成蹊大学授業資料 Ryuho Kataoka's Website Seikei Kataoka02e

科学技術 文 総合講義

科学技術 文 総合講義

地球 科学

地球 科学

片岡龍峰

片岡龍峰

第 ₂ 回 _{2012 4} 暻 ₂₃ 日

生命 盾

アン 結果

アン 結果

統計 初回 参加者

• ^{統計 初回 参加者}

– ^{生 生 多い}

– ^{理 経 経 法 法 文 文 自 自 計 計 アン 提出 提出}

• ^{動機 見}

– ^{地球 仕組 興味あ 学び い}

授業 得 こ 友 自慢 い 気分転換目的

– ^{授業 得 こ 友 自慢 い 気分転換目的}

– ^{績評価 テ い 修}

• ^{感想 感想 実 実 イ イ ン ン}

– ^{講義 中 出 数 い}

– ^{い言葉 出 文系 わ や 説明 さい}

実 体験 思議 話 さい

– ^{実 体験 思議 話 さい}

– ^{温晵 問題 い コ ン さい}

– ^{発言 発言 い}

アン 出 ワ

アン 出 ワ

テ ビ

– ^{テ ビ}

– ^{昚画 戦艦}

昚画 やぶさ イン イ航法

– ^{昚画 やぶさ イン イ航法}

– ^{昚画 極大期 ア？}

– ^{本 ン ン}

– ^{本 ン ン}

– ^{ン 兄弟}

– ^{放射線 放射線 テ テ 影響 影響 ？ ？}

– ^{環境や生活 活躍 や 船}

– ^{研究 研究 具体的 具体 ？}

– ^{陽 い 詳 知 い 日食 ？}

– ^{文台 好}

以 授業 参考 さ 頂

授業内容

授業内容

• ^{授業 イ ン 昚あ} ₄暻₁₆日

• ^{．授業 イ ン 昚あ}

• ^{． 陽地球環境 大地 陽系 果}

• ^{． 陽地球環境 生命 盾 陽風 地磁気 大気}

• ^{陽地球環境 生命 脅 槍 線 塵 陽紫外線}

4^暻16^日 4^暻23^日 4^暻30^日

• ^{． 陽地球環境 生命 脅 槍 線 塵 陽紫外線}

• ^{． 災害 磁気嵐 大停電}

• ^{． 災害 放射線帯 人工衛昙 害}

• ^{災害 銀河 線 陽放射線被}

4^暻30^日 5^暻7^日 5^暻14^日 5^暻28^日 5^暻21^{日 休講}

． 災害 銀河 線 陽放射線被

• ^{． 気予報 世界 気}

• ^{． 気予報 気 数値予報}

• ^{． 陽気候関係 ン 極小期 魔女狩}

5^暻28^日 6^暻4^日 6^暻18^{日 休講}

6^暻25^{日 休講}

6^暻11^日

陽気候関係 ン 極小期 魔女狩

• ^{． 陽気候関係 線雲仮説}

• ^{． 史 地球史 晶い若い 陽}

• ^{． 史 地球史 超新昙 大絶滅}

7^暻2^日 6^暻25^{日 休講}

7^暻9^日 補講 7^暻16^日

• ^{． 史 地球史 晶黒昙雲 雪玉地球}

• ^．

補講？

授業 内容 進 具合や最新 話題 合わ 適宜調

陽地球環境

陽地球環境

大地 陽系

• ^{大地 陽系 果}

– ^{陽圏 陽圏}

– ^{電 圏} ‐ ^磁気圏

対流圏 圏 中間圏 熱圏

– ^対流圏 ‐ ^圏 ‐ ^中間圏 ‐ ^熱圏

• ^{生命 盾}

– ^第 1 ^陽風

– ^{第 第} 2 2 ^{地磁気 地磁気}

– ^第 3 ^大気

日 目標

日 目標

第 第 第 家族 友

• ^{第 1 第 2 第 3 い 家族や友人}

説明 勇気 持 う

• ^{ほ 日 話題}

– ^{線 航空機被}

– ^{線 航空機被}

– ^{ン 紫外線}

温晵 い

– ^{温晵 い}

• ^{場所 前 熱心 覚え 必要 あ}

– ^{誰 意味 説明 間 う 覚え う}

第 陽風 陽圏

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/Solarmap.png

陽風 こ 止 ？

陽風 こ 止 ？

v

   

地球 吹 陽風 力 ？

数密度 ^流速

2 9

-3 -1

1.3 10 Pa

5 cm 400 km s

m v _{  }

^ _ ^{ } _ v ^ _

  

陽 質

陽系 吹 昙間風 力 ？

陽子質

2

2 13

3 1

0.13 10 Pa ^v

m v _{  }

^ _ ^{ } _ ^ _

 ^{0.2 cm}

 ^{20 km s}



 _{  }

  

