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天体物理(Astrophysics)专业美国本科留学解读

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作者:传兮留学 发布时间:2021-09-29 16:14:28


  美本专业解析-语言学(Linguistics)

 -加州大学伯克利分校 & 普林斯顿大学天体物理专业详解

  

  一.天体物理专业概述

  

  天体物理是一门运用物理学的方法和原理研究天体及其现象的科学,研究对象包括太阳、其他恒星、星系、太阳系外行星、星际介质和宇宙微波等,其中我们重点强调一下天体物理对宇宙中辐射的研究,这些物体的辐射在电磁光谱的所有部分都会被检测,检测的特性包括光度、密度、温度和化学成分等。由于天体物理学是一门非常广泛的学科,天体物理学家应用了许多物理学学科的概念和方法,包括经典力学、电磁学、统计力学、热力学、量子力学、相对论、核和粒子物理学以及原子和分子物理学等,因此天体物理的小方向经常会与其他专业相结合。

  

  天体物理专业一般开设在文理学院下的天文学系或者物理系下,像我们熟悉的加州大学伯克利分校的天体物理开设在文理学院的天文系下;佐治亚理工学院的天体物理是物理学的一个分支,开设在文理学院下的物理学院下。美国的天体物理比较强的知名院校有普林斯顿大学、加州理工学院、哈佛大学等,但每个学校的优势不尽相同,有的是在理论方面比较强,如加州理工学院的观测非常强,但在理论和模拟方面不如普林斯顿大学,普林斯顿大学的天体物理在理论方面可以说是全美top1。因此大家在了解每个学校的天体物理的设置时,一定要看下这个学校的优势方向是什么,是否有助于你将来的研究生学习。

  

天体物理专业美国本科留学


  二.天体物理专业学位设置

  

  天体物理专业本科阶段的学位设置多为Bachelor of Science in Physics/Astrophysics,如佐治亚理工学院和加州理工学院。也有学校会设置成Bachelor of Arts in Physics/Astrophysics,如哈佛大学的设置就是文学学士学位。

  

  三.天体物理专业细分

  

  天体物理本身是物理学的一个分支方向,但是它又可以根据不同的分类标准划分为更细化的小方向,接下来我们就看一下常见的方向有哪些。

  

  1.按照研究方法分类是天体物理学中最常见的分类方式,大部分学校也都会有以下一个或多个方向:

  

  历史天体物理学

  

  历史天体物理学主要利用古代历史记录、古温及古地质还原天体状态,用于古生物学、地质学、考古学及部分天体物理学说的验证上。历史天体物理是物理学中一门非常重要的学科,有很大的实用性。

  

  理论天体物理学

  

  理论天体物理是利用理论物理方法研究天体的物理性质和过程的一个学科方向。理论的提出和验证往往需要建立以及分析物理模型,进行计算机数值模拟。绝大多数的天体物理理论都处于“部分理论证实”及“技术力无法验证理论”的状态,基本的过滤方式是“证实方法”或“证伪方法”。

  

  实测天体物理学

  

  实测天体物理是应用理论、运用设备和观测仪器等对天体性质、现象等进行分析和研究,且通过实测来修正和完善理论数据。

  


  2.按照跨学科的分类有非常多的小方向,以下列出常见的一些方向,大家可以初步了解一下:

  

  宇宙学

  

  黑洞与高能天体物理

  

  虫洞物理

  

  星际形成与演化

  

  太阳系外行星

  

  等离子天体物理

  

  天体动力学

  

  历史天文学

  

  恒星天文学

  

  恒星物理学

  

  太阳系物理学

  

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  四.本科天体物理专业课程设置和要求:

  

  学习天体物理一般会要求学生在学习专业课之前修物理、数学等学科的一些课程作为先修课,本科天体物理专业的课程设置一般由先修课和专业课、选修课构成,下面我们以加州大学伯克利分校(UC Berkeley)和普林斯顿大学(Princeton University)为例来看下课程设置:


加州大学伯克利分校(UC Berkeley)

普林斯顿大学(Princeton University)

先修课

  Astro 7A 天体物理7A

  

  Physics 7A/B  OR

  

  物理7A/B 或者

  

  Physics 5A/B***

  

  物理5A/B

  

  Math 1A/B

  

  数学1A/B

  

  Astro 7B 天体物理7B

  

