иностранного языка обращается внимание на обучение магистрантов методике самообразования, которая позволяет
им овладеть приемами извлечения информации из текстов, знакомит со способами ее передачи в виде аннотаций, рефератов, устных
докладов и сообщений.
В курсе изучаются стохастические и динамические модели вещества и алгоритмы моделирования. Изучаются численные методы
математического моделирования. Рассматривается введение в технологии параллельного программирования MPI и OpenMPI.
Изучается управление пакетом молекулярно-динамического моделирования на многопроцессорных системах LAMMPS. Рассматриваются
геометрические фазовые переходы и фракталы
Дисциплина по выбору 1
М1.В.03.01
Фракталы в физике
Развитие учения о фракталах. Основы современных представлений, используемых для описания статики и кинетики реальных
объектов, обладающих сложной формой. Основы фрактальной геометрии и использование представлений о фрактальности для
количественного описания эволюции реальных объектов, рассмотрение проблемы геометрических фазовых переходов, эволюции
кластеров и различных типов перколяционных явлений.
М1.В.03.02
Физика наноматериалов
6
М1.В.04
Дисциплина посвящена изучению закономерностей протекания различных физико-химических процессов в областях нанометровых
размеров. Рассматриваются новые перспективные функциональные наноматериалы. Дается представление о методах синтеза
разнообразных материалов (фуллеренов, наноматериалов, магнитных материалов, композиционных, керамических материалов и т.д.),
об их структуре, свойствах и возможном применении
Дисциплина по выбору 2
М1.В.04.01
Физика неупорядоченных
сред
Различные неупорядоченные системы являются как предметом фундаментальных исследований, так и находят самое широкое
практическое использование. Знание физики неупорядоченных сред сегодня стало необходимым элементом подготовки
профессионального физика. В данном курсе рассматриваются общие свойства неупорядоченых систем, макроскопические
характеристики неупорядоченных систем. Дана общая постановка задачи об определении материальных уравнений в неупорядоченных
системах. Рассматриваются флуктуации характеристик неупорядоченных систем, методы теории функций Грина для неупорядоченных
систем, динамический хаос, основные понятия синергетики, структура неупорядоченных твердых тел, элементарные возбуждения в
неупорядоченных средах.
М1.В.04.02
Техника физического
эксперимента
М2
М2.Б
7
8
Профессиональный цикл
Базовая
(общепрофессиональная)
М2.Б.01
Современные проблемы
физики
Курс нацелен на приобретение знаний и развитие способности студента свободному владению профессиональными знаниями для
решения задач, возникающих в научно- исследовательской деятельности. Курс позволяет студенту овладеть современной физической
картиной мира и иметь представление о современных научных технологиях. Анализируется связь современных проблем физики и
глобальных экологических проблем.
История и методология
физики
Изучаются основные этапы развития физической науки и связь процесса развития физики с развитием техники и технологий, а также
других наук . Рассматривается возникновение и совершенствование методологического подхода физики к изучению окружающего мира.
Изучается вклад отечественных ученых в развитие физики.
М2.Б.02
М2.В
9
Вариативная
М2.В.01
Методы звездной статистики
10
Излагаются элементы теории измерений. Изучаются приборы и методика основных типов физических измерений. Подробно изучается
современная цифровая измерительная техника и использование современных ИТ- технологий в эксперименте.
М2.В.02
Курс содержит информацию области многомерной статистики, использует понятие случайного вектора, его ковариационной
матрицы, многомерных распределений. Уточняет понятия оценки, статистики, многомерной линейной регрессии, расширяет до
многомерного понятие доверительного интервала. Знакомит студентов с методами исследования выборочных распределений,
исправления влияния случайных ошибок на выборочные распределения. Углубляет знания о дисперсионном и регрессионном анализе,
методе максимального правдоподобия. Знакомит с основами исследования и обработки временных рядов, сглаживанием данных,
вейвлет-анализом. Дает знания о методике проведения численных статистических экспериментов.
По результатам курса студенты должны ориентироваться в современных методах статистического анализа экспериментальных
данных. Преподавание ведется на примерах из звездной астрономии.
Дисциплина по выбору 3
М2.В.02.01
Переменные звезды
В курсе «Переменные звезды» изучаются звезды блеск которых в силу эволюционных (физических) и (или) геометрических
факторов меняется с течением времени. Рассматривается исключительная роль переменных звезд в создании шкалы расстояний во
Вселенной и определении физических характеристик звезд.