100 AU ^{距 陽風 力} 1^万分 1 ^{釣 合う}

陽風 密度 距 自乗 反比例 小さ

実 複雑

実 複雑

中性流 _26km/s 流 _400km/s 中性流 _26km/s 流 _400km/s

超音速 両側 衝撃波 出来

陽風 The Solar Wind

陽風 _The  Solar Wind

彗昙 研究 予言

• ^{彗昙 研究 予言}

– Biermann (1952)

イ ン 尾 彗昙 軌 運

– ^{イ ン 尾 彗昙 軌 運}

動 無関係 陽 径

方向 向い い

方向 向い い

陽 荷電粒子 風

風 常 吹

出 い う

出 い う

– ^{陽光 放射}

陽 径方向

陽 径方向

流さ 彗昙 軌 運

動 やや曲

彗昙 997 暻 9日Philipp Salzgeber^撮影 彗昙 997 暻 9日Philipp Salzgeber^撮影

本日 参考書

本日 参考書

陽 提 本 英

• ^{陽風 提唱 1958 Paker 本 英語}

– ^{支配 支配 電磁流体 電磁流体 知 知 い人 人}

– Conversations on Electric and Magnetic Fields in 

the Cosmos

the Cosmos

• Eugene Newman Parker ^著

• Princeton University Press (2007)

• Princeton University Press (2007)

イ イ

陽 引 張 出さ 陽風 磁場

ン 様 原理 イ 状

陽圏 小さ ？

計算

陽圏 小さ ？

放射線

陽風磁場 陽風磁場

陽黒点

Smith et al 1978 Smith et al. 1978

向い 向い 波打 線 変わ

(Heber and Potgieter, 2006)

磁気圏 The Magnetosphere

第 地磁気 磁気圏

磁気圏 The Magnetosphere

Solar Terrestrial Environment

研究 ？_→ ビ 紹

Solar‐Terrestrial Environment

こ 陽風 食い止 ？

計算 う

こ 陽風 食い止 ？

2

2

_{  } ^v _

地球 吹 陽風 力 ？

数密度 ^流速

2

-3 -1

1.3 nPa

5 cm 400 km s

p

m _ v _ ^ _ ^{ } _ v ^ _

  

陽子質 1 67 10^ 27 k

静止軌 地球中心 _6.6地球半径 磁場 力 ？ 磁場強度

陽子質 : 1.67 x 10^‐27 kg

2 2

8 0 nPa

B _ B _

 _{ }

磁場強度

0

8.0 nPa

2 _ ^{ } _ 100 nT ^ _

真空 透磁率_{: 4  10^‐7}

電 圏 こ ？

電 圏 こ ？

•

– ^{極域 大気 見え 境界}

• ^{国 テ ョン}

– ^{中低緯度 中低緯度 暼人 暼人 活動 活動 場 場}

• ^{大気光 熱圏}

中性大気 共 近場 直

– ^{中性大気 共 近場 直}

接観測 こ わ い

電 圏 _Ionosphere

電 圏 _Ionosphere

短波 反射 電 発見

10 MHz^帯

• ^{短波 反射 電 発見 1927}

Edward V. Appleton ^{賞 賞} 1947

– ^{地磁気変 電 圏電流 予言}

Balfur Stewart (1882)

• ^{陽紫外線や X 線 中性大気 電 い}

– ^{極域 極域 粒子 粒子 放射線帯粒子 放射線帯粒子 陽放 陽放}

射線 電

• ^{部分電 部分電 電 電 度 度} 0 1% 0.1% ^{以 以 状態 状態}

– ^{大気 境界 地球 囲 い}

陽紫外線 電 原因 夜 電 圏 あ ？

電 圏 熱圏

陽紫外線 電 原因 夜 電 圏 あ ？

電 圏 熱圏

Topside profile is determined by the ambipolar diffusion

F‐region 0.1%

0.0001%

E‐region

After Johnson (1969)

NO^ _{  }^ N O 1 Dissociative recombination (molecular fast):

ionosphere thermosphere NO^ _{  }e N O

O^ _{  }e^ O photon 1. Dissociative recombination (molecular, fast): 

2. Radiative recombination (atomic, slow): 

イ ？

第 大気

イ

aurora3d.jp

対流圏 圏 中間圏 熱圏

第 大気

対流圏 圏 中間圏 熱圏

大気 毎日数百

ン 流出

ン 流出

流昙塵 毎日数 十 ン地球 降 十 ン地球 降 積

金昙 火昙 ン い

金昙 火昙 ン い

Bauer

大気密度 指数関数的

計算 う

大気密度 指数関数的

• ^？

ン 数: 1.38 x 10^‐23 気温

気

数密度

,

p mng p nk T

  z 



気温 数密度

exp( ),

z

k T

n z H



 

高度

e p( ),

H mg

数

陽子質 _x  均分子 陽子質 1 67 10^ 27 k

力 数: 9.8 m s^‐2

陽子質 : 1.67 x 10^‐27 kg 均分子 _: 29

コ H = 7.85 km (T = 270 K)

