Программа спецкурса "ФОТОМЕТРИЯ ЗВЕЗД"

В спецкурсе рассматриваются практические основы астрофотометрии и спектрофотометрии звезд в видимом и прилегающих к нему интервалах спектра. Кратко излагается история астрофотометрии. Изучается типичная аппаратура, применяемая для целей астрофотометрии и спектрофотометрии. Подробно рассматриваются источники возникновения ошибок при астрофотометрических измерениях. Особое внимание уделяется источникам систематических ошибок и методам их учета. Излагается обширный круг методов учета ослабления света в атмосфере. Рассматривается роль различных фотометрических систем, применяющихся для решения различных задач астрофизики. Особенное внимание уделяется задачам, требующим наивысшей точности фотометрии. В качестве примеров приводятся некоторые важнейшие результаты астрофизики и звездной астрономии, полученные фотометрическими методами.

    Введение. Место астрофотометрии в ряду астрономических дисциплин.
  1. Очерк истории определения звездных величин.
    • Первые представления о звездной величине.
    • Глаз как фотометрический прибор.
    • Расцвет и закат визуальной фотометрии.
    • Первая революция в фотометрии: фотографическая фотометрия и ее конкуренты.
    • Каталоги звездных величин до середины XX века.
    • Рождение фотоэлектрической фотометрии.
    • Вторая революция в фотометрии: система UBV.
    • Критика и развитие идей Г. Джонсона.
    • Достижения вильнюсской школы фотометристов. Учет распределения энергии в спектрах звезд разных типов.
    • Появление высокоточных наземных каталогов. Работы ГАИШ.
    • Третья революция в фотометрии: приборы с зарядовой связью и космический проект Hipparcos.
    • Перспективы развития третьей революции.
  2. Основные понятия фотометрии
    • Основные физические величины фотометрии.
    • Связь фотометрических единиц, используемых в физике и в астрономии.
    • Основные формулы монохроматической и гетерохромной фотометрии.
  3. Материальная часть астрофотометрии.
    • Телескопические системы, применяемые для решения задач фотометрии, преимущества и недостатки различных систем. • Рефракторы и рефлекторы. • Система Кассегрена и система Ричи-Кретьена. • Корректоры поля. Их достоиства и недостатки. • Телескопы для инфракрасной области спектра. • Телескопы для внеатмосферных наблюдений. Особенности телескопов для далекого ультрафиолета.
    • Фотографическая фотометрия. • Фотографический слой как приемник излучения. • Денситометрия. Характеристические и калибровочные кривые. • Приборы для измерения фотографического отклика.[ Микроденситометры с постоянной апертурой. Микроденситометры с ирисовой диафрагмой. Автоматические микроденситометры. Понятие о функции рассеяни точки.] • Ошибки, вызванные нелинейностью фотографического отклика[ Случай неравномерного фона. Случай перенаселенных полей. ] • Спектральная чувствительность фотослоев. • Каталоги фотографических звездных величин.
    • Фотоэлектрическая фотометрия. • Схема классического одноканального фотоэлектрического фотометра. • Светофильтры.[ Типы цветного оптического стекла. Зависимость пропускания стеклянных светофильтров от температуры. Интерференционные фильтры. Дихроичные зеркала. Нейтральные светофильтры.] • Линза Фабри. • Фотоумножители. • Спектральная чувствительность фотокатодов различных типов. • Регистрация фототока. Метод усиления постоянного тока и метод счета фотонов. • Вывод формул учета нелинейности. Оценка влияния нелинейности. • Счетная характеристика фотоумножителя. Требования к блокам питани фотоэлектрического фотометра. • Многоканальные фотоэлектрические фотометры. • Спектрометр системы Сейа - Намиока. • Об эффектах, связанных с положением телескопа. • Приборы с зарядовой связью (ПЗС или CCD).[ Принцип действия ПЗС. ПЗС и фотография: сравнительные характеристики. Фотометрия перенаселенных полей. Функци рассеяния точки. ПЗС и фотоэлектрический фотометр: сравнительные характеристики методов.] • Порядок проведения фотографических, классических фотоэлектрических и ПЗС измерений.
