学部・大学院区分
Undergraduate / Graduate
理・博前
時間割コード
Registration Code
2620210
科目区分
Course Category
B類
Category B
科目名 【日本語】
Course Title
電離圏物理学
科目名 【英語】
Course Title
Ionospheric Physics
コースナンバリングコード
Course Numbering Code
担当教員 【日本語】
Instructor
大塚 雄一 ○
担当教員 【英語】
Instructor
OTSUKA Yuichi ○
単位数
Credits
2
開講期・開講時間帯
Term / Day / Period
秋 木曜日 2時限
Fall Thu 2
授業形態
Course style

学科・専攻
Department / Program
素粒子宇宙物理学専攻(宇宙地球物理系)
必修・選択
Required / Selected
選択


授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN)
本講義は、電離圏の物理を理解することを目的とする。中性大気との衝突が起こる電離圏中におけるプラズマの運動や電離圏電流についての基礎知識を身につける。また、電離圏に起こる諸現象についての観測結果や基本的な理論を学ぶ。さらに、電波等を用いた電離圏の観測手法についても学ぶ。
.
授業の目的 【英語】
Goals of the Course
In order to understand the Earth’s ionosphere, we study the plasma motion and electric currents in the ionosphere where the plasma collides with the neutral particles. Observations and basic physics of various phenomena in the ionosphere are studied. Techniques for the ionospheric measurements using radio waves are also studied.
到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN))
この授業では,受講者が授業終了時に,以下の知識・能力を身につけていることを目標とする。
1. 電離圏の構造について理解し、説明できる。
2. 電離圏中のプラズマの運動について理解し、説明できる。
3. 電離圏中の電波の伝搬について理解し、説明できる。
4. 電離圏の観測手法について理解し、説明できる。
到達目標 【英語】
Objectives of the Course
By taking this course, the followings can be acquired.
1. To understand ionospheric structures, and acquire ability to explain them.
2. To understand plasma motions in the ionosphere, and acquire ability to explain them.
3. To understand radio wave propagation in the ionosphere , and acquire ability to explain them.
4. To understand ionospheric measurements, and acquire ability to explain them.
授業の内容や構成
Course Content / Plan
1. 地球電離圏
1.1 電離大気の生成と消滅
1.2 チャップマン層
1.3 大気光

2.電離大気の運動
2.1 プラズマの運動方程式
2.2 両極性拡散
2.3 導電率
2.4 E層・F層ダイナモ
2.5 電離圏電流
3.電離大気中の電波伝搬
3.1 電波の屈折率
3.2 イオノゾンデによる電離圏観測
3.3 GPSによる電離圏観測
3.4 レーダーによる電離圏観測

4.電離圏構造と力学
4.1 冬季異常
4.2 プラズマ・ファウンテンと赤道異常
4.3 スポラディックE層


5.電離圏擾乱
5.1 プラズマ不安定
5.2 プラズマバブル
5.3 伝搬性電離圏擾乱
5.4 電離圏嵐

各講義後に課題を課すので、次回までに小レポートとして提出すること。

1 Earth’s ionosphere
1.1 Production and loss of the ionospheric plasma
1.2 Chapman layer
1.3 Airglow
2 Ionospheric Dynamics
2.1 Equation of motion for th plasma
2.2 Ambipolar diffusion
2.3 Conductivity
2.4 E and F region dynamo
2.5 Ionospheric currents
3 Radio wave propagation in the ionosphere
3.1 Refractive index of the radio wave
3.2 Vertical sounding of the ionosphere
3.3 GPS observation of the ionosphere
3.4 Radar observation of the ionosphere
4 Dynamics and structures of the ionosphere
4.1 Winter anomaly
4.2 Plasma fountain and equatorial anomaly
4.3 Sporadic E layer
5 Ionospheric irregularities and disturbances
5.1 Plasma instabilities
5.2 Plasma bubble
5.3 Traveling ionospheric disturbance
5.4 Ionospheric storm

Short reports need to be submitted after each class.
履修条件
Course Prerequisites
履修要件は要さない。日本語を母国語としない学生が受講する場合には、英語で講義を行う。

The are no particular prerequisites for this course. The lecture is given in English if international students take this course.
関連する科目
Related Courses
超高層大気物理学 (Upper Atmospheric Physics)
磁気圏物理学 (Magnetospheric Physics)
中層大気物理化学 (Physics and Chemistry of Middle Atmosphere)
プラズマ宇宙物理学 (Plasma Astrophysics)
先端物理学基礎III (Fundamentals of Advanced Physics 3)
成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria
講義中の質問や議論などの活動(20点満点)、各授業後に課す小課題レポート(40点満点)、及び最終レポート(40点満点)の総点で評価する。電離圏について、授業中に得た知識や概念を用いて論述できることを合格の基準とし、総点60点以上を合格とする。
The students' activities (discussions and questions) (20 points), short reports after each class (40 points), and a final report (40 points) will be scored by evaluating performance to demonstrate the subject matter about the ionosphere by using concepts and knowledge obtained during the classes.
To pass, students must earn at least 60 points out of 100.
教科書・テキスト
Textbook
教科書は指定しないが、毎回の授業で講義資料を配付する。

Textbook is not specified. Handouts are distributed in each lecture.
参考書
Reference Book
・ 南極の科学2.オーロラと超高層大気  国立極地研究所編、古今書院、ISBN:4-7722-1285-X
・ 物理科学選書6 超高層大気の物理学 永田武・等松隆夫 著、裳華房、ISBN-13: 978-4785324063
・ ウエーブサミット講座 宇宙環境科学 恩藤忠典・丸橋克英 編著、オーム社、ISBN-13: 978-4274078972
・ 現代 電磁波動論 前田 憲一 木村 磐根 著 オーム社、ISBN-13: 978-4274128028
・ Introduction to Ionospheric Physics, H. Rishbeth and O. K. Garriott, New York, Academic Press, 1969, ISBN-13: 978-0125889407
・ Ionospheres, Physics, Plasma Physics, and Chemistry, R. W. Schunk and A. F. Nagy, Cambridge University press, 2000, ISBN 0 521 632374
・ The Earth's Ionosphere, Second Edition, Michael C. Kelley, Academic Press, 2009, ISBN-13: 978-0-12-088425-4
・ The solar-terrestrial environment, J.K. Hargreaves, Cambridge University press, 1992, ISBN 0 521 42737 1
課外学習等(授業時間外学習の指示)
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours)
必要に応じて、授業中に参考書等を指示する。
注意事項
Notice for Students
The lecture, discussion, and Q&A could be done in English if international students take this course.

日本語を十分理解できない学生が受講する場合は英語を用いることとする。
他学科聴講の可否
Propriety of Other department student's attendance
他学科聴講の条件
Conditions of Other department student's attendance
要相談
Students from different divisions and departments need to consult the lecturer in advance.
レベル
Level
キーワード
Keyword
電離圏、大気光、超高層大気、プラズマ
履修の際のアドバイス
Advice
授業開講形態等
Lecture format, etc.
状況に応じて、対面または遠隔(同時双方向型)で行う。
※授業形態は、NUCTの授業サイトまたは電子メールで受講生に連絡する。
遠隔授業(オンデマンド型)で行う場合の追加措置
Additional measures for remote class (on-demand class)
NUCTの授業サイトを使用する。