読者です 読者をやめる 読者になる 読者になる
スポンサーリンク

天文学・宇宙論・天体物理学の講義ノートPDF。大学で学ぶ宇宙科学のオンライン入門書

物理学 講義ノート リンク集


大学で学ぶ宇宙論・天文学の講義ノートPDF。


宇宙論は,おおまかに下記のように分類される。

  • 太陽・恒星・銀河系などの各種天体をテーマとするのが「天文学」。
  • とくに,X線などの電磁波を使って,遠くて暗い場所にある天体を調べるのが「電波天文学」。
  • 天体の力学的な性質に注目するのが「天体力学」。
  • さまざまな天体や宇宙そのものに普遍的な法則を見出すのが「宇宙論」。

これらの基礎を学ぶためのノートを集めた。


※前提として,力学の復習は力学のノート
重力の扱い方は一般相対論のノートを参照。


(1)天文学・宇宙論の講義ノート

入門用の教科書として使えるPDF:

天文学 2009 年度講義ノート
http://naosite.lb.nagasaki-u.ac.jp/ds...

  • 長崎大の講義ノート,67ページ。

 1章 近代天文学の成立
 2章 Keplerの法則
 3章 太陽系の姿
 4章 太陽系の形成
 5章 太陽系外惑星
 6章 天体の光度と等級
 7章 距離の測定
 8章 HR図と星の進化
 9章 星の進化
 10章 銀河系と銀河
 11章 宇宙論
 12章 初期宇宙史


現代天文学入門
http://ksirius.kj.yamagata-u.ac.jp/~s...

  • 41ページ,山形大。
  • 天文学・宇宙物理学に興味をもって勉強しようとする人のためのIntroduction(入門)を与える
  • テーマは
    • 宇宙の距離感覚。いろいろな天体の距離とサイズ、天体の種類、階層構造を知る。見た目に距離感のない世界にどのようにして距離を測定し距離感を持つようになれるか。
    • 宇宙の色彩感覚。宇宙からやってくる信号から宇宙の物理状態を知る方法について考える。特に光による観測とその解釈について。
    • 宇宙の形態感覚。いろいろの天体の形や構造からその物理的意味を抽出する。星、星団、銀河、円盤、ジェット、など
    • 宇宙の時間感覚。宇宙進化の道筋をおう。星の進化、元素の起源、宇宙の起源


宇宙論と重力
http://ha2.seikyou.ne.jp/home/Kiyoshi...

  • 66ページ,山口大。重力と宇宙に関する議論。

 ニュートン重力
 アインシュタイン重力
 軌道運動
 星を形作る重力
 銀河・銀河団と重力
 膨張宇宙と重力
 初期宇宙と重力
 量子重力
 重力波


Webページの形式で閲覧できるノート:

天文学 2009年度講義ノート
http://phys.koshigaya.bunkyo.ac.jp/~m...

  • 長崎大。Webページの形式で閲覧できる。

 近代天文学の成立
 Keplerの法則
 太陽系の姿
 太陽系の形成
 太陽系外惑星
 天体の光度と等級
 距離の測定(I)
 HR図と星の進化
 星の進化
 銀河系と銀河
 宇宙論
 初期宇宙史


宇宙論
http://tmcosmos.org/cosmology/cosmolo...

  • 2002年から2006年にかけて名古屋大学大学院で行われた講義の資料。

 序章
 ロバートソン・ウォーカー計量
 フリードマン・ルメートルモデル
 ビッグバン宇宙モデル
 極初期宇宙
 構造の形成
 宇宙論と観測
 場の量子化と粒子の相互作用
 相対論的運動学
 相対論的摂動論
 インフレーション理論におけるゆらぎの生成
 摂動の線形成長
 摂動宇宙における観測
 宇宙背景放射ゆらぎ
 天体分布の統計理論
 摂動の非線形成長



各回ごとに分かれたスライド資料:

2012年度後期 生命と環境6 惑星地球の科学 (地学(天文気象))
http://www.geo.titech.ac.jp/lab/ida/t...

  • お茶の水女子大の講義資料。

 1.はじめに---現代天文学への招待
 2.肉眼で見た宇宙---天文学の簡単な歴史・星の動き
 3.近代宇宙観の成立---天動説と地動説
 4.太陽系の惑星1---太陽系の概観と岩石惑星
 5.太陽系の惑星2---ガス惑星、氷惑星
 6.太陽系の小天体---衛星・小惑星・外縁天体・彗星
 7.太陽---最も近い恒星
 8.恒星1---恒星の距離、大きさ、光の性質
 9.恒星2---HR図と太陽の一生
 10.星の終末---超新星、中性子星、ブラックホール
 11.銀河系---銀河系の姿、星の形成、銀河中心
 12.系外銀河---さまざまな銀河、銀河の進化、活動的銀河中心核
 13.大宇宙---銀河団、大規模構造、膨張宇宙
 14.太陽系外惑星---さまざまな惑星系、生存可能惑星


宇宙地球科学1(理学部1年)2013年
http://wwwxray.ess.sci.osaka-u.ac.jp/...

