课程大纲
恒星物理导论
课程编码：B0311003Y 英文名称：Introduction to stellar astrophysics 课时：72 学分：4.00 课程属性：专业必修课 主讲教师：邓李才
内容提要：（章节、知识点介绍）
1. 恒星的位置、自行、距离和亮度，量纲分析I（3课时）
a) 恒星的位置：坐标系统，地球的运动，天空的可见度（1.0课时）
b) 恒星的自行（0.5课时）
c) 太阳的距离、恒星的三角视差（0.5课时）
d) 恒星的亮度：视星等，颜色，地球大气的吸收，黑体辐射，绝对星等、恒星参数分布范围和直观量纲分析（1.0课时）
2. 恒星的光度、有效温度和颜色-星等图（3课时）
a) 赫罗图：临近恒星，疏散星团，球状星团（1.0课时）
b) 测光视差：星团，单星（1.0课时）
c) 光度：概念，太阳光度，恒星光度和热改正（1.0课时）
3. 恒星的半径、半径与质量、练习1 （3课时）
a) 恒星的半径：干涉仪，月掩星方法（1.0课时）
b) 恒星的半径与质量：双星，多普勒效应，双星轨道参数，质光关系（1.0课时）
c) 练习1（1.0课时）
4. 光谱分类、光谱理解 、星族（3课时）
a) 恒星的有效温度（0.5课时）
b) 光谱分类：光谱序列，光度序列，白矮星光谱（1.0课时）
c) 光谱理解：太阳光谱，谱线认证，光谱序列（1.0课时）
d) 星族（0.5课时）
5. 恒星的转动、磁场、练习2（3课时）
a) 恒星的转动（1.0课时）
b) 磁场：概念，塞曼效应（1.0课时）
c) 练习2（1.0课时）
6. 特殊恒星、超新星、星际吸收 （3.0课时）
a) 特殊恒星：特殊A型星，恒星内部的扩散，金属线星，钡星，金牛座T型星（1.0课时）
b) 超新星，新星（1.0课时）
c) 星际吸收：星际尘埃，星际气体（1.0课时）
7. 辐射转移基础、恒星大气中的辐射转移、源函数（3课时）
a) 辐射转移基础：辐射强度Iλ，能量的辐射转移，源函数，发射线和吸收线（1.0课时）
b) 恒星大气中的辐射转移：辐射转移方程，表面强度，流量与有效温度，流量与辐射的各向异性，辐射能量密度（1.0课时）
c) 源函数：太阳大气的源函数，辐射平衡，灰大气模型（1.0课时）
8. 连续谱吸收系数、非灰大气的影响、压力分层（3课时）
a) 连续谱吸收系数：吸收过程，玻尔兹曼公式，萨哈公式，太阳大气中的吸收系数，A型星和B型星的吸收系数（2课时）
b) 非灰大气的影响：巴尔末跳变，非灰大气对温度的影响（1.0课时）
9. 谱线的形成、光谱分析、练习3（4课时）
a) 谱线的形成：光学薄谱线，谱线吸收系数，谱线轮廓，谱线致宽，等值宽度，生长曲线（2.0课时）
b) 光谱分析：巴尔末跳变，斯特龙根色指数，生长曲线的分析（1.0课时）
10. 非局部热动平衡、色球、冕和星风（3课时）
a) 局部热动平衡与非局部热动平衡的物理，基本方程（0.5课时）
b) 色球、冕和星风：观测和物理基础（0.5课时）
c) 压力分层：流体静力学平衡，压力与重力，电子压力，辐射压力（1.0课时）
d) 练习（1.0课时）
11. 守恒定律与恒星结构、流体静力平衡、热平衡（3课时）
a) 流体静力平衡的物理基础和基本方程（1.0课时）
b) 内能的平衡转移：维里定理（1.0课时）
c) 恒星内部的热平衡和能量传输（0.5课时）
d) 初步的质光关系（0.5课时）
12. 恒星对流理论基础（3课时）
a) 能量传输机制：为什么发生对流、对流运动稳定性判据（1.0学时）
b) 混合长理论及其应用（2.0学时）
