URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Кинг А.Р. Введение в классическую звездную динамику. Перевод с английского Обложка Кинг А.Р. Введение в классическую звездную динамику. Перевод с английского
Id: 6529
878 р.

Введение в классическую звездную динамику.
Перевод с английского

2002. 288 с.
Белая офсетная бумага
  • Мягкая обложка

Аннотация

Ivan R. King. An Introduction to Classical Stellar Dynamics. Перевод с английского В.Г.Сурдина и А.С.Расторгуева.

В книге изложены важнейшие вопросы теории орбит, теории потенциала галактик, теории спиральной структуры галактических дисков и приливного взаимодействия звездных систем. Обсуждается движение звезд и эволюция звездных скоплений в галактике, а также строение и эволюция скоплений галактик.

В основу книги положены лекции по динамике... (Подробнее)


Об авторе
top

Айвэн Р. КИНГ (Photo by Paul Bishop, Jr.)

Профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли (США). Изучает звездные скопления и галактики. Окончив Гарвардский университет, в 1952 г. защитил диссертацию. После службы в Военно-морских силах США преподавал в Иллинойском, а с 1964 г. – в Калифорнийском университете (Беркли). В 1978-80 гг. был президентом Американского астрономического общества; в 1973-76 гг. возглавлял комиссию "Звездные скопления" Международного астрономического союза. Член Национальной академии наук США и Американской академии искусств и наук.

В настоящее время исследования Кинга посвящены изучению звездного состава шаровых скоплений с использованием беспрецедентных возможностей Космического телескопа.

Научный авторитет Айвэна Кинга весьма высок. Его имя носят уравнения звездной динамики; "закон Кинга" и "профили Кинга" используются при изучении звездных скоплений и галактик. Многие годы Кинг координирует усилия международной группы астрономов, изучающих звездные системы с помощью Космического телескопа <Хаббл>. Профессор Кинг воспитал многих известных астрономов. Его доклады на научных конференциях неизменно привлекают внимание своей новизной и ясностью.


Оглавление
top
Предисловие к русскому изданию
Предисловие автора
Введение
1Бесстолкновительное уравнение Больцмана
 Основное уравнение
 Решение бесстолкновительного уравнения Больцмана
 Теорема Джинса и понятие об изолирующих интегралах
2Локальная динамика Галактики
 Бесстолкновительное уравнение Больцмана в галактических координатах
 Проблема третьего интеграла
 Локальная динамика Галактики
 Функциональное приближение: подстановка Оорта
 Квадратичный третий интеграл
 Потенциалы Штеккеля
3Уравнения для моментов
 Уравнения для моментов в Галактике
 Уравнение асимметричного дрейфа
 Уравнения для моментов более высокого порядка
 Псевдомоменты
 Поправки VR Vz, выведенные из квадратичного третьего интеграла
 Член с VR Vz в уравнении асимметричного дрейфа
 Оценка Оортом [partial(n VR Vz)/partial z]z=0
 Предостережение
4Дифференциальные движения во вращающейся Галактике
 Уравнения дифференциального движения
 Эпициклические орбиты Линдблада
 Вывод уравнения звездного потока
 Эпициклические орбиты индивидуальных звезд
 Расширение ассоциации
 Движущиеся группы и их интерпретация
5Движения, перпендикулярные галактической плоскости
 Силы, перпендикулярные плоскому слою
 Приложение к локальной галактической задаче
 Гармоническая аппроксимация движений по z-координате
 Уравнение Пуассона и более точное выражение для плотности
 Наблюдательное определение rho0
 Псевдомоментный подход
 Наблюдательные результаты
 Самогравитирующий изотермический плоский слой
6Гравитационное поле нашей Галактики
 Гравитационное поле эллипсоидов
 Притяжение сжатых сфероидов
 Приближенные формулы
 Сфероид с малым сжатием
 Центральная сила, обусловленная экспоненциальным диском
 Современная модель Галактики
7Локальные и глобальные неустойчивости. Спиральная структура
 Длина Джинса и критерий Тоомре
 Динамика спиральных рукавов
 Проблема накручивания
 Теория волн плотности
 Формулы теории волн плотности
 Другие теории спиральной структуры
 Стохастическое звездообразование
 Бароподобные неустойчивости
 Изгиб галактического диска
8Звездные сближения
 Описание сближения
 Столкновения звезд
 Время релаксации
 Гравитационные вычисления в "галактических единицах"
 Время достижения равнораспределения по энергиям
 Динамическая эволюция звездного диска
 Механизм Спитцера–Шварцшильда
 Проблема коэффициентов диффузии
 Уравнение Фоккера–Планка
 Интегралы сближений для гравитации
 Уравнение Фоккера–Планка как уравнение неразрывности
 Динамическое трение
 Тесные сближения и распределения скоростей: уравнение Колмогорова–Феллера
 Двойные системы и сближения
9Теорема вириала и ее приложения
 Теорема вириала в сферических системах
 Потенциальная энергия
 Характерные времена в звездной системе
 Джинсовская длина и дебаевская длина
 Критическая скорость ухода из системы
 Сжатие вращающегося звездного скопления
 Связь между пространственнойи поверхностной плотностью
10Динамика звездных скоплений
 Оценка темпа потери звезд из скоплений
 Пониженное максвелловское распределение
 Равновесное решениеуравнения Колмогорова–Феллера
 Самосогласованные модели звездных скоплений
 Модели скопленийс анизотропным распределением скоростей
 Сводка формулдля анизотропного распределения скоростей
11Приливные силы в звездных скоплениях
 Приливная устойчивость звездных скоплений
 Ограниченная задача трех тел
 Применение к звездному скоплению
 Минимальная плотность,необходимая для устойчивости скопления
 Приливные удары
 Разрушение, вызванное приливными ударами
 Приливные удары в шаровых скоплениях
 Динамическая эволюция скоплений
 Потеря массы звездами
 Катастрофическая потеря массы
 Столкновения звезд в шаровых скоплениях
12Моделирование
13Коллапс ядра в шаровых скоплениях
 Гравитермическая неустойчивость
 Неустойчивость сегрегации по массе
 Время релаксации для половины массы
 Коллапс ядер скоплений – наблюдения и теория
 Коллапс и эволюция после коллапса
14Динамика эллиптических галактик
 Радиальные профили
 Наблюдения с помощью Космического телескопа "Хаббл"
 Бурная релаксация
 Сплюснутые динамические модели
 Трехосность
 Формы трехосных звездных систем
 Метод моделирования Шварцшильда
 Дисперсия скоростей и значение M/L
 Картина слияний
 Потенциалы Штеккеля
15Динамика скоплений галактик
 Динамическое моделирование скопления Coma
 Двойные галактики
 Слияние и каннибализм
 Роль слияний в скоплениях галактик
 Длительность формирования скопления галактик
 Масса Местной группы
Приложение к главе 10
Приложение к главе 14. (Томас С. Статлер)
Литература
Предметный указатель

