Список постепенно изменяется и дополняется по мере поступления новых тем.
Влияние геомагнитных бурь на глобальные навигационные системы
Руководитель: Сергей Дмитриевич Петров (к. 4130 по четвергам, Служба времени по средам, s.d.petrov@spbu.ru)
Хорошо известно, что рассеивание радиоизлучения на заряженных частицах в ионосфере приводит к дополнительной задержке навигационного сигнала на пути от спутника к приемнику. Эта задержка полностью определяется полным содержанием заряженных частиц в ионосфере на пути распространения луча. При этом содержание заряженных частиц обычно зависит от времени суток и меняется достаточно плавно и предсказуемо. Но во время геомагнитных бурь изменение содержания заряженных частиц в ионосфере может меняться очень быстро и в гораздо больших пределах. Обычно это приводит к падению точности координатных определений во время геомагнитных бурь. Предлагается детально исследовать эту проблему, рассмотреть ряд наиболее мощных геомагнитных бурь за последнее время и оценить их влияние на точность обработки ГНСС-измерений.
Восстановление фигуры тела по его радиоизображениям
Руководитель: Юрий Дмитриевич Медведев (ИПА РАН, medvedev@iaaras.ru)
Важным источников информации о динамических и физических свойствах объектов, сближающихся с Землей (ОСЗ), являются радиолокационные измерения. Радиолокация позволяет определить размеры, форму, особенности вращения, исследовать свойства поверхности и уточнять элементы орбит этих объектов. В частности, из обработки радиоэха мы можем получить радиоизбражение ОСЗ, которое представляет карту интенсивности радиоэха от поверхности ОСЗ с координатами задержки и доплеровского смещения, т.е. расстояния от наблюдателя до поверхности ОСЗ и скоростью вдоль луча зрения. Задача, которую надо решить восстановление геометрической формы и параметров вращения по набору радиоизображений для различных моментов времени.
Вычисление параметров родительских галактик блазаров
Руководитель: Дмитрий Анатольевич Блинов (dmitriy.blinov@gmail.com)
Параметры родительских (подстилающих) галактик блазаров представляют интерес по нескольким причинам. Они могут быть использованы для оценки масс сверхмассивных черных дыр в ядрах. Кроме того, для измерения светимостей и поляризации блазаров необходимо учитывать излучение от подстилающих галактик. В проекте предлагается проанализировать глубокие изображения 6 блазаров, полученные на 1.3 м телескопе. Требуется провести абсолютную калибровку звездных величин для изображений, разделить вклад галактик и их ядер в полный поток и найти параметры галактик с помощью пакета AIDA (Astronomical Image Decomposition and Analysis).
Галактические циррусы
Руководитель: Денис Михайлович Поляков (ГАО РАН, polyakovdmi93@gmail.com)
Галактические циррусы представляют собой филаментарные пылевые структуры, наблюдаемые в оптическом диапазоне, преимущественно на высоких галактических широтах. Обнаружение и изучение характеристик таких структур на изображениях современных глубоких обзоров неба представляет интерес не только само по себе, но и с практической точки зрения. Создание карт циррусов также позволяет эффективнее отделять их от структур с низкой поверхностной яркостью вблизи галактик и совершенствовать методы учёта фона неба на астрономических изображениях.
На выбор предлагается два направления работы:
- Создание алгоритма суперпикселизации для изображений обзора HSC-SSP, упрощающего процесс полуавтоматической разметки карт циррусов по данным этого обзора.
- Апробация различных нейросетевых архитектур для построения карт циррусов по размеченным данным обзора SDSS Stripe 82.
Оба направления предполагают владение языком программирования Python, готовность посвящать значительное время изучению методов анализа и обработки изображений, а также освоению специализированных библиотек и фреймворков. Плюсом будут навыки работы с системами контроля версий (git), трекерами задач, пакетами Python: numpy, pandas, matplotlib, cv2, tensorflow, интерактивной средой Jupyter, и сервисом Google Colab.
По результатам работы возможна подготовка научной публикации.
Движение Солнечной системы в Галактике
Руководитель: Сергей Леонидович Курдубов (ИПА РАН, kurdubov@iaaras.ru)
Астрометрические РСДБ наблюдения ведутся на протяжении последних 40 лет и в настоящее время их точности достаточно для непосредственного измерения движения Солнечной системы в Галактике. Однако оценки величины вектора ускорения, сделанные различными авторами, существенно отличаются друг от друга и от теоретического значения. Необходимо произвести сравнение различных результатов и поиск вероятных причин различий.
