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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.
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.
大気の運動、大気中で起こる様々な現象を理解するために、気象学の基礎をなす概念や過程について講義を行う。地表面と大気の関わり、水の果たす役割についてやや詳しく解説する。
In this course, the lecturer explains basic concepts and processes of meteorology to understand atmospheric motions and phenomena. In particular, interaction between land surfaces and the atmosphere, and role of water are explained in detail.
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.
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.
宇宙空間のプラズマや粒子、電磁場に関わる物理とその計測法の理解は、太陽・惑星・衛星の多様な電磁環境や変動を理解し、正しくその特徴を把握するために重要である。この授業では、宇宙空間のプラズマの波動や粒子の特徴とその直接計測や、電波のリモートセンシングによる電磁環境計測の基礎と応用を論じ、宇宙空間のプラズマ現象の理解に必要な能力を得ることを目的としている。加えて、電磁波や電磁場計測に基づく惑星表層～内部の探査・解析手法についても紹介する。
Due to significant expansion of the geophysics in the last century, the space plasma physics became to be one of the major scientific interest of our planet. This lecture on the space plasma physics introduces basic physical processes of the space plasma surrounding the Earth, planets, satellites and also the sun, and various measurement and evaluation methods for plasma waves, particles and electro-magnetic fields by using spacecraft and remote sensing from the ground. In addition, this lecture also introduces some techniques for exploration inside planets and satellites using electromagnetic waves and fields.
人類の月・惑星探査が進む現代,宇宙開拓について,3つの視点から講ずる. 第1の視点は,探査の舞台である月・惑星の科学, 第2の視点は,宇宙探査を可能にする宇宙航空工学, 第3の視点は,宇宙における生命の科学である. 最先端の知見に基づく多角的な内容の講義が,各分野の専門家により展開される.
Human beings are promoting space exploration by utilizing space probes and space vehicles to expand habitable area in the solar system. We will give detail explanations on the space exploration along with following three accepts; i.e. scientific aspects, engineering aspects and life aspects.
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.
本講義では太陽と惑星を概観する。太陽、惑星間空間、地球、そして諸惑星について、各領域の特徴と現象並びに各領域間の相互作用に関する物理を概説する。
A brief introduction to solar and planetary science will be given, paying particular attention to the physics of the Sun, Earth, and planets, including interactions among them.