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様々な時間スケールにおける地球環境変動を，地圏，水圏，気圏，生物圏と人間活動との相互作用を含む地球システムの変動としてとらえ，その基本的性質を理解する。また，太陽活動が地球大気環境に及ぼす影響に重点をおき，地球環境変動を引き起こすいくつかの要因について解説する.とくに，地球温暖化のメカニズムと，その理解に必要とされる地球大気の物理プロセスを理解する．さらに， 地球環境変動を理解するために 必要な大気組成観測技術や数値シミュレーション等の技術的内容も解説する.加えて，比較惑星大気学的アプローチにより地球大気をより理解するために，太陽系内惑星大気環境についても講義する．
授業の目的
１．「グローバル」をキーワードに、地球環境のエネルギー源である太陽の活動とその変動の地球への影響、人間活動・陸上生態系・海洋の活動等が大気組成を変動させるメカニズムや大気組成の変化が気候に及ぼす影響を理解することを目的とする。
２．この授業では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。
・グローバルな視点から環境問題を捉える。
・地球環境に対する太陽放射エネルギーの役割を理解する。
・地球規模の大気変動に対する人間活動や生態系の影響を理解する。
授業の概要
太陽・地球系の放射エネルギー交換に係る物理的機構とその変動、オゾン層の役割と人間活動に起因するオゾン層破壊、温室効果ガスの変動と地球温暖化等について、メカニズムだけではなく地球規模の環境問題に対する国際的な取り組みも含めて解説する。村田が太陽・地球系の放射エネルギー交換に係る物理的機構とその変動、オゾン層の役割と人間活動に起因するオゾン層破壊について講義し、中島が集中講義で、地球環境問題の概要、地球大気の形成と変遷、地球大気と生物との関わり、地球温暖化とパリ協定の意義などに関する最近の話題について解説する。
ここでいう「惑星大気」とは、「惑星に帰属するとみなせる気体」全体を指す。
表層の上に薄く広がる地球型惑星の大気、
惑星内部に連続する巨大惑星の大気、
表層から揮発する原子からなる希薄大気。
これらの、太陽系の全惑星および複数の衛星に存在する「大気」を理解するに必要な物理・化学の基礎を習得する。
またこの基礎の上にたち、惑星大気の普遍的な基本概念を抽出するとともに、各惑星大気にみられる特異性とその要因を理解する。
これらの理解の上に立って初めて、我々が享受している地球環境の重さを理解でき，また宇宙に散在する形外惑星の姿を想像しうるであろう。
"Planetary atmosphere" mentioned here refers to the entire gas that can be belonging to a planet.
The atmosphere of the terrestrial planets is spreading thinly on the surface layer.
The atmosphere of the gigantic planets is continuing inside of the planet.
The dilute atmosphere composed of atomic volatiles is extended from the surface layer of small bodies.
This course treats the fundamentals of physics and chemistry for these atmospheres of all planets in the solar system.
We extract the universal basic concept of the planetary atmospheres and also understand the specific characteristics of each planetary atmosphere.
Based on these understandings, we can first understand the criticality of our Earth's environment which we are now enjoying, and also have images of exoplanets scattered in the universe.
地球惑星物理学の全体像と重要課題を把握することを目的として、地球、惑星、太陽・惑星空間における諸現象とそれを支配する物理法則について基礎的な講義を行い、併せて最新の研究動向を紹介する。講義は下記の３分野で構成され、それぞれ専門の教員が担当する。
This lecture introduces basic physics and related recent topics in solid earth physics, atmospheric and oceanic sciences, and planetary and space physics to understand the background and perspective of geophysics. This lecture is organized by three research areas of geophysics given by faculty members of the Department of Geophysics.
学部講義「惑星大気物理学」の発展として、惑星大気の共通基礎と背景となる物理・化学、および各惑星大気にみられる普遍性・特殊性について考える。対象とする「惑星大気」とは、広い意味での大気圏、すなわち対流圏・成層圏・中間圏・熱圏・外圏・電離圏領域である。本講義では、太陽系惑星の大気を共通に貫く物理・化学を比較惑星学的な見地で扱うとともに、地球型惑星および巨大惑星における大気の構造・循環・組成・進化や太陽・惑星間空間・磁気圏との結合について、研究を行うに必要な深い理解に到達する。これをもって初めて、太陽系の中の地球環境の希少さを理解でき、また宇宙に散在する系外惑星の姿を想像しうるであろう。
As an extension of the undergraduate course "Planetary Atmospheric Physics", this course covers the common fundamentals of planetary atmospheres, the physics and chemistry behind them, and the universality and uniqueness of planetary atmospheres. The atmospheric regions covered in this course are the troposphere, stratosphere, mesosphere, thermosphere, exosphere, and ionosphere. In this course, the physics and chemistry that commonly permeate planetary atmospheres will be treated from a perspective of comparative planetology, and a deep understanding of the structure, circulation, composition, and evolution of atmospheres on terrestrial planets and giant planets, and their coupling with the Sun, interplanetary space, and magnetosphere will be obtained. Then, students will be able to understand the preciousness of Earth's environment and imagine exoplanets scattered in the universe.