  Physics 7A/B/C OR

  

  物理7A/B/C 或者

  

  Physics 5A/B/C

  

  物理5A/B/C

  

  Math 1A/B

  

  数学1A/B

  

  Astro 120 天体物理120

  

  Physics 7A/B/C  OR

  

  Physics 5A/B/C

  

  物理7A/B/C 或者物理5A/B/C

  

  Math 54 OR Physics 89

  

  数学54 或者 物理89

  

  Astro 121 天体物理121

  

  Physics 7A/B/C  OR

  

  Physics 5A/B/C

  

  物理7A/B/C或者物理5A/B/C

  

  Math 54 OR Physics 89

  

  数学54 或者 物理89

  

  Astro 128 天体物理128

  

  Astro 7A/B OR

  

  Astro 160/161

  

  天体物理7A/B或者天体物理160/161

  

  Math 53

  

  数学53

  

  Math 54 / Physics 89

  

  数学54/物理89

  

  Astro 160 天体物理160

  

  Physics 7A/B/C  OR

  

  Physics 5A/B/C

  

  物理7A/B/C或者物理5A/B/C

  

  Astro C161 天体物理C161

  

  Physics 7A/B/C  OR

  

  Physics 5A/B/C

  

  物理7A/B/C或者物理5A/B/C

  

  Astro C162 天体物理C162

  

  Physics 7A/B/C  OR

  

  Physics 5A/B/C

  

  物理7A/B/C或者物理5A/B/C

  

  Physics 77

  

  物理77

  

  Computer Science 61a

  

  计算机科学61a

  

  Python DeCal

  

  备注:1.天体物理7A  7B是强烈建议在修高级课程之前完成的先修课程

  

  2. 低级课程的先修课要求:数学1A/1B,数学53/54,物理7A/B/C 或者 物理 5A, 5B/5BL, 5C/5CL

  

  3.物理89是必修课,可替代数学54

  Physics 103 or 105:   Mechanics

  

  物理103或105:;力学

  

  Physics 104 or 106:   Electromagnetism

  

  物理104或106:电磁学

  

  Physics 205:   Classical Mechanics

  

  物理205: 经典力学

  

  Astrophysics 204:      Topics in Modern Astronomy

  

  Astrophysics 204: 现代天文学主题

  

  Mathematics 103 and 104:   Calculus

  

  数学103和104:微积分

  

  Mathematics 201 or 203 or 218:   Advanced Multivariable Calculus

  

  数学201或203或208:高级多元微积分

  

  Mathematics 202 or 204 or 217:   Linear Algebra

  

  数学202或204或217:线性代数

必修课

  以下课程中选择30个学分的高级课程:

  

  -Physics 物理

  

  105 Analytical Mechanics

  

  105 分析力学

  

  110A/B Electromagnetism and Optics

  

  110A/B 电磁学与光学

  

  111 Modern Physics and Advanced Electrical Laboratory

  

  111现代物理与高级电学实验室

  

  112 Introduction to Statistical and Thermal Physics

  

  112 统计和热物理导论

  

  129 Particle Physics

  

  129 粒子物理

  

  137A/B Quantum Mechanics

  

  137A/B 量子力学

  

  139 Special Relativity and General Relativity

  

  139狭义相对论与广义相对论

  

  142 Introduction to Plasma Physics

  

  142等离子体物理导论

  

  151 Order-of-Magnitude Physics

  

  151 数量级物理学

  

  188 Bayesian Data Analysis and Machine Learning for Physical Sciences (previously 151)

  

  188物理科学中的贝叶斯数据分析与机器学习(之前的课程代码151)

  

  -Mathematics 数学

  

  104 Introduction to Analysis

  

  104 分析学导论

  

  110 Linear Algebra

  

  110 线性代数

  

  121A/B Mathematical Tools for the Physical Sciences

  

  121A/B 物理科学的数学工具

  

  128A/B Numerical Analysis

  

  128A/B 数值分析

  

  160 History of Mathematics [req Math 113]

  

  160 数学史(数学113)

  

  185 Introduction to Complex Analysis [req Math 104]

  

  185 复杂分析导论(数学104)

  

  -Electrical Engineering and Computer Science 电气工程和计算机科学

  

  118 Introduction to Optical Engineering [req EECS 16A and EECS 16B]

  

