前期 月曜日 ４講時. 単位数/Credit(s): 1. 担当教員/Instructor : 熊本 篤志, 堺 正太朗. 学期/Semester: 前期. 開講年度/Year: 2024. 科目ナンバリング/Course code/number: SAG-EPP377J. 使用言語/Language Used in Course: 日本語.
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東北大学 大学院理学研究科 地球物理学専攻 太陽惑星空間物理学講座 宇宙地球電磁気学分野
東北大学 大学院理学研究科 地球物理学専攻 太陽惑星空間物理学講座 惑星プラズマ・大気研究センター
電磁圏物理学演習
Exercises in Ionospheric and Magnetospheric Physics
地球の高度約９０〜５００ｋｍの領域を占める電離圏・熱圏、その外側に広がるプラズマ圏、太陽風・惑星間空間へつながる磁気圏を対象とし、場・粒子・波動に対する観測とその物理を講義・演習の形で詳説する。特に、磁気圏ならびに電離圏の生成、構造、およびその変動について示し、太陽風との相互作用によって生じる磁気圏の構造やそのダイナミクス、電離圏変動について学ぶ。
This exercise course covers physical properties of the environment around the Earth from ionosphere/thermosphere (90-500 km) to plasmasphere/magnetosphere and beyond. In particular, the environment of the magnetosphere/ionosphere during both quiet and disturbed periods and their relation with the solar wind variations will be studied.
磁気圏・電離圏プラズマの運動を記述するために必要な物理の基礎を理解する。また、磁気圏・電離圏で実際に生じている自然現象が、物理的にどのように記述されるかを理解する。
Understanding basic physics governing the dynamics of magnetospheric/ionospheric plasma and the physical explanation of phenomena occurring in the magnetosphere/ionosphere.
荷電粒子の運動（ラーマー運動，ドリフト運動，断熱不変量，磁気ミラー）（２回）
磁気流体（速度分布関数，MHD方程式，磁場凍結）（３回）
第１回レポート解説（１回）
電離圏（構造，両極性拡散，電気伝導度，電流）（２回）
磁気圏（構造，磁気圏対流，サブストーム，磁気嵐）（２回）
太陽風・惑星圏（Parker理論，惑星間磁場，惑星電離圏・磁気圏）（２回）
第２回レポート解説（１回）
Lecture and exercise on the following topics:
Motion of charged particles (Larmor motion, drift motion, adiabatic invariants, and magnetic mirror force) (3 hours)
Magnetohydrodynamics (velocity distribution function, MHD equations, frozen in) (3 hours)
Review of 1st report (1 hour)
Ionosphere (structure, ambipolar diffusion, conductivity, ionospheric current) (2 hours)
Magnetosphere (structure, magnetospheric convection, substorm, geomagnetic storm) (2 hours)
Solar wind, planets (Parker's theory, interplanetary magnetic field, planetary ionosphere/magnetosphere) (2 hours)
Review of 2nd report (1 hour)
演習の提出状況、演習中の議論への参加、レポートによる。
Based on attendance, participation to discussions and reports.
特に指定しないが、以下を参考書として用いる。授業の際には、参考資料を配布する。
・Physics of the Earth's space environment（G. W. Prolss著）
・Basic Space Plasma Physics (W. Baumjohann, R. A. Treumann著）
・太陽地球圏（現代地球科学入門シリーズ）（小野，三好著）
・プラズマ物理入門（F. F. Chen著, 内田訳）
The following textbooks are used as references. Some documents are provided in the lecturers.
・Physics of the Earth's space environment（G. W. Prolss）
・Basic Space Plasma Physics (W. Baumjohann, R. A. Treumann）
・Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion（F. Chen）
演習内容の復習と、教科書・参考書等を参照して講義内容と関連する現象との対応に関する理解を深める。
Based on reviews of exercises in the class and relevant textbooks, deepen understanding of natural phenomena associated with this course.
クラスコード：teqz2w5
Google Classroom Code： teqz2w5