授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | 太陽、惑星間空間、地球周辺の構造、そこでの電磁波、粒子の振る舞いなどを講述することにより、太陽－地球系の電磁環境（宇宙電磁環境）に関する次の点を理解し、この分野における基礎力・応用力をつける。
1)地球環境の延長としての宇宙電磁環境
2)宇宙電磁環境が地球環境に与える影響
3)宇宙利用・活動に対する宇宙電磁環境の影響 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | This class deals with the sun-earth system (space electromagnetic environment) by lecturing sun, interplanetary space, geospace
environment and behavior of electromagnetic fields and charged particles.
The lecture is focused on understanding the following topics:
(1) space electromagnetic environment as a extension of the earth's environment
(2) effect of space electromagnetic environment changes on the earth environment
(3) effect of space electromagnetic environment changes on the human activities in space |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | 太陽、惑星間空間、地球周辺の構造、そこでの電磁波、粒子の振る舞いなどを記述することができ、太陽－地球系の電磁環境（宇宙電磁環境）に関する次の点を理解することができる。
1)地球環境の延長としての宇宙電磁環境
2)宇宙電磁環境が地球環境に与える影響
3)宇宙利用・活動に対する宇宙電磁環境の影響 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | The successful students are able to describe the sun-earth system (space electromagnetic environment) with sun, interplanetary space,
geospace environment and behavior of electromagnetic fields and charged particles, including the following topics:
(1) space electromagnetic environment as a extension of the earth's environment
(2) effect of space electromagnetic environment changes on the earth environment
(3) effect of space electromagnetic environment changes on the human activities in space |
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授業の内容や構成
Course Content / Plan | | 序論 ---太陽地球系の構造と変動
１. プラズマの基本的な概念
1.1. プラズマ振動
1.2. デバイシールディング
1.3. プラズマパラメータ
２．一個の粒子の運動
2.1. サイクロトロン運動
2.2. 外力による粒子のドリフト運動
2.2.1. 電場ドリフト
2.2.2. 分極ドリフト
2.2.3. 磁場勾配ドリフト
2.2.4. 曲率ドリフト
2.3. 断熱不変量
2.4. ミラー点とロスコーン
2.5. ポンデロモーティブ力
３．電磁流体力学
3.1. MHD方程式の導出
3.2. MHDの重要な概念
3.2.1. 磁力線の凍結
3.2.2．MHD平衡
3.3.3. MHD平衡における反磁性ドリフト
3.2.4. 慣性電流
3.2.5. MHDプロセスによる沿磁力線電流の駆動
3.3. アルフェン波−MHD波動
3.4. プラズマ波動
４．太陽圏・磁気圏・電離圏の構造と変動
4.1. 磁場の表現（地磁気、ダイポール磁場）
4.2. 太陽圏
4.3. 磁気圏
4.4. 電離圏
Introduction - Structure and dynamics of sun-earth system
1. Basic Concepts of Plasma
1.1. Plasma Oscillation
1.2. Debye Shielding
1.3. Plasma Parameter
2. Single Particle Motion
2.1. Cyclotron Motion
2.2. Particle Drift
2.2.1. Electric Drift
2.2.2. Polarization Drift
2.2.3. Gradient B Drift
2.2.4. Curvature Drift
2.3. Adiabatic Invariants
2.4. Mirror Point and Loss Cone
2.5. Ponderomotive Force
3. MagnetoHydroDynamics
3.1. Derivation of the MHD Equations
3.2. Important Concepts of MHD Plasmas
3.2.1. Frozen In
3.2.2. MHD Equilibrium
3.2.3. Diamagnetic Drift
3.2.4. Inertia Current
3.2.5. Field-Aligned Currents Driven by MHD Processes
3.3. Alfven Wave
3.4. Plasma Wave
4. Structure and dynamics of the Heliosphere,
Magnetosphere, and Ionosphere
4.1. Magnetic Field
4.2. Heliosphere
4.3. Magnetosphere
4.4. Ionosphere |
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履修条件
Course Prerequisites | | ・履修条件は要さない。
・講義は対面で行う。
none
Lecture will be operated by face-to-face style. |
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関連する科目
Related Courses | | 電磁気学、プラズマ物理学、超高層大気物理学
Electromagnetism, plasma science, upper atmosphere physics |
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成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria | | レポートを提出し、総合点60点以上を合格とする。点数から評価記号への変換は標準的方法に従う。100点満点で60点以上を合格とする。
Report. More than 60 points are needed to pass. Conversion from the point to the evaluation mark is made with the standard rule. |
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教科書・テキスト
Textbook | | 毎週講義用プリント配布
Print outs for lecture will be distributed. |
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参考書
Reference Book | | (１）プラズマ物理学
・プラズマ物理の基礎, D. R. Nicholson著, 小笠原正忠・加藤鞆一共訳 (丸善)
・プラズマ物理学入門, F. F. Chen著, 内田岱二郎訳 (丸善)
（２）太陽地球系科学
・太陽地球系科学、京都大学学術出版会
・太陽地球系物理学、國分征、名古屋大学出版会
・総説 宇宙天気、柴田一成・上出洋介編、京大出版会
・The Earth's Ionosphere (2nd Edition), M. C. Kelley, Academic Press
・Introduction to Space Physics, M. G. Kivelson and C. T. Russell, Cambridge University Press
・Basic Space Plasma Physics, W. Baumjohann and R. A. Treumann, Imperial College Press
・宇宙空間物理学, 大林辰蔵著, (裳華房)
・超高層大気の物理学、永田 武・等松隆夫著（裳華房）
・宇宙環境科学、恩藤忠典・丸橋克英編著（オーム社）
・Space Physics, M.-B. Kallenrode (Springer)
(1) Plasma Physics
Introduction to Plasma Theory, D. R. Nicholson
Introduction to Plasma Physics, F. F. Chen
(2) Solar-Terrestrial Physics
Introduction to Space Physics, M. G. Kivelson and C. T. Russell, Cambridge University Press The Earth's Ionosphere (2nd Edition), M. C. Kelley, Academic Press
Basic Space Plasma Physics, W. Baumjohann and R. A. Treumann, Imperial College Press Space Physics, M.-B. Kallenrode, Springer
Advanced Space Plasma Physics, R. A. Treumann and W. Baumjohann, Imperial College Press |
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課外学習等（授業時間外学習の指示）
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours) | | 講義終了後に、講義の内容を研究室内の友人や先輩と話したり自分で調べたりして、内容の理解を深めること。
t is highly encouraged to deepen the understanding of the topics through discussion with laboratory colleagues and by searching related references after the lecture. |
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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。 |
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他学科聴講の可否
Propriety of Other department student's attendance | | |
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他学科聴講の条件
Conditions of Other department student's attendance | | | Students from different divisions and departments need to consult the lecturer in advance. (可能、要相談) |
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レベル
Level | | | 大学基礎科目としての力学・電磁気学を履修していること、あるいは理解していることを前提とする。 |
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キーワード
Keyword | | | 電離大気・磁化プラズマ・中性大気・超高層大気・相互作用 |
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履修の際のアドバイス
Advice | | | 授業中に発言・質問を積極的に行うことで内容の理解が深まる。 |
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授業開講形態等
Lecture format, etc. | | |
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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) | | |
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