Предисловие к русскому изданию
top

Динамика звездных систем – один из наиболее разработанных разделов теоретической астрономии и, в то же время, одна из наиболее живых и развивающихся ветвей этой древней науки. Вклад отечественных ученых в звездную динамику весьма высок и общепризнан: работы В.А.Амбарцумяна, Г.Г.Кузмина, Т.А.Агекяна, П.П.Паренаго, В.А.Антонова и других наших исследователей лежат в фундаменте этой науки; монографии К.Ф.Огородникова, В.Л.Поляченко и А.М.Фридмана давно уже стали каноническими пособиями в своей области. Однако современных учебников по этому предмету для начинающих исследователей у нас нет. Особенно остро отсутствие учебных книг стало ощущаться в последние годы, поскольку уже более десяти лет не издавались ни отечественные, ни переводные монографии и обзоры по этой тематике.

В то же время, происходит быстрое развитие этой области исследований, лежащей на стыке астрономии, классической механики и физики плазмы (ибо в звездных системах, как и в плазме, велика роль коллективных эффектов). Получено множество новых аналитических результатов и еще больше – численных, обязанных появлению суперкомпьютеров, в том числе специализированных. Работу теоретиков стимулируют совершенно неожиданные, удивительные результаты, полученные при наблюдении звездных скоплений и галактик, а также сверхгалактических структур, отражающих эволюцию Вселенной с первых мгновений ее расширения.

Чтобы наши астрономы и физики продолжали участвовать и, по возможности, лидировать в этой области, требуется издание комплекта современных учебников по наблюдательным и теоретическим вопросам изучения звездных систем, начиная с простейших, базовых курсов. Мы рады, что первая наша попытка в этом направлении была поддержана Российским фондом фундаментальных исследований.

К моменту окончания работы над переводом этой книги ее американская версия еще не была опубликована; вполне вероятно, что на русском языке она увидит свет раньше, чем на английском. Мы чрезвычайно признательны профессору Кингу за разрешение работать над книгой параллельно с ним и благодарны всем коллегам, помогавшим нам в этой работе. Текст книги подвергся минимальному редактированию. Мы позволили себе расширить список литературы (помечено звездочкой) и добавить несколько иллюстраций и комментариев. В некоторых случаях изменены обозначения величин с тем, чтобы они соответствовали общепринятому виду. Автор и переводчики видели свою задачу не в том, чтобы вывести читателя на передний край современной звездной динамики, а в том, чтобы познакомить с ее основными понятиями и дать базу для начала самостоятельной работы.