  4. Поглощение света в земной атмосфере.
    • Прохождение света через поглощающее вещество.
    • Релеевское рассеяние.
    • Рассеяние на аэрозолях.
    • Поглощение атмосферным озоном.
    • Поглощение света водяным паром.
    • Поглощение света атмосферным кислородом.
    • Полное ослабление света в атмосфере.
  5. Распределение энергии в спектрах звезд различных типов.
    • Функция E(lambda). Задача абсолютной спектрофотометрии. Абсолютно-абсолютное, относительно-абсолютное, и относительно-относительное представление распределени энергии.
    • Стандарты распределения энергии в спектре. • Лабораторные стандарты.[ Модель абсолютно черного тела. Спектрофотометрические лампы. Нетрадиционные источники излучения.] • Звезды как спектрофотометрические стандарты.[ Солнце. Вега. Другие стандартные звезды.]
    • Распределение энергии в спектрах звезд различных спектральных типов.[ Горячие звезды. Звезды солнечного типа. Холодные звезды. Карлики, гиганты и сверхгиганты. Субкарлики и другие звезды с дефицитом металлов. Звезды с редкими и уникальными распределениями энергии.]
    • Влияние межзвездного поглощения света. Закон межзвездного покраснения.
  6. Фотометрические системы.
    • Понятие "фотометрическая система". Типы фотометрических систем.
    • Система UBV и задачи, решаемые с ее помощью. Двухцветные диаграммы.
    • Некоторые среднеполосные фотометрические системы. • Аризонская среднеполосная система. • Система Стремгрена uvby-beta • Женевская система. • Вильнюсская система.
    • Тянь-Шаньская (ГАИШ) широкополосная система WBVR.
    • Сеть вторичных стандартов фотометрической системы.
  7. Проведение фотометрических наблюдений.
    • Подготовка к наблюдениям. Особенности подготовки к фотографическим, фотоэлктрическим и ПЗС наблюдениям. • Подготовка телескопа. • Подготовка приемника излучения. • Подготовка носителя информации. • Порядок проведения измерений. • Журнал наблюдений.
    • Повышение эффективности электрофотометрических наблюдений. Автоматизированный фотометрический комплекс. • Четырехполосный фотоэлектрический фотометр ГАИШ. • Усилители импульсного сигнала. • Счетчики импульсов и метод накопления. • Оптимизация времени накопления. • Автоматизация подготовки к наблюдениям. • Программа управления наблюдениями.
  8. Обработка измерений.
    • Учет нелинейности в методе счета фотонов. • Лабораторный метод суммы потоков. • Mетод максимума сигнала. • Метод диафрагмирования главного зеркала. • Метод поиска отклонений от пуассоновского распределения.
    • Учет фона.
    • Учет атмосферной экстинкции. • Монохроматические методы.[ Метод Бугера. Метод пары. Метод Никонова. Метод Сарычева.] • Гетерохромные методы.[ Классический гамма-метод. Принцип методов Зданавичюса.] • Полностью гетерохромная методика Тянь-Шаньской обсерватории.[ Определение атмосферной экстинкции. Восстановление функции распределения энергии в спектре.]
    • Области применения рассмотренных методов.
  9. Некоторые результаты фотометрических наблюдений.
    • Исследования переменных звезд. • Звезды с малыми амплитудами переменности. • Тонкие эффекты на кривых блеска переменных звезд. • Задачи астросейсмологии.
    • Сравнение стандартов, сильно различающихся по блеску. Сонце и звезды.
    • Высокоточные фотометрические каталоги. • WBVR каталог ярких звезд. • Каталоги, полученные в ходе космических экспериментов Hipparcos и Tycho. Симбиоз астрометрии и фотометрии. • Новые результаты звездной астрономии, полученные на базе современных высокоточных фотометрических каталогов
  10. Заключение. Новые проекты наземных и космических фотометрических исследований.