В процессе изучения данного курса рассматриваются различные типы переменных звезд – пульсирующие переменные,
классические затменно-двойные звезды, всевозможные катаклизмические переменные, изменение блеска которых вызвано как
физическими процессами так и геометрическими факторами. Для физически переменных звезд рассматривается взаимосвязь типа
переменности с эволюционным статусом звезды. Особое внимание уделяется особенностям эволюционного развития звезд, являющихся
компонентами тесных двойных систем. Отмечается большая роль переменных звезд в определении таких важнейших физических
параметров как радиусы, массы и светимости звезд, находящихся на разных стадиях эволюционного развития.
Для успешного усвоения курса необходимо знание курсов общей астрономии, сферической астрономии, общей
и
теоретической астрофизики, звездной астрономии и небесной механики. Полученные студентами знания используются в спецкурсах
теории строения звезд, динамики звездных систем, а также в практической деятельности, связанной с наблюдениями астрономических
объектов и при написании дипломных работ.
М2.В.02.02
Методы размерности и
подобия в физике и
астрофизике
М2.В.02.03
Космология
11
М2.В.03
Студенты получают знания о нестабильных этапах в эволюционном развитии звезд, приводящих к различным типам колебаний
или взрывным явлениям, приводящим к коренному изменению структуры звезды, знакомятся с особенностях эволюционного развития
звезд, имеющих близкого соседа.
Студенты приобретают умения и навыки работы с каталогами и базами данных переменных звезд, определения
приблизительного типа переменности по виду и форме кривой блеска.
Методическая новизна курса заключается в изучении различных типов переменных звезд исходя из их эволюционного статуса.
Методы теории размерностей и подобия нашли широкое применение во всех разделах точных наук. Причем в астрофизике эти методы
имеют особенно большое значение. Причина заключается в том, что решение практически любой астрофизической проблемы всегда
осложняется необходимостью учета многих факторов, либо известных приближенно, либо вообще неизвестных. В этих условиях важно
иметь простые соотношения, свободные от излишней детальности, но зато позволяющие оценить роль плохо известных факторов.
Именно теория размерностей дает эффективные методы получения таких соотношений. С другой стороны, астрофизики изучают
большое количество небесных объектов, и хотя, многие из них индивидуальны по своим свойствам, но одной из основных проблем
астрофизики как науки являются поиски закономерностей подобия в структуре и эволюции разных небесных тел.
Цель курса размерностного анализа заключается в том, чтобы научить студентов пользоваться методами теории анализа размерностей
и подобия на основе астрофизических и физических применений. Каждый астрофизик имеет хотя бы элементарные представления о
методах теории размерностей и применяет их в той или иной мере в своей работе.
В рамках курса изучаются основные приемы метода анализа размерностей и подобия, рассматриваются многочисленные
примеры применения к различным астрофизическим проблемам: теории внутреннего строения звезд (политропных и конвективных,
белых карликов и нейтронных звезд, звезд с лучистым переносом энергии), проблеме звездных пульсаций, вращения и магнитных полей
звезд, некоторым вопросам внегалактической астрономии и др.
Для успешного освоения курса студенты должны иметь подготовку по общей астрономии, термодинамике, квантовой и ядерной
физике, теоретической астрофизике.
Студенты получают опыт и навыки в нахождении функциональных зависимостей физических процессов исходя из основных
параметров, характеризующих астрофизическую систему, т.е. в тех случаях, когда теория, описывающая данное явление, отсутствует, а
также нет эмпирических формул, основанных на достоверных наблюдательных данных.
Полученные студентами знания используются в курсах звездной астрономии, теории и эволюции звезд, переменных звезд, а
также в практической деятельности, связанной с научными исследованиями по основным проблемам астрофизики.
Методическая новизна курса заключается в подробном изложении основ метода теории анализа размерностей и в анализе
большого количества примеров применения этого метода к астрофизическим задачам.
Космология изучает Вселенную как целое и как она развивается во времени, основываясь на наблюдательных данных и теоретических
выводах. В последние десятилетия космология является наиболее динамично развивающейся областью современной астрофизики.
В рамках курса студенты знакомятся с основными положениями современной космологии: со стандартной моделью горячей Вселенной,
инфляционной моделью, космологическими решениями Фридмана. Рассматриваются крупномасштабная структура Вселенной,
ускоренное расширение Вселенной и космический вакуум, проблема скрытой массы.
Для успешного освоения курса студенты должны иметь подготовку по общей астрономии, термодинамике, квантовой и ядерной физике,
теоретической астрофизике, электродинамике, физике межзвездной среды.
Полученные студентами знания используются в практической деятельности, связанной с научными исследованиями в области
космологии.
Методическая новизна курса заключается в изложении современного состояния проблем космологии на основе научных
публикаций последних лет.