Редакторы этой книги не раз имели удовольствие ощутить обаяние профессора Кинга – невысокого интеллигентного человека с внимательным и очень доброжелательным взглядом. Несколько лет назад он побывал в России и увидел, в каких непростых условиях работают наши ученые. Прислав нам рукопись этой книги, которая готовится к публикации в США, он отказался от авторского вознаграждения, желая хотя бы этим поддержать научное книгоиздание и астрономию в России. Выходу этой книги на русском языке способствовали Российский фонд фундаментальных исследований и издательство УРСС. Большую благодарность за помощь в работе над переводом мы выражаем Л.А.Феоктистову, а также должны отметить участие М.В.Рючина. Текст книги прочитал и высказал полезные замечания О.В.Чумак. Мы все рады сделать этот скромный подарок профессору Кингу в год его 75-летия.

Автор книги и ее переводчики надеются, что их труд найдет благосклонного читателя и оставит в его душе искру интереса к изумительному миру звездных систем.

А.С.Расторгуев

В.Г.Сурдин

Предисловие автора
top

Эта книга служит введением в классическую звездную динамику и предназначена для студентов и аспирантов, изучающих астрономию и физику. Читатель уже должен иметь общее представление о звездных системах, которое можно почерпнуть из отличной книги Михаласа и Бинни (Galactic Astronomy: Structure and Kinematics, by Mihalas D. and Binney J. / New York: W.H.Freeman, 1981). Предшествовавшая ей книга Михаласа и Роутли (Galactic Astronomy, by D.Mihalas with the collaboration of P.M.Routly / San Francisco: W.H.Freeman, 1968) давно распродана. Более свежие данные можно найти в курсе наших лекций, прочитанных в 1989 г. на астрономической школе в Швейцарии (The Milky Way As a Galaxy, by Gilmore G., King I.R., van der Kruit P.C. / University Science Books, 1990). Наиболее полным и современным источником по этой теме, разумеется, служит книга Бинни и Меррифилда (Galactic Astronomy, by Binney J. and Merrifield M. / Princeton: Princeton University Press, 1998).

Естественным дополнением к упомянутым обзорам стал фундаментальный учебник Бинни и Тримейна по звездной динамике (Galactic Dynamics, by Binney J. and Tremaine S. / Princeton: PUP, 1987). Однако, он довольно сложен и весьма объемист, что может вызвать трудности у студентов начального уровня. В основном именно этим и была стимулирована подготовка настоящей книги, основанной на лекционных записях, над которыми автор работал в течение многих лет преподавания предмета.

При разработке общего курса по структуре и динамике звездных систем можно воспользоваться книгой Бинни и Меррифилда, а также избранными местами из The Milky Way As a Galaxy, в качестве первой половины курса, и настоящей книгой – в качестве его второй половины.

Классическая динамика галактик развивается с эпохи Джинса и Эддингтона, но большая ее часть опирается на работы Оорта, выполненные за короткое время, начиная с 1926 г. Этот материал уже не раз излагался профессорами для студентов, как в работе Михаласа и Роутли, так и в настоящей книге. Этим я надеюсь оправдать некоторое сходство между их изложением и моим. Со временем, однако, рождаются новые проблемы и появляются новые подходы к старым. В частности, я во многом опираюсь на развитую Чандрасекаром теорию звездных сближений, а также на результаты других астрономов, полученные за десятилетия, прошедшие с тех пор, как были заложены краеугольные камни звездной динамики. В данной работе я постарался следовать как классическому, так и современному изложению, насколько это вообще возможно в пределах единого ряда комментариев и уравнений.

По некоторым темам я даже не пытался дать исчерпывающего обзора. Например, численное моделирование сейчас превратилось в самостоятельную большую науку, но мой подход заключался в том, чтобы только обрисовать численные методы и использовать их результаты, относящиеся к обсуждаемым темам. Кроме того, я совершенно не включил в книгу недавние дискуссии об отклонении нашей Галактики от осевой симметрии.

В каждой главе даны ссылки на литературу, которая может оказаться полезной для читателя; упомянуты авторы основополагающих результатов. Однако многие положения приводятся без указания авторства: их я рассматриваю как всеобщее достояние или же как результаты, впервые затронутые в моих лекциях, но опубликованные в более поздних работах других авторов. Насколько я понимаю, целый ряд обсуждаемых здесь вопросов имеет именно такое происхождение; они в течение некоторого времени включались только в конспекты моих лекций, поскольку я никогда не считал их достаточно важными для того, чтобы спешить с их публикацией, загромождая журналы множеством мелких статей.