  118光学工程概论(电气工程和计算机16A和16B)

  

  120 Signals and Systems [req 16A and 16B]

  

  120 信号和系统(16A和16B)

  

  150 Components and Design Techniques for Digital Systems [req 61C or EE 40 or 42]

  

  150数字系统的组件和设计技术(61C或电气工程40或42)

  

  160 User Interface Design and Development [req 61B]

  

  160用户界面设计与开发(61B)

  

  164 Programming Languages and Compilers [req 61B/C]

  

  164 编程语言和编译器(61B/C)

  

  169 Software Engineering [req 61B/C]

  

  169 软件工程(61B/C)

  

  184 Foundations of Computer Graphics [req 61B]

  

  184 计算机图形学基础(61B)

  

  186 Introduction to Database Systems [req 61B/C]

  

  186 数据库系统导论(61B/C)

  

  188 Introduction to Artificial Intelligence [req 61A/B]

  

  188 人工智能导论(61A/B)

  

  189 Introduction to Machine Learning

  

  189 机器学习导论

  

  -Statistics 统计

  

  134 Concepts of Probability

  

  134 概率概念

  

  135 Concepts of Statistics [req 101 or 134]

  

  135 统计概念(101或134)

  

  153 Introduction to Time Series [req 101 or 134]

  

  153 时间序列导论(101或者134)

  

  -Earth and Planetary Science 地球和行星学

  

  108 Geodynamics

  

  108 地球动力学

  

  109 Computer Simulations in Earth and Planetary Sciences

  

  109地球和行星科学中的计算机模拟

  

  122 Physics of the Earth and Planetary Interiors [req PHY 105]

  

  122地球和行星内部物理学(PHY 105)

  

  C181:  Atmospheric Physics and Dynamics

  

  C181: 大气物理学和动力学

  

  -Chemistry 化学

  

  104A/B Advanced Inorganic Chemistry

  

  104A/B 高级无机化学

  

  105 Instrumental Methods of Analysis [req 104A]

  

  105 仪器分析方法(104A)

  

  108 Inorganic Synthesis and Reactions [req 104A/B]

  

  108 无机合成与反应(104A/B)

  

  12A/B Organic Chemistry

  

  12A/B 有机化学

  

  120A/B Physical Chemistry

  

  120A/B 物理化学

  

  122 Quantum Mechanics and Spectroscopy [req 120A/B]

  

  122 量子力学与光谱学(120A/B)

  

  125 Physical Chemistry Laboratory [req 120A/B]

  

  125 物理化学实验(120A/B)

  

  143 Nuclear Chemistry

  

  143 核化学

  

  -Mechanical Engineering 机械工程

  

  106 Fluid Mechanics

  

  106 流体力学

  要求共选择8门:

  

  (a.)以下课程中选择至少3门:

  

  Astrophysics 301:    General Relativity

  

  天体物理301:广义相对论

  

  Astrophysics 303:    Deciphering the Universe:   Research Methods in Astrophysics

  

  天体物理 303: 解读宇宙:天体物理学的研究方法

  

  Astrophysics 309/MAE 309/PHY 309/ENE 309:  The Science of Nuclear Energy: Fission and Fusion

  

  天体物理 309/机械和航空航天工程 309/物理309/工程309:核能科学:裂变与聚变

  

  Astrophysics 401:    Cosmology

  

  天体物理401:宇宙学

  

  Astrophysics 403:    Stars and Star Formation

  

  天体物理403:恒星与恒星的形成

  

  (b.)以下课程中选择至少3门:

  

  Physics 208:   Principles of Quantum Mechanics

  

  物理208:量子力学原理

  

  Physics 301:   Thermal Physics

  

  物理301:热物理

  

  Physics 304:   Advanced Electromagnetism

  

  物理304:高等电磁学

  

  Physics 305:   Quantum Mechanics

  

  物理305:量子力学

  

  (b.)以下课程中选择剩余数量的课程以达到8门必修课的要求:

  

  Physics 312:   Experimental Physics

  

  物理312:实验物理

  

  Physics 403:   Mathematical Methods of Physics

  

  物理403:物理的数学方法

  

  Physics 405:   Modern Physics I:   Condense-Matter Physics

  

  物理405:现代物理1:凝聚态物理

  

  Physics 406:   Modern Physics II: Nuclear and Elementary Particle Physics

  

  物理406:现代物理2:核与基本粒子物理学

  

  Physics 408:   Modern Classical Dynamics

  

  物理408:现代经典动力学

  

  Mathematics 301/MAE305:   Mathematics in Engineering I (ODE's).

