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“十三五”天文学学科优先发展领域 精选

已有 1650 次阅读 2017-4-19 08:56 |个人分类:科学书摘|系统分类:教学心得|关键词:hidden 天文学 color style 领域

前几期,我们为大家介绍了”十三五“数学学科建议优先发展的领域“十三五”数学学科发展目标和可能取得突破的领域


本期,小编给大家准备了国家自然科学基金委员会数学物理科学部编,数理科学“十三五”规划战略研究报告中的天文学学科优先发展领域


天文学研究宇宙中各种不同尺度的天体,包括太阳和太阳系内天体、恒星及其行星系统、星系和星系团,整个宇宙的起源、结构和演化。太阳和太阳活动对于地球环境和人类活动有决定性的影响。对其他行星的研究和地外生命的探索有助于理解生命的起源和演化,认知人类在宇宙中的地位。宇宙和生命的起源与演化是全人类共同关心的重大问题,不但具有重要的科学意义,而且对于人类的世界观也具有深刻的影响。因此天文学的成就是自然科学和人类文明的重要组成部分。先进的天文探测技术、天文仪器发展带来的技术进步以及天文学的研究成果,广泛应用于导航、定位、航天、深空探测等领域,因此天文学研究对于国家经济建设和国家安全都有重要的意义。


天文学是《国家中长期科学和技术发展规划》重点发展的六大基础学科之一,涉及作为八大科学前沿问题之一的“物质深层次结构和宇宙大尺度物理学规律”。宇宙中空间和时间尺度跨度达 60个量级,能量尺度超过 30个量级。宇宙中存在着地面实验室无法达到的超大尺度、超大质量、超高速、超高(低)密度、超高(低)温、超高压、超真空、超强引力和超强磁场等极端物理条件。对宇宙的研究必将极大地丰富和深化人类对自然规律的认识,推动人类认识论和世界观的发展。天文学研究中发展的高灵敏度、高分辨探测技术为高分辨率对地观测系统、载人航天与探月工程等重大专项的实施提供了技术支撑,是国家空天技术发展的组成部分。


天文学可以分为星系和宇宙学、恒星与银河系、太阳系与太阳系外行星系统、太阳物理、基本天文学 5个研究领域;作为支撑天文学发展的技术基础,天文技术方法是天文学研究的组成部分。本书将对这 6个领域的发展分别进行研究和讨论。在天文技术方法领域,由于探测技术与观测波段密切相关,这一领域又按射电天文、光学红外、空间天文学 3个方向分别进行讨论。国家自然科学基金针对不同尺度的各类天体的起源、结构和演化的科学研究进行资助。


未来 5年是中国天文学发展的一个关键时期。我们将第一次有自己的高能天体物理和暗物质探测卫星遨游太空,形成我国自己的空基天体物理观测能力;世界最大口径的射电望远镜( FAST)将投入运行,与大天区面积多目标光纤光谱望远镜( LAMOST)一起,形成强大的地基观测能力,确保我国天文学和天体物理学的战略地位。


天文学学科主要有以下优先领域:


(一)暗物质与暗能量的本质以及宇宙早期的物理过程


(1)暗物质和暗能量的天文观测和理论研究。

(2)宇宙早期极端物理过程与原初扰动性质。

(3)在星系和宇宙学尺度上的广义相对论检验。


(二)星系和宇宙大尺度结构的形成与演化


(1)宇宙大尺度结构的观测、统计、模拟和理论。

(2)星系的物理性质与周围暗物质、星系、星系际介质的关系。

(3)高红移天体的探测以及星系的形成和演化。


(三)大质量黑洞和活动星系核的结构、形成与演化


(1)星系大质量黑洞的观测证据和活动星系核的多波段观测研究,尤其是利用 LAMOST、HXMT、FAST等国内外重大设备的研究。

(2)黑洞吸积与喷流以及活动星系核的结构与辐射的理论研究。

(3)大质量黑洞的形成和演化以及与星系的共同演化。


(四)恒星形成与演化


(1)星际物质循环、分子云的形成、性质及其演化。

(2)恒星的形成、内部结构与演化。

(3)双星、特殊恒星的演化、超新星及其前身星。

(4)恒星及星团的基本参数测量、恒星变源的时域观测和星震学。


(五)致密天体物理


(1)极端引力、密度、磁场等极端天体物理规律。

(2)致密天体的吸积与喷流 /外流以及高能粒子加速和非热辐射等高能过程。

(3)SVOM等未来空间和地面高能天文观测设备的科学和技术的预先研究。


(六)银河系的结构、组分及动力学


(1)银河系星族分布、动力学。

(2)测量银河系基本参数以及物质(包括暗物质)分布。

(3)银河系磁场、星际尘埃及星际消光。


(七)行星系统探测与动力学


(1)太阳系与太阳系外行星探测。

(2)行星系统形成动力学。

(3)行星内部结构与动力学。

(4)小行星物理化学特性。


(八)太阳大气的磁场结构、内禀性质和动力学


(1)太阳磁场的精细结构和基本磁元诊断。

(2)太阳活动区磁场的三维拓扑结构。

(3)太阳发电机理论与太阳活动周演化规律。


(九)太阳活动的多波段观测和爆发机制


(1)在物理相互作用尺度的太阳活动观测规律。

(2)基于日像仪的射电成像观测和日冕等离子体诊断。

(3)太阳爆发现象的三维辐射磁流体数值模拟。

(4)太阳活动预报的理论框架和物理基础。


(十)高精度天文参考架和时间频率


(1)微角秒天球参考架的建立和连接以及资料处理中的相对论模型。

(2)高精度地球参考系与天文地球动力学。

(3)精密时间产生与传递。


(十一)太阳系动力学与太阳系稳定性


(1)太阳系稳定性与轨道扩散。

(2)太阳系小天体观测以及起源动力学。

(3)多参考系的相对论多体问题。


(十二)快速移动天体的测量、精密轨道确定与动力学


(1)深空探测科学任务规划、轨道设计与测定轨。

(2)精密卫星导航定位。

(3)快速移动天体的监测、动力学及应用。


(十三)光学、红外天文


(1)地基极大口径光学 /红外望远镜关键技术。

(2)太阳系外行星探测技术。

(3)高精度光谱探测及恒星光干涉技术。

(4)极端环境下的天文望远镜关键技术。


(十四)射电天文


(1)大口径望远镜及小口径天线的大规模集成的低频大视场干涉成像技术。

(2)主动反射面及高精度测量技术与方法。

(3)(制冷)低噪声和多波束接收技术。

(4)宽带数字信号接收与处理的软件无线电技术与方法。

(5)高精度相位校准、实时 VLBI及相关处理的技术与方法。


(十五)空间天文


(1)X射线、紫外和极紫外以及红外空间望远镜技术。

(2)空间高能宇宙线、 X射线量能器、高性能红外以及紫外极紫外探测器技术。

(3)近日探测、太阳极轨探测和太阳磁场三维探测以及各个波段空间干涉技术。



本文摘编自国家自然科学基金委员会数学物理科学部国家自然科学基金数理科学“十三五”规划战略研究报告》( 责编:侯俊琳  朱萍萍  郭学雯)第三篇第二章,内容有删减。



国家自然科学基金数理科学“十三五”规划战略研究报告

国家自然科学基金委员会数学物理科学部

北京:科学出版社,2016.12

ISBN 978-7-03-051491-2


“十三五”时期是我国全面建成小康社会的关键时期和建设创新型国家的决定性阶段,为科学谋划科学基金的发展,国家自然科学基金委员会于 2014 年 5 月启动了“十三五”规划战略研究工作,这对繁荣基础研究,提升我国原始创新能力和服务创新驱动发展具有重要的战略意义。按照国家自然科学基金委员会战略研究工作方案的部署和要求,数学物理科学部进一步细化了数学物理科学“十三五”规划战略研究,开展了数学物理科学所含数学、力学、天文学和物理学四个学科的“十三五”规划战略研究工作。“十三五”规划战略研究内容包括:学科发展战略、学科优先发展领域、数理科学内部学科交叉优先领域、与其他科学交叉优先领域、实现“十三五”发展战略的政策措施等。


(本期编辑:安静)


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1 姚向东

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GMT+8, 2017-4-29 03:50

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