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地球惑星圏物理学

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Academic year: 2024

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連絡先:私は東京工業大学に所属しているため、この講義以外は明治大学にはおりません。講義時間外でもご質問やご不明な点がございましたら、メールにてお問い合わせください。アドレスは[email protected]です。

太陽系の天体

太陽系の構造

図1-2。太陽系の構造(対数スケール)。オールトの雲は想像上のイメージです。画像は科学年表公式サイト http://www.rikanenpyo.jp/kaisetsu/tenmon/tenmon 011.html より転載。

天体の運動

太陽系の元素組成

これらの特徴は、各元素の起源と性質(安定性)から次のように理解できます。 a) 水素 (H) とヘリウム (He) は、ビッグバンで形成された宇宙の主な元素です。酸素(O)と炭素(C)は、星の中に豊富にあるヘリウム原子核の燃焼によって生成されます。この反応は、重核種の合成前に比較的低温で起こります。

元素の起源

ビックバン起源の元素

恒星起源の元素

その他

宇宙における物質の循環

図1-5。馬頭星雲は分子ガス雲の代表的な例の一つです。 VLT Press Photo からのヨーロッパ南天天文台 (ESO) の画像 http://www.eso.org/public/outreach/press-rel/pr-2002/phot-02-02.html このガス雲の中に星が見えます。次々と。

太陽系の形成

  • 太陽系形成の概観
  • 原始惑星系円盤の構造
  • 微惑星の形成
  • 岩石惑星の形成
  • 巨大ガス惑星の形成
  • 惑星大気の起源

原始惑星系円盤内の半径約 0.1 μm の塵から km 程度の小さな惑星が形成されるのに対し、巨大ガス惑星はエンベロープと呼ばれる大量の水素とヘリウムのガスが存在することが特徴です。

太陽 27

  • 太陽の内部構造
  • 太陽の大気構造
  • 太陽放射
  • 太陽風
    • 流体力学の基礎方程式
    • Parker 解
  • 太陽の活動現象

この方程式は太陽風の加速度を表します。式 (2.27) の右辺が 0 になる点は臨界点と呼ばれ、太陽からの距離 Rc は次のようになります。

惑星間空間 35

惑星の平衡温度

輻射圧

となっている。中心星の輻射圧によってこの物体にかかる力とその重力の比は です。式 (3.5) から、輻射圧と重力の比は中心星からの距離 a に依存しないことがわかります。月

惑星間空間磁場

  • サイクロトロン運動
  • 電磁流体力学の基礎方程式
  • 磁場の凍結
  • 惑星間磁場の構造
  • 太陽圏

この構造を太陽風の渦巻き構造と呼びます。一方、磁場のφ成分は、太陽とともに回転する座標系から見たときの見かけのガスの流れによって決まり、その構造も変化します。

惑星大気 45

  • 静水圧平衡:鉛直圧力分布
  • 鉛直温度分布
  • 大気の化学構造
    • 均質圏と不均質圏
    • 光化学反応
  • 惑星大気の概観
    • 岩石惑星の大気
    • 巨大ガス惑星・氷惑星の大気

ここで、T は温度、m は大気分子の平均質量、kB はボルツマン定数です。ここで、H = kBT /mg と設定します。 H は大気の高さと呼ばれる量であり、距離 h です。破線は比較のために描かれた地球の大気です。数字は緯度を表します。

惑星磁気圏 59

地球磁気圏の構造

図5-2。地球の磁気圏。オーム社「地球環境科学」より転載(2.3参照)、磁気圏の大きさは、太陽風の動的プラズマ圧力と、地球固有の磁場がプラズマに及ぼす力(磁圧)とのバランスによって決まります。地球の中心から磁気圏界面までの距離は、太陽の方向では地球の半径の約 11 倍、側面では地球の半径の約 15 倍、そして地球の半径の数百倍以上にも及びます。尻尾には地球。地球の磁気圏の大きさ 力のつり合いから推定してみましょう。地球の中心から太陽方向の磁気圏界面までの距離を Rm とすると、地球磁場の磁圧(式(3.27))と太陽の動圧とのつり合いは次式で表されます。そして風。

磁気圏対流とサブストーム

惑星磁気圏の概観

  • 巨大ガス惑星・氷惑星の磁気圏
  • 金星・火星大気と太陽風の相互作用

一例として、内部のプラズマ密度が高いことが挙げられます。磁力が支配的な地球とは異なり、木星の場合は磁力だけでなく、磁気圏内のプラズマの圧力も磁気圏の大きさに影響を与えます。木星の衛星イオから供給されるプラズマはイオトーラスを形成します(図5-5)。プラズマの組成はS+、O+、S++、O++、Na+、SO+2などで、イオの火山活動に由来しています。パイオニア金星探査機によって観測された金星電離層の高高度における磁場の強さと電子密度。 (左)太陽風力圧が低い場合。 (b) 太陽風動圧が高い場合。岩波書店『比較惑星学』より転載。太陽風と電離層の境界を電離界面といいます。電離圏の高さは太陽風の動圧によって異なりますが、一般的には300~400km程度であり、地球の磁気圏界面(地球半径約11)に比べて、太陽風ははるかに惑星に近くまで到達しています。崩壊します (図 5-7)。

惑星内部構造 67

  • 基礎方程式
  • 内部構造の推定方法
  • 各惑星の内部構造
    • 地球
    • 岩石惑星の内部構造
    • 巨大ガス惑星の内部構造
    • 巨大氷惑星の内部構造
  • 地球型惑星の表層環境
  • 惑星形成と表層環境
  • ハビタブル・ゾーン
  • 地球表層環境の進化
  • 大気散逸と表層環境

水星にはダイナモ磁場があるため、少なくとも核の外側は液体であると考えられています。地球と火星の表面に存在する H2O の総量にも数桁の違いがあります。これらの惑星の間... 磁化されていない惑星における大気散逸の概略図。寺田 (2014)、J.

太陽系外惑星 83

  • ドップラーシフト法 ( 視線速度法 )
  • トランジット法
  • アストロメトリ法
  • 重力マイクロレンズ法
  • 直接撮像
  • 系外惑星の多様性
    • ホット・ジュピターとエキセントリック・プラネット
    • スーパー・アース
    • ハビタブル・プラネット候補天体
  • 系外惑星の統計的性質

観測機器の発達により、2010年頃から比較的低質量の系外惑星が発見されるようになりました。ドップラーシフト法を用いた系外惑星の質量分布。化学同人「アストロバイオロジー」 ケプラー宇宙望遠鏡によるトランジット観測で検出された系外惑星の頻度分布。斜めの線。

生命の起源 93

  • 生命の定義
  • 存在条件
  • 地球生命の起源
    • 生命の材料物質
    • 生命誕生の場
    • 生命誕生の過程
  • 生命の起源と惑星の科学
    • 火星
    • 氷衛星
    • 系外惑星
  • Gradient
  • Divergence
  • Laplacian

地球上に液体の水が存在する極限環境(太線)、生物の成長限界(a)と生存限界(b)(色付き)。化学同人「アストロバイオロジー」より転載。生物の体はほとんどが水で構成されているため(表9-1)、原始大気や天体の衝突に由来する有機物から生命が誕生した場所と考えられている。液体の水が豊富に存在するため、地球誕生以来、余熱による海底熱水噴出孔がいくつかあったと考えられており、そこが発祥の地となった可能性があります。人生には性別があります。

参照

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