  

  数学301/机械和航空航天工程305:工程中的数学

  

  Mathematics 302/MAE306:   Mathematics in Engineering II (OPDE's, complex analysis).

  

  数学302/机械和航空航天工程306:工程中的数学2

  

  Mathematics 317:   Complex Analysis

  

  数学317:复杂分析

  

  Mathematics 327/328:   Differential Geometry

  

  数学327/328:微分几何

  

  Geology 427:   Introduction to Terrestrial and Planetary Atmospheres

  

  地质学427:地球和行星大气简介

  

  Mechanical and Aerospace Engineering 341:   Space Flight

  

  机械和航空航天工程 341:太空飞行

  

  Mechanical and Aerospace Engineering 342:   Space System Design

  

  机械和航空航天工程 342:空间系统设计

  

  Other upper-level science or math courses

  

  其他高级课程的科学或者数学课程

其他


  除以上,其他建议的课程:

  

  Computer Science 126:   General Computer Science

  

  计算机科学126:通识计算机科学

  

  Math 309/ORF 309:      Probability and Stochastic Systems

  

  数学309/运筹309:概率论和随机系统

  

  Mechanical and Aerospace Eng. 222:   Mechanics of Fluids

  

  机械和航空航天工程222:流体力学



  五.天体物理专业就业情况:

  

  由于天体物理是一个更偏向研究型的学科,因此就业方面多以学术方向为主,例如在大学做教授、去科研单位做研究员、在天文台观测天体现象等。下面我们来简单了解下这几个常见岗位的职责和薪资情况。

  

  1.大学教授(College Professor)

  

  天体物理或者天文学的大学教授主要教授大学生天文学和物理学相关的各种课程,如生物物理学、宇宙学、观测天文学和理论物理学等。除教学外,他们还利用大学资源和研究设施开发高影响力的研究项目。

  

  平均薪资:$83,997/年

  

  2.气象学家(Meteorologist)

  

  气象学家的主要工作是研究地球大气层以预测天气状况,他们使用数学和物理公式来整理和报告他们在工作中的发现。他们具体的工作职责主要包括记录、分析和解释来自全球气象站、卫星和其他仪器的数据,并向政府机构、私营部门或广播公司提供他们的发现结果,然后这些机构和公司根据这些数据和情况进行整理和报告。

  

  平均薪资:$85,589/年

  

  3.研究科学家(Research Scientist)

  

  研究科学家在各种科研机构和实验室进行天文学子领域的工作,进行天文物理学相关的研究。

  

  平均薪资:$87,849/年

  

  4.天文馆馆长(Planetarium Director)

  

  监督和指导博物馆的展览,并与其他人员共同保护博物馆的文物。

  

  平均薪资:$85,489/年

  

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  5.气候学家(Climatologist)

  

  气候学家关注特定地区的长期天气模式。他们收集土壤样本,分析数据,并向社区展示他们的研究成果。

  

  平均薪资:$94,110/年

  

  6.航空工程师(Aeronautical Engineer)

  

  航空工程师设计飞船的结构和操作功能,以及设计太空任务本身。航空工程师拥有空间探索若干关键组成部分的专家级知识,他们必须了解火箭的设计和推进如何与地球引力和轨道以及太空环境相互作用。

  

  平均薪资:$99,796/年

  

  7.天文学者(Astronomer)

  

  天文学家研究宇宙并用数学和物理支持他们的研究。

  

  平均薪资:$111,090/年

  

  8.天体物理学家(Astrophysicist)

  

  天体物理学家的工作主要包括对空间物体的分析和有关它们的理论创造有关的各种任务。天体物理学家利用他们广泛的物理学知识和先进的数学技能来检验他们的天文关系理论,理解宇宙定律。他们还为自己的项目寻求资助,撰写科学报告,并在行业相关出版物发表学术文章。

  

  平均薪资:$119,580/年

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  • 管老师

    管老师

    首席教育顾问

    IECA美国独立教育协会专业升学顾问
    英国杜伦大学翻译学硕士
    十一年美国本科/本转高端申请经验

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