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数と宇宙２

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科目名 数と宇宙２
教員名 栗田敬
単位数    2 学年 1～4 開講区分 文理学部
科目群 総合教育科目
学期 後期 履修区分 選択
授業概要 宇宙における最も基本的な2種類の物理量、長さと時間が「数」としてどのような値を持っているのかを解説する．宇宙の理解に必要な長さは素粒子レベルの極微小領域から銀河の集団構造まで極めて幅広いスケールに及んでいる．それぞれのスケールに特徴的な構造を解説をする．時間スケールは地球の歴史、太陽系の歴史、銀河系の歴史と幅広い範囲にわたっている．時間の尺度はどのようなものか？、宇宙での生命の起源、地球での生命の起源と比較しながら時間スケール、空間スケールの考察を行う．
授業のねらい・到達目標 ねらい：宇宙に目を向けると我々の慣れ親しんだ日常生活とは大きくかけ離れた世界が拡がっている。この理解の第一歩として大きな幅をもつ2種類の基本的な物理量に注目し、その物理的な背景を解説する．

到達目標：この宇宙の中で地球はどのような場所であるのか、地球を相対視する視点を学び考察できるようになる。．

この科目は文理学部（学士（理学））のディプロマポリシーDP1, DP3,　及びカリキュラムポリシーCP2, CP6に対応しています。
授業の方法 通常の講義形式をとる．講義内容や気がついた点を記す講義ノートを取ることをもとめる．講義を聞き、分かった気になっても後に何も残らない．自分の言葉で記したノートやメモは、たとえそれが教官の似顔絵であっても、後の考察に大変重要であるというのが私の信念である．そのため講義では資料、ノートなどの配布は行わない．授業内容のまとまり毎に質問事項を小レポートとして提出してもらう．その質問事項に対応したフィードバックを授業時に行う．

本授業の事前・事後学習は，各２時間の学習を目安とします。
履修条件 なし
授業計画
1 はじめに：宇宙における2種類の重要な数、長さ、時間の意味、我々が生きている地球を相対視する視点の重要性
準備：なし
事後学習：「相対視」はなぜ重要なのか？　考えてみよう．
2 長さ I：「長さスケール」の基準、地球の大きさ、地球の基準、測地学、エラトステネスの推定、地球上の位置・距離
準備：「相対視」とは何か？
事後学習：なぜ地球の大きさを昔の人は知ることができたのか？
3 長さ II：太陽系のスケール 1、太陽系の構成員、内惑星、外惑星、惑星の大きさ、彗星、太陽系の端とは？
準備：エラトステネスの地球の大きさの推定法とは？
事後学習：太陽系の構造はどのようなものか？
4 長さ III：太陽系のスケール 2、太陽系の構造、系外惑星、太陽系は特別な存在か？
準備：太陽系の端はどこか？
事後学習：「系外惑星」とは何か？
5 長さ IV：恒星のスケール、最も近い星、恒星の大きさの推定法、星の距離の測定法、星の明るさと距離、変光星
準備：太陽系の端はどこか？
事後学習：太陽系のサイズと最も近い恒星までのスケールはどの程度か？
6 長さ V：光の物理の基礎、星の温度、星の種類、惑星への影響
準備：星への距離の推定法
事後学習：星の温度はどのように推定できるのか？
7 長さ　VI：銀河のスケール、星の集団、銀河、大規模な構造、銀河までの距離、一番遠方にある天体、赤方偏移、膨張宇宙
準備：星の種類
事後学習：銀河までの距離はどのように推定するのか？
8 宇宙における重力の役割．ケプラーの法則、重力相互作用、潮汐力、Dark Matter
準備：銀河までの距離の測り方
事後学習：重力に関するニュートンの法則とは何か？
9 時間 I：地球の時間スケール 1、自転速度、潮汐相互作用、最も正確な時計、地球の自転速度の変化とその原因、月地球系
準備：Dark Matter とは？
事後学習：一日の長さとは何か？
10 時間 II：地球の時間スケール 2、年輪、アイスコア、気候変動
準備：地球自転速度の変化
事後学習：月と地球の距離はどのように変化してきたのか？
11 時間 III：地球の年齢、測り方、放射性年代、ダーウインとケルビンの論争、放射性元素、太陽系の起源と形成モデル
準備：潮の満ち引きはなぜ14日周期か？
事後学習：放射性年代とは何か？
12 時間 III：恒星の一生、太陽の年齢、星のエネルギー源
準備：地球の年齢はどのように推定するのか？
事後学習：太陽の寿命はどの位か？
13 時間 IV：銀河の進化、宇宙の年齢、膨張宇宙
準備：太陽の将来は？
事後学習：ハッブルの法則とは何か？
14 授業内容の理解度の確認のための授業内試験
準備：ノートを読み返し、授業の流れの復習をしておくこと
15 試験の解説及び授業全体を通じての質問を受ける．
準備：各自授業内容の質問を用意してくること．
その他
教科書 使用しない
参考書 使用しない
成績評価の方法及び基準 試験(60%)、授業内テスト(40%)
答案の正確性もさることながら、自分の言葉で表現されているのかという点を重要な評価点とする．
オフィスアワー 授業終了後．e-mail での問い合わせは随時受け付ける．
備考 事前学習として前回の講義内容を復習して講義に臨むことを望む．授業計画に記した準備項目が前回の講義の中心となる項目であり、当日の講義はそれを受けて進める．講義の流れに集中することを望む．講義での疑問点の記入を求める小レポートを講義終了時に求め、次回講義開始時にフィードバックを行う．

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