講座紹介

講座紹介

地球をとりまく宇宙空間,太陽系内外の惑星, 宇宙プラズマなどを研究の対象としています.隕石をはじめとする宇宙起源の物質の精密分析,探査機での物理量直接観測,惑星の光学遠隔観測,さらには理論解析・コンピュータシミュレーションや室内物理実験まで,さまざまな角度から研究を行っています.特に,地球磁気圏・惑星探査や太陽大気観測ではJAXAと協力しながら観測データ解析や装置開発などの研究・教育を推し進めています.

プラズマ宇宙物理学

宇宙空間を満たしている高温で希薄なガスは、その99%以上が電離したプラズマ状態にあると言われており、宇宙物理学の様々な局面において、プラズマ物理学の理解が極めて重要になっています。私達は詳細な観測データが得られる太陽系を「宇宙におけるプラズマ実験室」として捉え、高エネルギー粒子加速に重要な衝撃波や、太陽フレア・地球磁気圏のオーロラ爆発を引き起こす磁気リコネクションなどの理解を目指した研究を行い、より一般的な天体現象へも積極的に応用しています。また、これらの宇宙プラズマ現象に内在する非線形性や非平衡状態に着目したプラズマ素過程の基礎研究も行っています。

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太陽惑星系科学

私たちの住む地球も含め、太陽系内の惑星は、太陽や惑星を取り巻く宇宙空間の影響を常に受けています。太陽からは、太陽放射と太陽風と呼ばれる物質流が放出されていますが、その変動は太陽活動に起因しています。本講座では、太陽惑星系のエネルギー源となる、太陽黒点の変動、太陽フレアの発生、コロナの加熱問題に、スーパーコンピュータを使った大規模シミュレーションなどを駆使して挑むとともに、オーロラや放射線帯変動、ジオスペースストームといった宇宙天気現象を引き起こすメカニズムの解明に、あらせ(ERG)等の国内外の科学衛星観測、レーダーなどの地上観測、および数値実験を組み合わせて、取り組んでいます。
惑星は、太陽からの距離、大きさ、固有磁場、大気など、様々な点で異なった特徴を持っています。太陽惑星系はこれらが複雑に相互作用する複合システムですが、異なる条件をもった他惑星の研究を行うことで、特定の要素の影響を切り出すことが可能となります。例えば、地球のように強い固有磁場を持たない火星や金星の研究をすることで、惑星の固有磁場が惑星表層環境の変動に与える影響を明らかにできると考えています。本講座では、ひさき(惑星望遠鏡)、MAVEN(火星)、BepiColombo(水星)など、国内外で進行・計画中の惑星探査計画との連携を重視して比較惑星研究を推進しています。

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惑星物質科学

これまでに人類は地球外物質として様々な固体試料を入手しています。隕石や月の試料、宇宙塵、最近ではJAXA「はやぶさ」探査機やNASA「スターダスト」探査機によるサンプルリターンによって得られた小惑星イトカワ塵やWild 2彗星塵も含まれます。これらの物質は大小様々ですが、私達はミクロのスケールで岩石・鉱物・同位体化学的に詳細な分析を行うことで、太陽系がいつどのように誕生して、その後にどのような過程を経て現在の姿に至ったかを明らかにしようとしています。

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比較惑星学

比較惑星学とは、なぜ地球が水や生命に満ちあふれた現在の姿になり、なぜ我々自身がそこに存在しているのか、という問いに答えることを究極の目的とする学問です。地球の生い立ちや歴史を知ることが我々にとって非常に大きな関心事であることは言うまでもありませんが、地球のみを見ていても、地球の深い理解には至りません。例えば、日本という国を知るためには、外国を研究することが非常に有効であるのと同じことです。近くの惑星、もしくは太陽系外の惑星が、どのような理由でどのように地球と異なっているかを知ることは、地球の本質を理解することに繋がります。このような目的に向かって、当講座では”惑星、衛星、彗星、小天体、天体衝突”などをテーマとし、探査、観測、室内実験など様々なアプローチで研究を行っています。

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宇宙惑星探査

これまでの惑星・地球圏探査は、構想から観測まで10-20年を要するプロジェクトでした。これに対し我々は、超小型探査機等を利用して、より機動性の高い、革新的な探査のパスを切り拓こうとしています。太陽系・惑星の形成・進化から高エネルギー天体の成立ちまで幅広いテーマについて、自らの手で立案からデータ取得まで関われるのが醍醐味です(つまり、関わる科学テーマの範囲としては、本講座が網羅する範囲そのものです)。必然的に、工学系研究科や新領域創成科学研究科、そしてJAXAなどとも協力しながら研究を進めることになります。

関連サイト︰宇宙惑星科学機構

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