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.
本科目では、気体分子、雲、エアロゾル等により構成される地球大気の物理的特性とそれらの気象・気候システムとの関係について、特に熱力学と大気放射の観点から理解することを目的とする。大気の組成、温度、大気地表面系のエネルギー収支、蒸発・雲形成・降水の過程、およびそれらの時空間変動の実態と要因について具体的な観測事例等を踏まえて理解する。
The purpose of this course is to understand the physical properties of the Earth's atmosphere composed of molecules, clouds, aerosols, etc., and their relation to weather and climate systems, especially from the viewpoint of thermodynamics and atmospheric radiation. It is required to understand the composition and temperature of the atmosphere, the energy balance of the air surface system, the processes of evaporation, cloud formation, and precipitation, and the actual conditions and factors of their spatiotemporal variations, based on specific observation examples.
太陽系天体，すなわち惑星や衛星の周辺プラズマや大気の変動現象により生成される放射エネルギーは，可視・赤外・紫外線や電波の形で放射される．この観測から，天体やその周辺で発生する物理プロセスをリモートセンシングすることが可能である．東北大学は，オーロラや惑星微量気体の検出など地球・惑星電磁圏・大気圏の変動現象の観測や大気組成の地上と宇宙からの観測により，数々の成果を挙げてきた．
また，近年の計算機の性能向上とシミュレーション技術の発達により，太陽系天体近傍の物理現象を定量的に理解することが可能となってきた．
本講義では，太陽系天体の物理現象の解明を将来さらに発展させていくに必要な，光・赤外や電波・レーダー計測技術，地球・惑星観測に不可欠な人工衛星・惑星探査機技術，ならびにコンピュータシミュレーション技術について，その基礎を学ぶ．
Energy generated in the solar system, such as planetary atmospheres, small bodies, and surrounding plasmas is emitted as the electromagnetic waves in the visible, infrared, ultraviolet and radio ranges. Remote-sensing observations of these waves are useful to understand the physical processes in/around the solar system objects. Tohoku University has produced many results by the remote-sensing of physical processes in the earth, and planetary magnetospheres, such as the measurements of aurora, planetary trace gases, and atmospheric compositions from the ground and space.
In addition, recent improvements in computer performance and the development of simulation technology bring us quantitative understanding of physical phenomena in the solar system.
In this lecture, we will learn the basics of optical, infrared, ultra-violet, radio wave and radar measurement techniques and satellites and planetary probe engineering which are essential for the earth and planetary observations. We will also learn computer simulation techniques. These techniques are necessary for further elucidation of the physical phenomena in the solar system.
授業の目的
１．昨今温暖化に関する話題があふれているが、温暖化メカニズムに関する科学的知識を学ぶ機会の無かったものには何を信じていいのかわからない状況であろう。この講義では、温暖化に関する多くの情報を客観的に見て判断できる能力を身につけること、および各国・地域が導入しようとしている排出量取引制度や炭素税などの温暖化対策や温暖化対策国際枠組みに関する国際交渉の現状と課題について基礎的な知識を得ることを目的とする。
２．この授業では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。
・温暖化のメカニズムの概要を理解する。
・温暖化の現状の理解や予測を行う科学的手法を理解する。
・温暖化に関する情報を客観的に見る能力を身につける。
・温暖化対策の国際枠組みに関する国際交渉における争点を理解する。
・エネルギー対策および温暖化対策、特に排出量取引制度や炭素税などの市場メカニズムを用いた政策や再生可能エネルギー普及政策を理解する。
・再生可能エネルギー、省エネ、原発などに関する論点を理解する。
・温暖化問題に関する若者たちのアクションの世界的な昂揚（例：Fridays for Futureなど）の背景を理解する。
授業の概要
温暖化のメカニズムや現状・今後の予測について、何がどこまでわかっているのかを理学的見地から概説する。また、具体的な温暖化対策についても、それらのメリットとデメリットを明らかにする。さまざまな意見や予測も紹介するが、これらにどう対処すべきかはあくまで学生諸君にゆだねることとし、判断のよりどころとなる事実を中心に解説する。なお、理解を深めるために討論と質問の時間を設ける。