Optics in Astrophysics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Foy, Renaud (EDT)/ Foy, Francoise-Claude (EDT)

出品人:

页数:438

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 270.07

装帧:HRD

isbn号码:9781402034350

丛书系列:

图书标签:

天体物理学
光学
天文学
物理学
观测天文学
仪器
大气光学
辐射传输
光谱学
望远镜

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具体描述

Astrophysics is facing challenging aims such as deep cosmology at redshift higher than 10 to constrain cosmology models, or the detection of exoplanets, and possibly terrestrial exoplanets, and several others. It requires unprecedented ambitious R&D programs, which have definitely to rely on a tight cooperation between astrophysics and optics communities. The book addresses most of the most critical interdisciplinary domains where they interact, or where they will do. A first need is to collect more light, i.e. telescopes still larger than the current 8-10 meter class ones. Decametric, and even hectometric, optical (from UV to IR wavelengths) telescopes are being studied. Whereas up to now the light collecting surface of new telescopes was approximately 4 times that of the previous generation, now this factor is growing to 10 to 100. This quantum leap urges to implement new methods or technologies developed in the optics community, both in academic labs and in the industry. Given the astrophysical goals and technological constraints, new generation adaptive optics with a huge number of actuators and laser guide stars devices have to be developed, from theoretical bases to experimental works. Two other newcomers in observational astrophysics are interferometric arrays of optical telescopes and gravitational wave detectors. Up-to-date reviews of detectors and of spectrographs are given, as well as forefront R&D in the field of optical coatings and of guided optics. Possible new ways to handle photons are also addressed, based on quantum physics. More and more signal processing algorithms are a part and parcel of any modern instrumentation. Thus finally the book gives two reviews about wavefront processing and about image restoration and deconvolution algorithms for ill conditioned cases.