Динамика и эволюция планетных систем второго поколения
Руководитель: Иван Иванович Шевченко (к.3130, четверг, iis@gao.spb.ru)
Планетные системы первого поколения формируются практически одновременно с их родительскими звездами. Планетные системы второго поколения могут формироваться из вещества, сброшенного со звезд на относительно поздних этапах их эволюции. Несмотря на то, что экзопланеты впервые были открыты у пульсара, вопросы динамики и эволюции планетных систем второго поколения остаются малоизученными. В рамках курсовой работы предлагается провести сравнительный статистический анализ структурных, динамических и физических свойств планетных систем у относительно молодых звезд, с одной стороны, и у проэволюционировавших звезд, прошедших этапы массового сброса вещества, с другой. В численно-экспериментальной части работы предполагается провести элементарное моделирование некоторых основных эволюционных этапов, для чего потребуется ознакомление с современными программными пакетами численного интегрирования орбит и кодами для расчета звездной эволюции. Также предполагается провести систематизацию библиографии по данной теме.
Динамика самогравитирующих аккреционных дисков молодых звезд с магнитным полем
Руководитель: Сергей Александрович Хайбрахманов (к. 2129, четверг)
Целью работы является исследование динамики и структуры самогравитирующих аккреционных дисков молодых звезд с остаточным магнитным полем. На начальном этапе работа заключается в ознакомлении с теорией аккреционных дисков, обзоре наблюдательных данных о массах аккреционных и протопланетных дисков молодых звезд, изучении теории гравитационной неустойчивости в самогравитирующих дисках. Дальнейшая работа предполагает развитие МГД-модели аккреционных дисков с учетом влияния самогравитации на структуру и динамику диска.
Динамо в аккреционных дисках молодых звезд
Руководитель: Сергей Александрович Хайбрахманов (к. 2129, четверг)
Целью работы является исследование -динамо в аккреционных дисках молодых звезд. На начальном этапе работа состоит в изучении основ астрофизического динамо, обзоре моделей динамо в аккреционных дисках, определении эффективности турбулентной диффузии и -эффекта в аккреционных дисках. В дальнейшем результаты работы могут быть использованы для развития МГД-модели аккреционных дисков и исследования хаотического и крупномасштабного магнитных полей в аккреционных дисках молодых звезд.
Задача трех тел в пространстве форм
Руководитель: Владимир Борисович Титов (к. 3129, вторник, четверг)
Исследовать задачу трех тел в пространстве форм. Выписать уравнения движения. Разработать алгоритм их численного решения, в том числе минимизируя функционал действия, используя доступные методы нелинейного программирования. Оценить возможность поиска периодических орбит.
Интегрирование уравнений движения на графическом процессоре
Руководитель: Вахит Шамильевич Шайдулин (к. 3131, вторник, четверг)
Предлагается реализовать численный интегратор уравнений движения, выполняющий вычисления на графическом процессоре, в основе которого лежит метод из семейства методов Рунге-Кутты. Для выполнения работы желательны продвинутый навык программирования и понимание численных методов, применение которых потребуется на разных шагах алгоритма: решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений, решение системы нелинейных алгебраических уравнений, и, возможно, решение системы алгебро-дифференциальных уравнений.
Использование астрометрических и геодинамических РСДБ наблюдений для уточнения эфемериды Земли
Руководитель: Сергей Леонидович Курдубов (ИПА РАН, kurdubov@iaaras.ru)
Одним из параметров, входящих в модель задержки РСДБ наблюдений, является скорость Земли. При обычной обработке наблюдений скорость Земли берется из эфемериды и не уточняется. В настоящий момент точность орбиты Земли, рассчитанной из обработки наблюдений космических апппаратов на орбитах Марса и Меркурия, оценивается на уровне 1–3 м. Предлагается оценить возможность уточнения эфемериды Земли с использованием РСДБ наблюдений.
Использование светового давления в проблеме астероидной опасности
Руководитель: Елена Николаевна Поляхова (к. 3125 или 3131, вторник, четверг)
Предлагается рассмотреть метод защиты от астероидной опасности за счет искусственного увеличения альбедо астероида и использования эффекта осевой раскрутки астероида за счет момента сил светового давления (эффект Ярковского).
