前期 水曜日 ３講時. 単位数/Credit(s): 1. 担当教員/Instructor : 中川 広務, 黒田 剛史. 学期/Semester: 前期. 開講年度/Year: 2024. 科目ナンバリング/Course code/number: SAG-EPP373J. 使用言語/Language Used in Course: 日本語.
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太陽惑星空間物理学講座
惑星⼤気物理学演習
Exercise of planetary atmosphere physics
地球・⾦星・⽕星・⽊星など様々な惑星の⼤気について、中性⼤気と電離⼤気の基本構造・放射・ダイナミクスに関連した物理・化学過程の基礎的な演習を⾏う。惑星ごとの違いはもちろんのこと、同一の惑星でも⾼度によって⼤気の運動や振る舞い(世界)が⼤きく異なることを意識し、何故そのような違いが⽣じるのか？を考える。各惑星固有の大気放射や輸送現象の時定数、各種パラメータについて、観測データ等を⽤いた簡単な計算から、それぞれの惑星⼤気の特徴を理解する。また惑星⼤気のエネルギー源として、さらに⼤気進化を考える上でも重要となる太陽(中心恒星)放射や太陽風と惑星⼤気との関係についても、基礎的な問題を解き理解を深める。
1957年に⼈類初の⼈⼯衛星が打ち上げられて以来、今⽇までの惑星探査・衛星観測・宇宙開発の進展は目覚しいものがある。本演習では過去や最新の成果などにも触れながら、惑星⼤気研究と様々な研究分野との関わりについて考えるきっかけとする。
This course introduces the variety of planetary atmosphere in the solar system to help students understand the diversity of the planetary atmospheric environment. This course provides the opportunity to imagine why and how does the planetary atmospheric environment diverge, by using the fundamental physics. Submitted reports, attendance and so on are evaluated. Students are required to submit class assignments.
関連講義(気象学・惑星⼤気物理学・宇宙空間物理学等)とともに各⾃もう⼀度様々な惑星⼤気について考えてみる時間とする。もしも惑星のパラメータが違っていたら、(⼤気)世界はどのくらい違ったものとなるのか想像⼒を働かせ、時には数式の⼒を借りて量的な考察を⾏う。
This lecture will be a time to think again about various planetary atmospheres, along with related lectures (meteorology, planetary atmospheric physics, space physics, etc.). We will use our imaginations to think about how different the (atmospheric) world would be if the planetary parameters were different, sometimes using the help of mathematical equations to make quantitative observations.
1. 惑星⼤気と太陽エネルギー
2. 惑星⼤気の温度(有効放射温度・温室効果)
3. 惑星⼤気の基礎構造
4. 惑星⼤気の⼤規模運動
5. 惑星⼤気中の振動・波動
6. 大気の拡散・分⼦運動
7. 惑星⼤気の光化学
8. 惑星電離圏の基礎(太陽風との相互作⽤)
9. 惑星からの⼤気散逸、⼈⼯衛星(探査機)による惑星⼤気観測
10. 惑星大気の数値シミュレーション、総合討論
1. The Sun as an energy source
2. Equilibrium temperature, Green-house effect
3. Structure of planetary atmosphere
4. General circulation and motions in the planetary atmosphere
5. Atmospheric waves
6. Atmospheric diffusion and molecular motions
7. Atmospheric chemistry
8. Ionosphere
9. Atmospheric escape to space, Observations of planetary atmospheres
10. Numerical simulations of planeratry atmospheres, Discussions
毎回の出題と最終授業後の課題提出によって評価。答えが正しいかよりも、考え⽅の道筋を重視する。
Assessments are based on the questions/reports given in each class and the final report after the last class. Emphasis is placed on the path of thinking rather than whether the answer is correct.
「気象学入門」松田佳久(東京大学出版会)
「グローバル気象学」廣田勇(東京大学出版会)
「大気化学入門」D.J.ジェイコブ・近藤豊訳(東京大学出版会）
「大気放射学の基礎」浅野正二(朝倉書店）
「宇宙環境科学」恩藤忠典・丸橋克英編(オーム社）
J. Houghton “The Physics of Atmosphere”, Cambridge University Press
D.G. Andrews “An Introduction to Atmospheric Physics”, Cambridge University Press
E. Yiğit “Atmospheric and Space Sciences 1: Neutral Atmospheres”, Springer
E. Yiğit “Atmospheric and Space Sciences 2: Ionosphere and Plasma Environments”, Springer
課される課題の提出
Reports given in each class, and the final report
PCあるいは計算機(電卓)、及び惑星⼤気物理学(講義)を受けている⼈はその時の資料を持参すること。
Bring your PC or calculator, and the materials from the related lectures if needed.