Дисциплина по выбору 4
М2.В.03.01
Динамика звездных систем
М2.В.03.02
Динамика Солнечной
системы
Динамика звездных систем изучает движения звезд под влиянием действующих на них сил в звездных системах. Основной
задачей звездной динамики является исследование особенностей и механизмов динамической эволюции звездных систем.
В рамках курса рассматриваются как классические разделы звездной динамики (движение в регулярном поле, изолирующие
интегралы движения звезд в силовых полях с разной симметрией, задача Джинса, действие иррегулярных сил, «столкновительная»
релаксация звездных систем), так и современные проблемы (стохастическое движение звезд, экспоненциальная расходимость близких
траекторий, бурная релаксация и различные виды фазового перемешивания в бесстолкновительных системах). Представляют заметный
интерес раздел по динамике рассеянных звездных скоплений (РЗС) и связанные с ним задачи, в ходе решения которых студенты
приобретают навыки поиска и вычисления периодических орбит, а также навыки анализа устойчивости таких орбит в моделях РЗС.
Полученные студентами знания используются в курсах звездной астрономии, небесной механики, при анализе данных звездной
статистики и кинематики звездных систем, а также в практической деятельности, связанной с наблюдениями РЗС.
Исследование движения тел Солнечной системы является одной из актуальных задач небесной механики. Вопросы, связанные
с представлениями о строении Солнечной системы, формировании динамической структуры, ее устойчивости находятся на переднем
крае науки.
В курсе рассматриваются современные представления о строении Солнечной системы, основы математической теории
устойчивости, асимптотические методы решения дифференциальных уравнений, теория резонансных систем, аналитические и
М2.В.03.03
Физика межзвездной среды
М2.В.04
Строение и эволюция звезд
12
М2.В.05
численные теории движения больших планет, результаты численного моделирования движения больших планет на космогонических
интервалах времени.
Цель курса — познакомить студентов с историей вопроса и с современными представлениями о динамике и устойчивости
Солнечной системы.
Задачи курса — научить студентов использовать современный математический аппарат для решения задач, связанных с
исследованием динамической эволюции планетных систем.
Для успешного освоения курса требуется знание общей астрономии, небесной механики, теоретической механики. Курс
необходим для успешного выполнения выпускной квалификационной работы.
При изучении курса студенты получают знания о строении и динамических свойствах Солнечной системы и известных
внесолнечных планетных системах, приобретают навыки исследования динамической эволюции планетных систем.
Методическая новизна курса состоит в адаптации современных методов исследования динамических систем для решения
небесномеханических задач.
Курс физики межзвездной среды призван дать описание многообразных процессов, происходящих в межзвездной среде, в их
единстве.
Основное внимание уделяется изучению процессов, приводящих к формированию спектров поглощения и излучения, как в
линиях, так и в непрерывном спектре. Рассматриваются основные механизмы взаимодействия излучения и вещества и влияния на них
физических условий в среде. Изучаются процессы, ведущие к установлению теплового баланса межзвездной среды. Основное внимание
уделяется механизмам дифференциации межзвездной среды на зоны ионизованного, атомарного и молекулярного водорода и
процессам в этих областях. Обсуждаются вопросы физики взаимодействия частиц космических лучей с веществом и излучением и
проблема возникновения космических лучей сверхвысоких энергий.
Курс интегрирует в себе знания, полученные студентами при изучении курсов общей и теоретической астрофизики, квантовой
механики, электродинамики и статистической физики.
Теория внутреннего строения и эволюции звезд, являясь одним из разделов теоретической астрофизики, изучает физические
условия в звездных недрах, изменение физических условий, внутреннего строения и химического состава звездного вещества, а также
изменение наблюдаемых характеристик звезд со временем, генетические связи различных групп звезд, их конечное состояние.
В дисциплине «Строение и эволюция звезд» студенты изучают физические основы теории строения и эволюции звезд, в том
числе вопросы механического равновесия самогравитирующих газовых конфигураций и устойчивости механического равновесия, основы
теории адиабатических радиальных пульсаций звезд, ядерные источники энергии в звездных недрах, механизмы переноса энергии в
звездах. Для теоретического анализа физических условий в недрах звезд привлекаются данные наблюдений о движении линии апсид в
двойных звездах и о периодах пульсаций физических переменных звезд. Студенты знакомятся с аналитическими выводами таких важных
закономерностей астрофизики, как соотношение масса – светимость невырожденных звезд, соотношение масса – радиус белых
карликов, а так же верхнее ограничение на массу вырожденных звезд. Студенты знакомятся с основами и результатами численного
решения системы уравнений строения и эволюции звезд, и с полученной на основе этих решений современной картиной эволюции звезд
разных масс. Освоение дисциплины «Строение и эволюция звезд» подготавливает студентов к осмысленному чтению современной
научной литературы по этому разделу астрофизики, к зачаткам самостоятельной научно-исследовательской работы.
