Introduction to Astronomy普通证书

天文学概论

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9.0 (33人)

  • 知识量:9.9
  • 教师参与:9.8
  • 趣味性:8.9
  • 课程设计:9.2

难度:一般

开始时间:2014-12-01

持续时间:13.0周/每周6.0-12.0小时

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在本课程中,我们将要学习宇宙中的一切,是的,一切。我们将从”古典“天文学开始,像古代人那样描述我们眼中的夜空并归纳我们所看到的东西。然后我们将从地球出发,踏上向外部探索的旅程,去学习太阳系、银河系和那些我们在外太空观测到的奇异物体,比如黑洞、类星体和超新星。在课程的最后,我们将进行一些关于科学家对宇宙整体认知程度的讨论。在学习的过程中,我们会介绍一些理论和实验的方法。我们曾用这些研究方法来理解从牛顿定律到光与物质,再到爱因斯坦的相对论这样的概念,亦曾将它们应用于设计制造从伽利略的天文望远镜到威尔金森宇宙微波背景辐射探测器(WMAP)的天文设备。


课程大纲
第一周:方位天文学(裸眼天文学)
我们将在第一周的学习中熟悉关于天空中物体的方位与运动的描述。
第二周和第三周:牛顿的宇宙
牛顿物理学曾使我们对宇宙的理解产生了革命性的变化。在本周课中,我们将要讨论的内容包括:牛顿力学定律以及遵循该定律诞生的守恒定律、牛顿的重力理论以及它在天文学上的一些应用、辐射的一些属性。本周的最后一个视频中将简要介绍与我们课程相关的一些量子力学的内容。本堂课信息量大、难度较高,但今天的努力必将赢来明日的收获。
第四周:行星
在本课程中我们时间有限,对于行星科学这一广博而激情四射的领域,我们就只能管中窥豹了。在本周的学习中,我们将大致检阅太阳系的属性和结构,并回顾我们对太阳系的历史和起源的理解。在最后,我们将会讨论过去十年中那些令人兴奋的发现——数百颗太阳系外行星。
第五周:恒星
我们对恒星都知道些什么,都是怎么知道的?在本节课的开始,我们将会快速检阅被研究得最为透彻的那个恒星,即太阳。接着我们会讲一讲分类、赫罗图和主序星、距离和质量以及体积的测量、双星、星团、经过主序阶段的恒星演化。
第六周:主序后星
恒星演化的最后步骤以及恒星残骸。巨星、白矮星、新星、变星、超新星、中子星和脉冲星。
第七周:相对论与黑洞
本周我们将花大部分时间来理解狭义相对论。接着我们将用定性的方式来说一说广义相对论,并讨论该理论在黑洞、引力透镜效应以及其他一些有探讨价值的现象上的运用。
第八周:星系
本周的内容包括以下四个方面:1、星系结构与分类;2、活动星系核、类星体和耀类星体;3、星系旋转曲线和暗物质;4、星系团和大尺度结构。
第九周和第十周:宇宙学
宇宙作为整体来看,我们如何描述?哈勃膨胀、宇宙大爆炸理论、宇宙微波背景、近期确定的宇宙参数、早期的宇宙物理。这节课会讲到这些。


推荐阅读材料
在天文学中,有很多既重要又有趣的事例可供学习,而上课作为学习事实的方式效率很低。如果你能读到任何一本市面上写得不错的天文学导论性质的书籍,都能对你产生极大帮助,但这并不一定是必须的。Freedman、Geller和Kaufmann所著的《宇宙》一书就不错,但也有其他类似的书,我不会特别执着推荐任何一本。 http://en.wikibooks.org/wiki/General_Astronomy 这本维基书和课堂中提到的主题相关的维基条目作为阅读材料足够了,http://www.astronomynotes.com/ 这里能免费下载到的Nick Strobel慷慨相助的笔记也很有用。其次,我建议(但不要求)各位在你们的电脑上安装一套模拟天文软件。够我们用的免费软件包括http://www.astrosurf.com/c2a/(只有Windows版本)或http://www.ap-i.net/skychart/。我在本课程中所使用的那套软件,http://astronomy.starrynight.com/,将会为我们课上的学生提供购买折扣。


授课模式
授课模式包括分成每个分别8到15分钟,每周总体3小时的视频讲座。还包括与讲座同步的测验,以及为了帮助你消化学习材料所设计的作业。


常见问题解答
完成这门课程后我能拿到结业证书吗?
能。成功通过本课的学生将会获得由讲师签发的结业证书。

这门课需要我具备大学物理或微积分的知识吗?
不需要。如果你具备以上知识,在课程中会派上用场。但即使不具备,你也绝对可以学习并享受这门课。为了尽可能地保障课程的独立性,我们会上传一些介绍物理原理的关于技巧方面的辅助性说明文档。

这门课难吗?
不难才怪。如果学习方法正确,短短几周之内你就能掌握很多真正让人为之兴奋的科学知识。为此你得付出一定的努力,并开动脑筋思考。这些也理应是充满乐趣的。

这门课需要望远镜才能上吗?
不需要。我既会提出一些裸眼观察的课题,也会提出一些用望远镜观察的课题。如若你能在夜空中寻到一片微暗之处,你既会感到满足又能收获知识。如果此时你有一部望远镜并熟悉操作的话,这两种益处还将放大。但并不是所有人周围都有这样的地点或器材。安装一套天文模拟软件也能让你在显示器上尽享“观测”之乐。

这门课能帮助我提高作为一个观星者的水平吗?
没有直接帮助。我们不会在观测天文学的细节上多花时间。我们会更多地聚焦在天文物体的物理性质上。因此本课程虽然有助于增强你关于观测对象的知识,但未必会提高你的观测技术。


翻译:@蠢猪大王

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