  • 大阪大の講義スライド。
  • この講義では、宇宙と地球に関わるいくつかの重要な基本概念の紹介を行うとともに、遠い宇宙から地球に至る様々な天体について、それらを構成する物質やその起源、あるいはそれらの歴史について述べ、そこで発生する種々の現象やその原因、物理化学的構造、またそれらを探る科学的手段などについて、初等的な知識から最新の観測に至る宇宙観・地球観の解説を行う。

 イントロ、宇宙の尺度と天体の階層
 電磁波、黒体輻射、太陽
 太陽のエネルギー、核融合反応、原子と原子核
 HR図、主系列星、恒星の進化と寿命、元素の起源
 ケプラーの法則、脱出速度、銀河、暗黒物質
 ブラックホール、ハッブルの法則、マイクロ波背景放射、膨張宇宙
 膨張宇宙、宇宙の観測手段、太陽系外惑星
 イントロ、宇宙の尺度
 天体の階層、電磁波、黒体輻射
 太陽のエネルギー、原子と原子核、核融合反応
 核分裂と核融合、HR図、主系列星、元素の起源
 恒星の進化と寿命、ケプラーの法則
 第1第2宇宙速度、銀河、暗黒物質、ブラックホール、ハッブルの法則
 マイクロ波背景放射、膨張宇宙、宇宙の観測手段、太陽系外惑星


教養学部1・2年理科生向け講義「宇宙科学I」
http://lyman.c.u-tokyo.ac.jp/~hachisu...

  • 東大の蜂巣先生の講義資料。

 第1回 ガイダンス・宇宙の階層構造
 第2回 宇宙の距離を測る・天体の明るさと距離
 第3回 天体からの情報・スペクトル
 第4回 望遠鏡
 第5回 恒星の進化(1)
 第6回 恒星の進化(2)
 第7回 超新星爆発
 第8回 中性子星
 第9回 ブラックホール
 第10回 銀河系と銀河団
 第11回 ビッグバンと宇宙膨張
 第12回 惑星系の形成と生命の誕生
 第13回 宇宙生命と宇宙文明


宇宙物理学2
http://www.astro.phys.s.chiba-u.ac.jp...

  • 千葉大の講義資料。

 第1回 概論−1:宇宙論・天体の起源
 第2回 概論−1:宇宙論・天体の起源の続き
 第3回 概論−2:太陽系の起源
 第4回 観測の基礎: 明るさと等級
 第5回 天体内部構造論−1:ポリトロープ
 第6回 天体内部構造論−2:吸収係数
 第7回 天体内部構造論−3:天体核反応論
 第8回 天体内部構造論−3:天体核反応論2
 第9回 天体内部構造論−4:状態方程式
 第10回 天体内部構造論−まとめ:星の進化
 第11回 各論−1: 殻フラッシュ(新星爆発、X線バースト)
 第12回 各論−2:超新星爆発
 第13回 各論−3:元素の起源


宇宙物理学γ (宇宙論) | 理学部・理学研究科 | 名大の授業 (NU OCW)
http://ocw.nagoya-u.jp/index.php?lang...

  • 名古屋大の講義資料。一般相対論を使った議論。

 宇宙論の基礎
 線形摂動論
 一様等方宇宙におけるゆらぎの生成と進化
 摂動宇宙の観測量


宇宙論を動画で学ぶ:

地球・太陽系と惑星の科学を,放送大学の講義動画で学ぶ。Youtube「太陽系の科学」へのリンク
http://study-guide.hatenablog.jp/entry/20140514/p2

  • 太陽や巨大惑星,太陽系

(2)電波天文学の講義ノート

ほとんどの天体は遠くにあって,光で見ることもできず,ロケットが到達することもできない。

そういう場合,X線などを使って天体の性質を調査する。


X線・電磁波を使った天文学:

「宇宙物理概論」 講義ノート 2011 年度
http://www.isas.jaxa.jp/home/ebisawal...

  • 金沢大学の講義ノート,48ページ。JAXAの先生が作成。X線天文学と一般相対論。

 1 Introduction
 2 相対性理論とブラックホール
 3 X線輻射のメカニズム
 4 コンパクト天体からのX線放射
 5 降着円盤


観測天文学特論2012
http://milkyway.sci.kagoshima-u.ac.jp...

  • 鹿児島大の講義スライド。

はじめに:天文観測の歴史・色々な観測装置
 天球面と座標
 天体からの輻射 (1) : 放射輸送
 天体からの輻射 (2) : 放射機構
 望遠鏡の仕組みと観測方法:電波望遠鏡
 望遠鏡の仕組と観測方法:光赤外線望遠鏡
 解析されたデータの天文学的解釈(1)
 解析されたデータの天文学的解釈(2)
 電波干渉計の原理 (1) 輝度分布とビジビリティ
 電波干渉計の原理 (2) 較正とイメージング
 電波干渉計の原理 (3) 干渉計の装置と動作原理
 最新のデータが示す最先端の天文学 銀河系外


「天体輻射論」(大学院の講義)2013年
http://wwwxray.ess.sci.osaka-u.ac.jp/...