Исследование геодинамики Балтийского щита по ГНСС-измерениям
Руководитель: Сергей Дмитриевич Петров (к. 4130 по четвергам, Служба времени по средам, s.d.petrov@spbu.ru)
На кафедре астрономии совместно с ГАО РАН выполняется работа по оцениванию и исследованию деформаций Балтийского щита и флексуры Полканова. Балтийский щит – это архейский кристаллический литосферный блок, охватывающий территории южной скандинавии, Кольского полуострова и северо-западной России. Он отделен от Восточно-европейской платформы так называемой флексурой Полканова, проходящей вдоль оси Финского залива. До недавнего времени обе структуры считались геологически “спокойными”, но последние исследования явно указывают на современные литосферные деформации в пределах обоих структур. Деформации определяются по наблюдениям спутников глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Студенту предлагается принять участие в этой работе, которая предполагает ознакомление с программными средствами обработки ГНСС-измерений, обработке временных рядов координат пунктов в регионе, и оцениванию деформаций флексуры Полканова и Балтийского щита.
Исследование деформаций Комплекса защитных сооружений Санкт-Петербурга по ГНСС-измерениям
Руководитель: Сергей Дмитриевич Петров (к. 4130 по четвергам, Служба времени по средам, s.d.petrov@spbu.ru)
Кафедрой астрономии совместно с кафедрой картографии и геоинформатики, ВНИИГ им Б.Е. Веденеева и Дирекцией КЗС Санкт-Петербурга выполняется работа по прецизионным измерениям деформаций Комплекса защитных сооружений (Дамбы) на основе наблюдений спутников глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Деформации конструкций Комплекса вызываются главным образом наводнениями в акватории Невской губы Финского залива. Студенту предлагается принять участие в этой работе, которая предполагает ознакомление с программными средствами обработки ГНСС-измерений, обработку временных рядов координат пунктов геодинамического полигона на территории КЗС и вычисление деформаций конструкций комплекса во время наводнений.
Исследование влияния светового давления на движение астероида в проблеме астероидной опасности
Руководитель: Никита Александрович Петров (к. 3131, вторник, среда, четверг, пятница)
В рамках модели ограниченной плоской круговой задачи четырех тел (Солнце - Юпитер - два астероида) изучается взаимное отклонение двух одинаковых астероидов с различными коэффициентами отражения, обусловленное солнечным давлением на длительных интервалах времени.
Исследование области устойчивости движения в резонансных зонах в ограниченной задаче трех тел
Руководитель: Никита Александрович Петров (к. 3131, вторник, среда, четверг, пятница)
Рассматривается система трех тел: Солнце - Юпитер - астероид. В рамках модели ограниченной плоской круговой задачи трех тел изучается движение третьего тела. Для описания этого движения вычисляются геометрические и динамические параметры. По линейным сечениям вдоль одного из двух аргументов в плоскости начальных данных (большая полуось и эксцентриситет) строятся двумерные поверхности некоторых функций, связанных с движением третьего тела. Рассматриваются резонансы 2:1, 3:2, 1:1. В будущем планируется построение приближенной теории движения третьего тела.
Исследование залимбовых вспышек на Солнце в микроволновом диапазоне
Руководитель: Лариса Камалетдиновна Кашапова (Институт солнечно-земной физики СО РАН), Гульнара Мирсатовна Каратаева (к.4123, 1127, вторник, четверг)
Вспышкой называют быстрый процесс выделения энергии в атмосфере звезды (Солнца), проявляющийся как резкий рост излучения в широком диапазоне электромагнитного спектра. Несмотря на то, что это явление на Солнце исследуется уже не один десяток лет, остается еще много вопросов, связанных с физикой процессов происходящих во время этих явлений. Большинство исследованных солнечных вспышек наблюдались на видимой полусфере и вклад излучения диска Солнца не всегда позволяет детально исследовать излучение самого верхнего слоя солнечной атмосферы – короны. В настоящее время космические обсерватории могут наблюдать вспышки как затменные, так и произошедшие на обратной стороне Солнца в рентгеновском и ультрафиолетом диапазонах. Но эти события фиксируются также на фоне излучения диска Солнца. Иногда у земного наблюдателя появляется возможность наблюдать вспышки, которые произошли на обратной стороне Солнца. В этом случае особый интерес представляют наблюдения в микроволновой области, как наиболее чувствительные к потоку частиц, генерирующих излучение, магнитному полю источника излучения.
При выполнении курсовой работы на первом этапе предлагается кратко изучить основные механизмы генерации нетеплового рентгеновского и микроволнового излучения в солнечных вспышках, результатами исследования подобного события, методы работы с данными Сибирского радиогелиографа на примере предложенного события. Для работы с данными наблюдений можно использовать Phyton. Продолжением данной работы будет поиск частично затменных вспышек и залимбовых вспышек, наблюдавшихся на Сибирском Радиогелиографе, выявление особенностей спектральных свойств и эволюции излучения, а также анализ свойств вспышечной плазмы с использованием как данных других телескопов, так и моделирования.