Cosmic Gas Dynamics

Numbering Code G-SCI23 54045 LJ56 Year/Term 2021 ・ First semester
Number of Credits 2 Course Type Lecture
Target Year Master's students Target Student
Language Japanese Day/Period
Instructor name MINESHIGE SHIN (Graduate School of Science Professor)
MAEDA KEIICHI (Graduate School of Science Associate Professor)
Outline and Purpose of the Course  宇宙における流体現象を理解する上で基本となるガスダイナミクスについて学ぶ。
 まず前半は流体力学の基礎に関する講義。ガス粒子の運動論(分布関数)について解説した後、それがどのように粘性流体の基礎方程式(Navier Stokes 方程式)に帰着するかを講述する。また、超新星や降着円盤におけるガスダイナミクスの基本にもふれる。後半が実践編、衝撃波、自己相似解、流体不安定性など、学生が自由に選んだテーマについて、学生による発表形式で学ぶ。
Course Goals 宇宙物理学の幅広い分野に関わってくるガスダイナミクスに関する、しっかりとした知識(理論的枠組み)を基礎からしっかり獲得することが一番の目的である。あわせて、自ら選びとった課題を深め、適切に文献にあたる自主性や積極性を身につけ、かつ理解したことがらを人にわかりやすく説明する能力を養う。
Schedule and Contents 以下の項目を、それぞれ1~2時間で扱う。
基礎編(講義)
* ガス運動論と流体力学
* Nariver Stokes 方程式
* 超新星爆発におけるガスダイナミクス
* 降着円盤におけるガスダイナミクス
実践編(学生による講義)
* ベルヌーイの定理
* 重力崩壊のダイナミクス
* 偏微分方程式と特性曲線
* 衝撃波の発生と伝搬
* 自己相似解:基本と応用
* 流体不安定性
* 磁気流体近似
* 磁気流体不安定性と波動
Course Requirements 数学・物理学の基礎(教養課程レベル)をマスターしていること。また天文学に関する基礎知識があること。
Study outside of Class (preparation and review) 予習について:講義前には教科書の該当箇所に目をとおしておくこと。(予備知識無しに講義に出席してすべて理解することは無理だろう。)学生発表において発表者は、相当の時間(数時間以上)をかけて、文献調査やスライド作成などの準備をすること。
復習について:講義後には時間をかけて復習することが必須(でないと、その後の議論についていけなくなるだろう)。学生発表後は、発表者以外も必ず、当日配られた資料に目を通しておくこと(こちらは短時間でよい)。この繰り返しが確かな知識の獲得に結びつく。
Textbooks Textbooks/References Gas Dynamics, Frank Shu, (Unviersity Science Books), ISBN:0-935702-65-2, 天体物理学研究のための物理学の基礎を初歩から述べた教科書
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