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物理科学選書 6
超高層大気の物理学
Modern Aeronomy
国立極地研究所名誉教授 理博 永田 武・
元 東京大学教授 理博 等松隆夫 共著
Ａ５判／468頁／定価6600円（本体6000円＋税10％）／初版1973年11月発行，復刊2003年8月発行
ISBN 978-4-7853-2406-3 （旧ISBN 4-7853-2406-6）
C3042
（オンデマンド方式による印刷・製本）
かけがえのない宇宙空間の環境を守り、人類の幸福のために利用するには、超高層大気の性質をよりよく理解し、そこに起こる自然現象の本質を詳しく研究する必要がある。
本書は、主として地表から高さ50～100,000kmの宇宙空間での自然現象の科学を対象とし、超高層大気の探求を志す学生の入門書として、あるいは研究者・技術者のハンドブックとして役立つことを望んで執筆されたものである。
1．大気のエネルギー源
2．超高層大気の基本的考察
3．中性大気の力学
4．中性大気の化学
5．電離大気の基本的構造
6．超高層大気の電磁気学
7．高・中域電離圏の構造と力学
8．超高層大気発光現象
9．超高層大気の電磁的擾乱
10．大気の熱構造
11．新しい課題
まえがき
1．大気のエネルギー源
1.1 太陽の電磁放射
1.1.1 可視光線
1.1.2 赤外部スべクトル
1.1.3 中間紫外放射
1.1.4 真空紫外スペクトル
1.1.5 Ⅹ線放射
1.1.6 太陽電波
1.2 太陽面現象と電磁放射の変化
1.2.1 太陽面現象
1.2.2 太陽放射の時間的変化
1.3 太陽以外の電磁放射源
1.3.1 Ⅹ線星・銀河Ⅹ線
1.3.2 地球コロナ・惑星間グロー紫外放射
1.4 粒子放射
1.4.1 宇宙線
1.4.2 放射線帯粒子
参考図書・文献について
2．超高層大気の基本的考察
2.1 静水庄平衡大気
2.2 大気の熱的構造(一般論)
2.3 熱エネルギーの1次生成
2.3.1 等温・単一組成平行平面大気に単色放射が入射する場合
2.3.2 粒子放射による熱生成
2.4 熱伝導
2.5 電磁放射熱輸送
2.5.1 放射輸送方程式
2.5.2 放射冷却またほ加熱
2.5.3 地球大気における熱放射輸送
2.6 大気組成をきめる要素
2.6.1 無衝突大気‐惑星大気の外縁
2.6.2 拡散平衝大気‐熱圏大気
2.6.3 乱流混合領域‐均質圏・乱圏
2.6.4 光化学平衡‐遷移領域・オゾン層
2.6.5 電離大気超成
2.7 大気中の拡散現象
2.7.1 分子拡散
2.7.2 渦動拡散
2.8 超高層大気の密度,温度,級成の測定
2.8.1 落下球による大気密度測定
2.8.2 人工衛星の運動による大気密度測定
2.8.3 紫外吸光法による密度測定
2.8.4 質量分析法による大気組成の決定
2.8.5 大気温度測定
2.8.6 超高層での拡散測定
2.9 モデル大気
2.9.1 大気モデル化の物理的背景
参考図書・文献について
3．中性大気の力学
3.1 大気運動を記述する方程式
3.1.1 回転座標系の上の流体運動
3.1.2 地衡風近似と温度風方程式
3.1.3 渦度方程式
3.1.4 大気の鉛直安定性
3.1.5 摂動方程式
3.1.6 鉛直流の近似法
3.2 高層大気の平均的風糸と大気大循環
3.3 大気潮汐
3.3.1 起潮ポテンシャル
3.3.2 熱起潮力
3.3.3 潮汐方程式
3.3.4 大気潮汐の観測と表現法
3.4 惑星波動
3.4.1 偏西風波動
3.5 内部重力波
参考図書・文献について
4．中性大気の化学
4.1 光解離現象
4.1.1 酸素分子の吸光と光解離
4.1.2 酸素解離率の計算
4.1.3 オゾンの光解離