Для успешного освоения дисциплины «Строение и эволюция звезд» необходимо знание общей астрономии, теории
ньютоновского потенциала, гидродинамики, термодинамики, квантовой механики и ядерной физики. Полученные студентами знания
используются в курсах звездной астрономии, переменных звезд, космологии, а также в практической деятельности, связанной с
теоретическими исследованиями по физике звезд и интерпретации данных наблюдений звезд.
Дисциплина по выбору 5
М2.В.05.01
Математические пакеты
М2.В.05.02
История и методология
астрономии
Для успешного проведения научных исследований, выполнения научно-технических разработок необходимо иметь навыки
работы с математическими пакетами, реализующими основные аналитические и численные методы. В курсе рассматривается
математический пакет Maple. Цель курса — изучение и освоение современных методов компьютерной алгебры на примере пакета Maple.
Задача курса — научить студентов решению фундаментальных и прикладных задач с помощью пакета Maple.
Для успешного освоения курса требуется подготовка по информатике, математике и физике. Умения и навыки, приобретенные в
процессе изучения курса, необходимы при изучении специальных курсов.
В процессе изучения курса студенты знакомятся с основными функциями и принципами работы в Maple, осваивают методику
проведения научных исследований с помощью Maple, получают навыки выполнения научно-технических разработок с использованием
математического пакета Maple.
Освоение пакета Maple ведется на основе примеров из астрономии и геодезии. Особое внимание уделяется пакетам Maple,
применяемым при проведении астрономических исследований и геодезических расчетов.
Специализирующиеся в области астрономии студенты к тому времени, когда они приступают к изучению истории своей науки, уже
обладают знаниями на уровне, достигнутом астрономией к началу XXI века. Будущие исследователи должны быть осведомлены о том, в каких
условиях и какими путями были достигнуты успехи их науки.
Задача курса — проследить развитие основных представлений человека о Вселенной, осветить длительные этапы
количественного накопления новых астрономических данных и эпохи революционных преобразований астрономической картины мира.
М2.В.05.03
Дополнительные
лаборатории по
Специальному физическому
практикуму
М2.В.05.04
Физика плазмы
Зам.директора ИЕН
Цель курса — раскрыть внутреннюю логику развития астрономической науки.
Для успешного освоения курса требуется знание курсов «Общая астрономия», «Общая астрометрия», «Общая
астрофизика», «Небесная механика», «Галактическая астрономия». Знание истории науки позволяет специалисту в той или иной
ее области выйти за пределы своей современности и увидеть современные представления в их развитии. Изучение истории науки
помогает лучше ориентироваться и в современных событиях, и в тенденциях развития знаний, т. е. видеть перспективы науки.
В процессе освоения курса студенты получают знания о путях развития науки, об условиях, в которых состоялись те или
иные научные открытия, получают навыки и умения при выполнении научно-исторических исследований.
Методическая новизна курса состоит в том, что развитие астрономической науки, ее методологии рассматривается как
процесс становления научной картины мира, как процесс развития науки, имеющей огромное мировоззренческое влияние.
Курс «Дополнительная лаборатория по специальному физическому практикуму» рассматривает вопросы описания и
моделирования объектов межзвездной среды.
Основное внимание уделяется применению специальных математических численных методов для моделирования физических
процессов и формирования спектров излучения и поглощения для объектов межзвездной среды. Студенты знакомятся с наработанными
в данном разделе науки программными пакетами моделирования объектов и процессов, изучают способы анализа, интерпретации и
оценки получающихся модельных результатов.
Курс соединяет в себе ранее изучавшиеся математические и физические дисциплины и способствует их лучшему усвоению и
пониманию.
Даются основные понятия физики плазмы, такие как идеальность, квазинейтральность, дебаевская экранировка, ленгмюровские
колебания. Для термодинамически равновесной плазмы выводится формула Саха, позволяющая оценить ее степень ионизации.
Выводятся выражения для основных транспортных коэффициентов плазмы; описываются элементарные процессы в плазме (ионизация
электронами, тройная рекомбинация, фотоионизация, фоторекомбинация). Рассматривается распространение волн в плазме; выводятся
дисперсионные соотношения для электронных плазменных, ионно-звуковых, электромагнитных и альфвеновских волн. Дается
представление о гидродинамическом и кинетическом приближениях в описании плазмы.
И.С.Киселева