FY551: The million dollar equation at the heart of astrophysics, climate physics and mathematics

Studerende, der følger kurset, forventes at have haft:

• Et introducerende klassisk mekanik-kursus.
• Basal introduktion til vektor algebra og differentialligninger i et matematik- eller i et fysikkursus.
• Viden svarende til to års bachelorstudie i fysik, matematik eller lignende er fordelagtigt.

Kurset har til formål at vise fluiddynamikkens universelle anvendelse i klimafysik, astrofysik og bæredygtig energiteknologi. Herunder det matematiske grundlag for, og sammenhæng mellem, beskrivelsen af fluid dynamiske systemer som klimasystemer og gravitationelle systemer som galakser og mørkt stof strukturer. Specifikt sammenhængen mellem Navier-Stokes ligninger og Jeans ligninger og det matematiske Millenium Prize problem.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

• Give kompetence til at anvende fysikken til problemløsning og forskning både indenfor astrofysik og klimamodellering og i energiteknologien. 
• Forholde sig undersøgende til videnskabelige modeller og give færdigheder i analyse af data. 
• Give viden om sammenhænge i den grundlæggende matematiske og fysiske beskrivelse af fænomener på vidt forskellige størrelsesskalaer som klimaet og astrofysikken. 
• Give viden om matematiske og numeriske udfordringer indenfor den fysiske beskrivelse af fluiddynamik og gravitationelle systemer.

For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evne til at:            

• Beskrive fluidmekanikkens rolle i klimasystemet og bæredygtig energiteknologi. 
• Identificere anvendelser af fluidmekanikken og intuition fra fluidmekanikken i karakterisering af astrofysiske systemer.
• forstå og anvende den matematiske formalisme bag Jeans- og Navier Stokes ligning.
• Løse Navier-Stokes ligninger i simple systemer med anvendelse i klimamodeller.
• Karakterisere ligheder og forskelle på kollisionsløse og kollisionale systemer.

Kurset indeholder følgende faglige hovedområder: 

• Fluiddynamik og gravitationel dynamik 
• Fysikken bag klimasystemer og astrofysiske systemer.
• Matematikken bag og sammenhængen mellem Navier-Stokes og Jeans ligninger og Millenium Prize problem i matematik. 
• Fluiddynamik i energiteknologi og industri.

'Galactic Dynamics' af Binney og Tremaine.

Physics of Continuous Matter af B. Lautrup.

Noter: Se BlackBoard for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger.

På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

• Introfase 30 timer 
• Træningsfase 15 timer, heraf eksaminatorier 15 timer

Aktiviteter i studiefasen:

• Løsning af ugentlige opgaver med henblik på diskussion af disse ved eksaminatorierne
• Løsning af projektopgaverne
• Selvstudium af visse emner fra lærebogen
• Selvstændig opsamling på intro og træningsfasen