4.1.4 他の分子の光解離
4.2 化学反応についての基本的考察
4.2.1 化学反応係数
4.2.2 反応の遅速の判定法
4.3 酸素大気の化学‐原子酸素とオゾソの古典論
4.3.1 古典論と実測との比較
4.4 大気組成におよばす力学効果
4.4.1 オゾンと大気大循環
4.4.2 原子酸素分布におよばす力学的効果
4.5 中間圏微量成分の化学
4.5.1 大気オゾン化学の修正論
4.5.2 窒素‐酸素大気の化学
4.5.3 準安定原・分子の役割
参考図書・文献について
5．電離大気の基本的構造
5.1 電離圏物理量の測定
5.1.1 電磁波伝播の媒体としての電離気体
5.1.2 無磁場・無衝突電離気体中の電滋波伝播
5.1.3 電波探測法の定理
5.1.4 地球磁場の存在下での伝播
5.1.5 上部電離層の探測
5.1.6 トムソン散乱法
5.1.7 飛しょう体による直接測定
5.1.8 その他の電離気体測定法
5.2 電離生成の古典理論
5.3 大気中での電離機構と電離源
5.3.1 電離機構
5.3.2 Ｘ線電離
5.3.3 粒子による電離
5.3.4 太陽放射による電離
5.3.5 低域電離層の電離源
5.3.6 夜間の電離源
5.4 電離圏におけるイオン化学
5.4.1 Ｅ・Ｆ領域のイオン化学
5.4.2 高域電離圏のイオン化学
5.4.3 夜間の電離成層
5.5 低域電離圏の化学
5.5.1 イオン化学反応のみちすじ
5.5.2 低域電離層の古典モデル
5.5.3 低域電離層の新しいモデル
5.6 金属イオン
参考図書・文献について
6．超高層大気の電磁気学
6.1 荷電粒子の運動
6.1.1 電磁場の基礎方程式
6.1.2 電磁力学の基本方程式
6.1.3 荷電粒子の運動
6.2 粒子間の衝突がある場合の荷電粒子の運動
6.2.1 衝突による力
6.2.2 静電・磁場による電子・イオンの漂動
6.2.3 導電率テンソル
6.2.4 中性大気に平均運動がある場合
6.3 地磁気とその変動
6.3.1 主磁場の表現
6.3.2 地球磁場の日変化
6.3.3 地磁気変化の等価電流系
6.4 地磁気変化のダイナモ理論
6.4.1 導電率の空間分布
6.4.2 ２次元ダイナモ理論
6.4.3 太陽潮汐と地磁気Sq 変化
6.4.4 太陰潮汐と地磁気L 変化
6.4.5 ダイナモ電場
6.5 地夜気擾乱と電流系
6.5.1 磁気圏プラズマ対流にともなう磁場変化
6.5.2 極磁気嵐
参考図書・文献について
7．高・中域電離圏の構造と力学
7.1 電離大気の基本方程式
7.1.1 力学方程式
7.1.2 電離の生成と消滅
7.2 電離気体の拡散
7.2.1 分極性拡散
7.2.2 無磁場中の重力拡散
7.2.3 地球磁場中でのプラズマの拡散
7.2.4 拡散を考慮したF2層モデル
7.2.5 ２種以上のイオンが存在する場合の拡散平衡
7.2.6 F2層赤道異常
7.3 上部熱圏の風系と電離構造
7.3.1 基本方程式の検討
7.3.2 Ｆ領域の電離大気運動
7.3.3 熱圏の風系
7.3.4 F2層季節・日変化
7.3.5 熱圏の超回転運動
7.4 Sporadic E層
7.4.1 Es の分煩
7.4.2 Es のWind‐shear理論
参考図書・文献について
8．超高層大気発光現象
8.1 準備的考察 I，原・分子による光の吸収と散乱
8.1.1 Thomson散乱とCompton散乱
8.1.2 Rayleigh散乱
8.1.3 共鳴散乱・共鳴蛍光
8.1.4 分子スペクトル
8.1.5 遷移確立と選択規則
8.2 準備的考察 II，粒子衝突による電離・励起
8.2.1 荷電粒子の飛程と制動断面積
8.2.2 2次電子のエネルギースペクトル
8.2.3 励起断面積
8.3 大気放射の観測