  • 大阪大の講義スライド。
  • 観測対象に直接ふれることのできない天文学では、天体から放射される光からいかに情報を引き出すかが鍵になる。講義では、輻射の物理の基礎を学んだ(復習した)上で、天体からの輻射に関する観測結果から対象天体の物理状態をどのように推定しえるのか、具体例を使用してみていく。

 1. 光子のフラックス、輻射輸送の基礎、光学的厚み
 2. 輻射輸送方程式、黒体輻射、中性子星の半径、惑星の表面温度、マイクロ波背景放射
 3. アインシュタイン係数、吸収線と輝線、天体メーザー
 4. 演習(輻射輸送)
 5. 連続光の輻射過程 制動放射、シンクロトロン放射、コンプトン散乱
 6. 量子数、水素原子の量子論
 7. 電子のエネルギー準位、微細構造
 8. 放射遷移、選択則、禁制線と許容線 活動銀河核の輝線
 9. 恒星大気のスペクトル、星間空間でのX線吸収、クェーサーの吸収線
 10. 演習(天体スペクトルの解釈)
 11. ガスの電離、プラズマからの輻射
 12. X線観測によるプラズマ診断、超新星残骸、銀河団のX線放射
 13. スペクトル観測による運動学、連星系の運動
 14. 輻射の強度変動からわかること


電波天文学入門
http://www.astro.sci.yamaguchi-u.ac.j...

  • 山口大の講義スライド。

 1. 電波天文学入門・放射輸送
 2. 宇宙電波の発生1
 3. 宇宙電波の発生2
 4. 宇宙電波の観測1
 5. 宇宙電波の観測2
 6. 太陽系天体
 7. 恒星
 8. 銀河系
 9. 星間物質・星形成
 10. 超新星爆発・残骸
 11. パルサー
 12. 活動銀河核1
 13. 活動銀河核2
 14. 宇宙背景放射


その他のまとめ:

périhélie -(丙) 天体力学入門講座
http://perihelie.main.jp/#3

  • 学会誌「天界」の連載記事。雑誌の名前が怪しいが,ちゃんとした学術誌。内容は天体力学。


天体力学 試験問題
http://wind.gp.tohoku.ac.jp/~sakai/test/Tentai_butsuri_I_20000203(Noguchi).PDF

  • 試験問題。


宇宙の科学 2013年度 前期
http://www.lab.twcu.ac.jp/lim/kougi-n...

  • 105ページあるスライド。


素粒子論的宇宙論 基礎
http://kscalar.kj.yamagata-u.ac.jp/~m...

  • 144ページ,山形大。


惑星間空間物理学
ftp://cass185.ucsd.edu/Presentations/Taiwan_Winter_School/Previous_courses/Kojima-san_lectures_(Japanese)/Interplanetary_Space_Physics.pdf

  • 403ページもある。理学部 物理学科 4 年生向け講義「宇宙物理学」と理学研究科修士の「宇宙 空間物理学」用の講義録として使われたもの。要点を列挙した形式。

 1. Space Physics(宇宙物理学)
 2. 概観−太陽中心核から太陽圏の果てまで
 3. 地球環境と太陽風研究
 4. 電磁場中の荷電粒子の運動
 5. Magnetohydrodynamics MHD(磁気流体力学)
 6. Plasma Waves
 7. 衝撃波
 8. 拡散と抵抗
 9. 太陽風プラズマの特徴
 10. 太陽
 11. Coronal Mass Ejection(コロナ質量放出)
 12. 太陽風が吹き出す領域
 13. 恒星風と太陽風
 14. 太陽風
 15.太陽風の加速機構と加熱機構
 16. 太陽風吹き出しのメカニズム−
 17. 太陽風のパラメーター
 18. 太陽圏(風)の立体構造
 19. 低速風の源
 20. 乱流
 21. 太陽圏境界の構造
 23. 太陽風の計測



関連する記事:

「解析力学」の講義ノートPDF。Webで入手可能なテキスト(演習問題と解答付き)
http://language-and-engineering.hatenablog.jp/entry/20140518/AnalyticalMechan...


量子力学・量子論の講義ノートのリンク集 (PDFやオンライン教科書。入門用レベル)
http://language-and-engineering.hatenablog.jp/entry/20121203/QuantumPhysicsNo...


数学の「ポアンカレ予想」を理解するための,動画・原論文・読み物・PDFのまとめ (ポアンカレからペレルマンまでの流れ)
http://language-and-engineering.hatenablog.jp/entry/20140706/PoincareConjectu...


「流体力学」の講義ノートPDF。流れ学・連続体力学の基礎を学ぶオンライン教科書
http://language-and-engineering.hatenablog.jp/entry/20140610/FluidMechanicsPD...