好的，这是一份关于一本名为《Optics in Astrophysics》的图书的详细简介，其内容完全独立于该书名所暗示的光学在天体物理学中的应用，而是聚焦于天体化学动力学与星际介质演化。 --- 《星际化学动力学：从分子云到原行星盘的演化》本书聚焦于驱动宇宙中复杂物质形态转变的根本物理与化学过程，深入探讨了星际介质（ISM）从冷分子云到年轻恒星系统形成过程中，化学组分如何与动力学环境相互耦合、相互塑造的复杂图景。第一部分：星际介质的基石与冷动力学本书的开篇部分着重奠定理解复杂星际化学所需的基础——低温、低密度环境下的动力学机制。我们抛开了传统上侧重于辐射传输和光学观测的视角，转而深入研究物质如何在引力、湍流和磁场的影响下进行聚集、压缩和冷却。第一章：分子云的形成与宏观动力学本章详细剖析了巨分子云（GMC）的形成机制，不仅仅停留在引力坍缩的简单描述上。我们引入了“湍流驱动的非均匀性”概念，探讨了从超音速湍流耗散中释放的能量如何影响了局部密度的峰值形成，以及这些峰值如何成为化学反应的温床。章节内详细建模了湍流的能量级串，特别是介于科勒尺度（Kolmogorov scale）和爱丁顿质量尺度之间的过程，这些尺度决定了分子云内部的温度梯度和化学组分的初步分化。第二章：冷却机制与热力学平衡的打破在低于 50 开尔文的极端低温下，辐射冷却效率的微小变化都可能导致显著的温度波动。本章系统梳理了主要的冷却线（特别是 $ ext{CO}$, $ ext{H}_2 ext{O}$, 和 $ ext{NH}_3$ 等痕量物种）对局部热力学的影响。我们关注“冻结-升华动力学”在确定云核温度结构中的关键作用，阐明了化学反应的激活能如何受温度的微小变化而急剧改变，从而打破了宏观上的热力学平衡。第二部分：化学反应网络与表面物理星际介质的化学复杂性源于极其缓慢但持续的反应过程。本书的第二部分专门用于解构驱动这些复杂分子合成的网络，并引入了对理解复杂有机分子（COMs）至关重要的固态化学。第三章：气相化学的稳态与非稳态模型本章深入探讨了气相化学网络。我们不再将化学视为一个静态的稳态系统，而是强调其时间依赖性。通过对数十个关键反应的详细分析，包括离子-分子反应、中性-中性反应以及光解作用的耦合，我们建立了描述化学演化轨迹的微分方程组。重点关注在密度极高（$sim 10^6 ext{ cm}^{-3}$）的致密核中，哪些反应对氢原子耗尽的敏感度最高。第四章：尘埃表面的催化与储库效应尘埃颗粒在星际化学中扮演着至关重要的“催化剂”和“分子仓库”的角色。本章详尽阐述了吸附、表面扩散、能量积累与解吸的物理机制。我们通过计算化学模拟，量化了 $ ext{H}_2$ 生成的催化效率，并重点研究了在低温下，水冰（$ ext{H}_2 ext{O}$）和一氧化碳（$ ext{CO}$）如何通过表面扩散相互作用，形成复杂冰层结构（如 $ ext{CO}_2$ 和甲醇 $ ext{CH}_3 ext{OH}$ 的前体）。对“深度冻结”现象的分析揭示了大量碳原子如何被隔离于冰层内部，等待恒星形成后的升华。第三部分：动力学与化学的反馈耦合本书的核心在于揭示动力学演化如何反过来调控化学反应的速率和产物分布。星际化学并非被动地跟随动力学变化，而是积极地通过辐射场（尤其是在 $ ext{UV}$ 波段）和粒子的再分布来影响其环境。第五章：磁场、电离与化学梯度磁场在分子云的支撑和坍缩中起关键作用，但其对化学的影响往往被低估。本章研究了磁场梯度如何影响电离的扩散，进而影响电离率，这是许多关键离子-分子反应的起始点。我们分析了在磁场压缩下，分子区域内电子密度和$ ext{H}_3^+$ 丰度的变化，以及这种变化如何反馈到中性分子（如 $ ext{OH}$ 和 $ ext{HCN}$）的生成速率上。第六章：湍流混合对化学边界层的影响湍流不仅是聚集物质的动力，也是混合物质的机制。本章利用先进的数值模拟结果，展示了湍流剪切层如何将富含复杂分子的暖外层物质带入寒冷、高密度的云核边界。这种“化学入侵”过程在很大程度上决定了 $ ext{COMs}$ 在分子云中的空间分布，解释了观测上观测到的复杂分子与$ ext{CO}$ 气体在空间上的微小错位现象。第四部分：从云核到原行星盘的化学继承本书的终篇将视角聚焦于化学演化的最终目的地——新生的恒星及其周围的物质盘。我们探讨了星际化学如何被“编码”并遗传给形成中的行星系统。第七章：化学冻结的解冻与盘内化学演化当原恒星开始形成，核心区域温度迅速上升。本章详细分析了化学冻结的“升华前沿”。我们关注冰层解冻过程中释放出的挥发性物质（如水、氨、甲烷）如何重新进入气相，并与盘内新形成的气体进行反应。特别是，对于形成内太阳系的关键元素（如 $ ext{C}/ ext{O}$ 比例的演化），其化学历史的继承性进行了严格的量化分析。第八章：原行星盘的化学分馏与“化学指纹” 最后一章聚焦于化学分馏现象在原行星盘中的体现。我们讨论了冰与岩石组分的质量比例如何受到初始云核化学的影响。通过模拟表明，那些在星际介质中通过表面反应形成的复杂分子，其残留物（或其分解产物）可以作为“化学指纹”保留在微陨石或彗星中。本书最后强调，理解星际化学动力学，是解释太阳系内不同区域（如火星与木星）物质组成差异的根本前提。 --- 本书特色：强调时间演化：避免将星际化学视为静态快照，而是着重于动态演化路径。动力学优先：将磁场、湍流和引力作为化学反应的主要驱动因素进行系统阐述。跨尺度集成：统一了从数十天文单位的分子云到尘埃颗粒尺度的物理过程。适用读者：天体物理学、化学动力学、行星科学、以及低温物理领域的研究人员、博士生和高级本科生。本书为希望构建一套完整、自洽的星际物质演化模型的读者提供了必要的理论深度和计算工具。