8.3.1 測光と明るさの単位
8.3.2 幾何学的補正および大気補正
8.4 夜間大気光
8.4.1 夜間大気光スペクトル
8.4.2 夜間大気光の発光磯構
8.4.3 夜間大気光と電離圏構造
8.4.4 酸素族大気光と遷移圏の化学・力学
8.4.5 0H大気光と中間圏化学
8.5 昼間大気光
8.5.1 共鳴散乱・蛍光
8.5.2 光解離・光電離にともなう光学励起
8.5.3 光電子による光学助起
8.6 薄明大気光
8.6.1 薄明の浅何学
8.6.2 アルカリ金属線
8.6.3 酸素原子
8.6.4 酸素分子
8.6.5 その他の薄明大気光
参考図書・文献について
9．超高層大気の電磁的擾乱
9.1 極光の分布と形態
9.2 極光の動態と極磁気嵐
9.3 極光粒子の時間・空間分布
9.4 極光粒子による大気の電離と制動放射
9.4.1 荷電粒子による大気の電離
9.4.2 制動放射Ｘ線の発生と電離作用
9.4.3 極光Ｘ線の時間・空間変化
9.5 電子極光中の光学励起
9.5.1 入射電子による直接励起
9.5.2 ２次電子による励起
9.5.3 電子励起のモデル計算
9.5.4 極光スペクトルの強度
9.6 陽子極光中の光学励起
9.6.1 水素原子スペクトルの発輝の理論
9.6.2 ドプラー効果
9.7 太陽面爆発と超高層大気擾乱
9.7.1 フレアＸ線と電離層
9.7.2 プロトンフレア
9.7.3 フレアプラズマ流と磁気嵐
9.8 電離圏嵐
9.8.1 電離圏嵐の統計的性質
9.8.2 電離圏嵐の理論
9.9 地球嵐にともなう発光現象
9.9.1 極冠グロー(PGA)
9.9.2 M‐アーク
参考図書・文献について
10．大気の熱構造
10.1 大気放射と超高層大気の熱構造
10.1.1 放射の基本物理量
10.1.2 放射輸送の万巻式
10.1.3 非熱平衡下の状態分布
10.1.4 放射による冷却・加熱
10.1.5 非熱力学的平衡下の放射輸送方程式
10.1.6 成層圏・中間圏の熱構造と大気放射
10.2 熱圏の熱構造
10.2.1 熱圏温度をきめる要素
10.2.2 熱圏温度の摂動理論
10.3 熱圏エネルギー収支の微視的過程
10.3.1 光電子の初期エネルギースペクトル
10.3.2 光電子運動エネルギーの緩和
10.3.3 光電子の定常エネルギースペクトル
10.3.4 電子ガスの加熱と冷却電子ガスの加熱
10.3.5 電子温度とイオン温度
10.3.6 光電子の非局所効果
参考図書・文献について
11．新しい課題
11.1 惑星大気
11.1.1 惑星大気の観測
11.1.2 惑星大気についての基本的考察
11.1.3 惑星の電離層と熱圏の構造
11.1.4 惑星の大気光
11.2 大気汚染の化学と物理
11.2.1 光化学スモッグ
11.2.2 炭酸ガス濃度の永年変化
参考図書・文献について
記号索引
索引
物理定数表
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永田 武
ながた たけし
1913年 愛知県に生まれる。旧制第一高等学校、東京帝国大学理学部卒業。東京大学助教授・教授、国立極地研究所所長、米国ピッツバーグ大学客員教授などを歴任。1974年 文化勲章受章。主な著書に『生きている地球』『夜空の光』（以上 東洋図書）、『南極観測事始め』（光風社出版）、『地球観測百年』（共編、東京大学出版会）などがある。
等松 隆夫
とうまつ たかお
1932年 東京都に生まれる。東京大学理学部卒業。東京大学講師・助教授、米国ユタ大学局員教授、東京大学教授などを歴任。
（情報は初版刊行時のものから一部修正しています）
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