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前言

基础射电天文学(ERA) 源自弗吉尼亚大学为所有天文学研究生开设的一个学期射电天文学课程的讲义。为了吸引具备天文学、物理学或工程学背景的高年级本科生学习射电天文学,我们将先修课程限制在涵盖经典力学、宏观热力学、电磁学和基础量子力学的基础物理课程。之前涉及向量微积分的电磁学、电气工程、狭义相对论、统计热力学、高级量子力学、傅里叶变换或天体物理学的课程非必修。几乎ERA中的所有内容都是从第一性原理推导出来的,以填补学生背景知识的空白,并使ERA成为实践中的射电天文学家有用的参考资料。

经典的射电天文学教材,如J. D. Kraus的Radio Astronomy [64],强调射电工程,并为两学期课程而编写,旨在为学生的射电天文学职业生涯做准备。在这个多波长天文学的时代,大多数研究生只能在一个学期内学习射电天文学,在此期间只能讲授最基本的概念。我们的目标是为他们提供所需的背景知识,以便阅读和理解射电天文学的文献,识别射电观测何时可能有助于解决天体物理问题,并设计、提出和分析射电观测。ERA 补充了更长且更技术性的 射电天文学工具 [116],后者“更详细地描述了射电天文学家实现其目标所需的工具”。ERA 的形成也基于我们相信射电天体物理学比起电磁学,更应归功于热力学的理念,因此基尔霍夫定律出现的频率比麦克斯韦方程更高。

最初,我们的简短讲义是打印出来并在传统课堂环境中发给学生的:教授满是粉笔灰地在黑板上书写方程,学生们则认真地抄写到笔记本中以便日后学习。为了避免这种不必要的工作,并让学生能够专注于所讲述的概念,我们将简略的笔记扩展成包含图表和完整数学推导的完整教材,然后将其从 TeX 转换为 html,以便可以发布到网上,并在任何课堂上投影到屏幕上。现在,教授面对的是“抬头看课”的学生,他们可以观看、聆听并提出问题,而无需担心在某个冗长推导中漏写关键步骤。

国家射电天文台的一个更广泛的目标是通过吸引和培训来自世界任何地方的最有才华的大学生,来促进射电天文学研究者社区的发展。国家射电天文台是一个由国家科学基金会资助、由联合大学公司根据合作协议运营的设施。NRAO的主管Paul Vanden Bout、Fred Lo和Tony Beasley慷慨支持了我们升级和扩展所有课程材料(讲座、习题集、考试)的工作,这些材料现在可以在 http://www.cv.nrao.edu/course/astr534/ERA.shtml 上获得。

我们希望这本书及其相关网站的结合能够促进大学层次的射电天文学教学,特别是在许多缺乏“黑带级”射电天文学家的学院和大学中。该网站可以展示大量彩色图片画廊,链接到互动演示和网络上的相关文章,提供习题及解答,并可频繁更新以呈现新发现或报告书中的勘误。我们感谢普林斯顿大学出版社同意非独家版权,使得书籍和网站能够共存。

我们非常感谢 Jim Moran,他使用了《ERA》的草稿来教授自己在哈佛的射电天文学课程,并给了我们非常宝贵的反馈。我们还感谢出色的文稿编辑 Alison Durham,她显著提高了文本的风格和准确性。

NRAO,夏洛茨维尔 James J. Condon JimCondon718@gmail.com
2015年10月15日 Scott M. Ransom sransom@nrao.edu

基于 MIT 许可发布

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