i. 对流的基本物理图像和数学、对流中的能量交换；
ii. 混合长：参数的选择和意义
iii. 混合长对流理论的成功与失败：对流超射问题、锂丰度问题
13. 不透明度、能源、核合成和产能机制、练习4（3课时）
a) 恒星结构理论框架中的“输入物理”：（2.0学时）
i. 不透明度
ii. 核产能率、引力势能和内能
iii. 核反应-恒星演化的驱动
b) 练习4（1学时）
14. 恒星结构基本方程、恒星结构量纲分析II（3课时）
a) 建立恒星结构方程：（2.0学时）
i. 温度梯度与能量转移；
ii. 动量守恒与压力梯度、恒星震动的数学；
iii. 恒星方程组：结构、演化、短时标问题的物理基础和数学
iv. 无量纲化和恒星的基本量纲分析
b) 练习5（1学时）
15. 恒星结构方程求解、主序恒星模型（3课时）
恒星结构方程组求解的基本数学和计算方法（数学和计算方法）
a) 史瓦西方法（1.0课时）
b) 亨耶方法（1.0课时）
c) 恒星演化基本图像、恒星按质量分段的物理和天文学意义（1.0课时）
16. 小质量恒星的演化（3课时）
a) 典型的小质量恒星-太阳：“标准”太阳模型、太阳中微子问题（1.0课时）
b) 主序到红巨星：基本图像（0.5课时）
c) 简并过程和物态方程、“中等质量”和“小质量”恒星（0.5课时）
d) 氦闪与水平分支、渐进巨星分支的物理、行星状星云、白矮星（1.0课时）
17. 大质量恒星演化、演化晚期及结局（3课时）
a) “大质量”恒星与“中等质量”恒星、天文观测问题（1.0课时）
b) 演化中的物理问题：物质混合、蓝回绕（blue loop）、高级核燃烧（1.0课时）
c) 演化结局与II型超新星（1.0课时）
18. 恒星模型计算（3课时）
a）恒星结构方程的数字解（1.0课时）
b) 恒星演化程序，应用MESA课堂实习（2.0课时）
19. 数字恒星模型与恒星内部物理过程（3.0课时）
a）课堂指导（2.0学时）
b）模型分析答疑（1.0学时）（课外作业-完整演化序的技术分析）
20. 恒星演化理论的观测检验、脉动变星（3课时）
a) 恒星演化理论的观测检验（回顾）：星团赫罗图、演化残留体（1.0课时）
b) 观测问题：周光关系的物理基础和应用（0.5学时）
c) 经典造父变星与恒星理论问题（0.5学时）
d) 恒星震动和激发机制、赫罗图中的不稳定带（1.0课时）
21）双星演化基础
a）观测宇宙中的恒星成分（0.5学时）
b）双星和多星系统的观测统计性质（0.5学时）
c）双星的分类、观测对象与理论模型对于关系、单星理论的缺陷（1.0学时）
c）限制性三体问题及罗希瓣模型（1.0学时）
22. 恒星形成基础、初始质量函数、练习5（3课时）
a) 星族的理论概念和观测现象（0.5）
b) 基本图像简介、与恒星形成相关的观测和物理（0.5课时）
b) 对流与林中四郎线：原恒星和红巨星的相关物理（1.0课时）
c) 初始质量函数（0.5课时）
d）双星演化的重要意义（1.0学时）
23. 星族合成理论框架及应用（3学时）
a）星族合成基本假设、合理性及应用范围（0.5学时）
b）星族合成方法基础及简单星系模型（1.0学时）
c）实际应用：光谱、谱指数（0.5学时）
d) 练习及复习问答（1.0课时）
24. 课堂考试（3小时）
考核方式:（期中期末平时所占比重）
期中30% + 期末30% + 平时40%
B. W. Carroll and D. A. Ostlie, An Introduction to Modern astrophysics, Wesley, 1996