肌 悪い紫外線？

肌 悪い紫外線？

• 紫外線 ^紫外線 UV‐B 280‐315 nm

– ^{陽光線 陽光線 由来 由来 う う} 0.5% ^{大気 大気 通 通}

過 表皮 作用 色素細胞

ン 生 防御反応 いわ 日焼

ン 防御反応 わ 焼

• SPF30 ^{日焼 止 利用 場合 赤い斑}

点 現 時間 ₃₀ 倍 延 こ

点 現 時間 ₃₀ 倍 延 こ

– SPF ^{粧品 方 ン 当} mg

皮膚 塗 値

皮膚 塗 値 い

ン ？

計算

ン ？

UV‐B (280‐315 nm) UV‐C (200‐280 nm)

強い殺菌作用

1000^倍！

圏 南極 空 ン 大規模 破壊 続い い

極 空 ン破壊 観測史 初 南極 ン 匹 規模 (Manney et al., Nature 478, 469‐475, 2011)

http://www.nies.go.jp/whatsnew/2011/20111003/20111003.html

航空機乗務員 間 均 _2mSv 被

航空機乗務員 間 均 _2mSv 被

• ^{民間 航空機 飛行} 10 ^～ 12km ^高

• ^{民間 航空機 飛行} 10 ^～ 12km ^高

さ 地 比

倍近

• ^{日本 部 日あ 均}

• ^{日本 部 日あ 均}

的 線 線 0.001mSv 1μSv ^あ

国内線 旅客機 乗 時間足

飛行 程度 被

• ^{日本 欧米 都市}

^{ほ 被 線}

こ 胸部 _X 線撮影 約 回分 相当

ア アや豪州 イ 地磁気緯

ア アや豪州 イ 地磁気緯

度 低 線 力 強い 欧

州便 比 線 顕著 低

• 0 1mSv 0.1mSv ^{い い 私 私 普段 普段 生活 生活}

間 _2mSv ほ 放射線 自然界

い 航空機 遠 国 回

出 こ 数％増え 程度 あ

JISCARD^やEXPACS ^{被 計算 う}

気 _1/4倍 被曝 ₁₀₀倍？ 空気 ワ 発 航空機高度

被 寄 中性子_N 多

空気 ワ 十分 弱い地

Energetic proton

空気 ワ 十分 弱い地

電 損失 少 い ン_μ

いうこ ₁₀₀倍程度 い い

N

π _P π

π N

γ P

e N

N π

Radiation dose

Ground level enhancement

温晵 い

温晵 い

• ^{全球 均気温 最近 約 ． 度}

昇 い

– ^{全球 均気温 ？}

温晵 証拠 ？

– ^{温晵 証拠 ？}

• ^{温晵 原因} CO2 ^{濃度 増加}

い _CO2 暼力 原因

– ^{ア ア や雲 や雲 効果 効果 わ わ い い}

– ^{自然 コン ？}

々 い科学的 証拠 持 い 思う？

From Dr. Solanki’s presentation

parts per million by volume

IPCC‐AR4/WG1 ^{訳 気象庁}

雲 い

Davies and Molloy, 2012, Geophysical Research Letters

2009 7^暻14^{日 夜光雲 夜光雲 見 う 産業革命以降}

CO2 ^{増え 中 大気 寒冷}

中間圏 寒冷 熱圏 寒冷

CO2 ^{増え 中 大気 寒冷}

CO2 ^{赤外放射 冷却}

• CO2 ^{赤外放射 冷却}

– ^{夜光雲 増え ？}

• 2009 ^熱圏温度 40 ^度

2^×CO₂

2009 ^熱圏温度 40 ^度

– ^こ CO2 ^{冷却 い}

陽活動 紫外線強度

– ^{陽活動 紫外線強度}

極端 低 熱

源 こ 熱圏

温度 観測史 最高

温度 観測史 最高

イ

小さ 熱

圏密度 応

圏密度 応

– Solomon et al. 2010 GRL

– Emmert et al. 2010 GRL

Cierone (1990) Roble&Dickinson(1989)

• 気 ^{気 ン}

– ^{空気 空気} 10

Pa

– ^圏 10

Pa

10

Pa

高さ 指数関数的 薄 大気

– 10

Pa

– ^{実験室 真空} 10

Pa

– ^{静止軌 磁気} 10

Pa

– ^{地球 陽風} 10

Pa

ン こ 磁気圏

球 陽風

– ^昙間風 10

Pa

第 回アン

第 回アン

資料 私

• ^{資料 私 サイ 公開 い}

– http://sites.google.com/site/ryuhokataoka/ p // g g / / y /

• ^{片岡龍峰 見}

• ^{書 い ？}

• ^{書 い ？}

– ^{い 授業 聞い こ 機}

自分 調 報告 思う

自分 調 報告 い 思う

こ 皆さ あ う 組 前

少 教え さい

少 教え さい