週が変わってテキストの精読に戻っています
ただし反省点があり、今までは「流し読みしすぎる」
用語なり、表現、説明文をさらりと読み過ごしていて、仮に同じ表現で選択肢に出ればOKにして、ちょっと表現を変えた文章で出たり背景知識を問われると撃沈？
ということで、お座なりにしているところを全数潰していく読み方,,,
◎ボルツマン定数
高校の時にボルツマン定数を習ったかどうか,,,定かではありません。
気体定数Rとかアボガドロ定数NAは確かに習ったし、大学受験の物理試験にも使って解いた記憶はあるのですけども,,,ボルツマン定数は？
以下によれば気体定数とアボガドロ数でボルツマン定数は表されるので、独立で学ぶ必要はなかったのかも,,,
多分これだけなんです。
気体の運動というか状態を表す式は、いわゆる状態方程式でPV=nRT。
この式は気体を構成する分子や原子は横に置いておいて、モル単位の大きな塊として気体の状態を表す式なわけです,,,
導入部分で学んだのかもしれませんが、気体の1原子の動きを理解してもランダムに動くので、その動きを追いかける事はできないが、分子原子一粒一粒は考えないで気体の塊としてとらえれば状態方程式で考えることができる,,,と高校時代には理解したつもり。それが熱力学なのだ、とも。
上記枠の中で、ボルツマン定数は気体定数をアボガドロ数で除したものとあり、「気体1原子/分子の『気体定数』」となっています。
そしてE＝3/2kT (単原子分子の場合）
また天文学ではVという枠組みはなくなるので、P=nkT
ここでnは気体原子/分子の数密度,,,密度を平均分子量で除したもの
◎ラーモア半径
このラーモア半径についてはテキスト本文にはありません。
ただし演習問題でラーモア半径を求める問題があって、過去問にもラーモア半径を示せという問題が出ています。
模範解答を見ると数式は追いかけられる程度のレベルで上記枠内の式が出ます。自力では出せません。演習問題自体は大学初等レベルであり、当然のことながら短い検定試験中に計算して求めることは不可能です。
ですから出てきた答え、この場合は数式を覚えておかないとダメだ,,,ということになります。
AIに聞いた答えが上枠ですが、下段5行はラーモア半径の覚え方というか、どういう要因で半径の大きさが変わるかが例示されています
,,,多分、大学の物理学科の学生用の覚え方なのでしょう。。。
実際、天文検定でも4択なので、式を書けなくても各数値を大きくしたり小さくした時に半径がどう変わるかが分かれば解ける問題です。
ちなみにこれがイメージ。
・質量や速度が大きくなると半径は大,,,遠心力が大きくなりますからね
・電荷量や磁場が大きいと半径は小,,,これも引き付ける力が強いので
これが天文にどうつながるかといえば、シンクロトロン放射の基本です。
ただし基本といっても実際にラーモア半径を使うことはありません。
要は試験問題として「電磁気学の基礎はありますか？」というもの。
◎磁気張力、磁気エネルギー、、、
調べましたが、取り纏めるに至らず。
今の時点では丸暗記するしかありません。
◎渦巻銀河において磁力線が渦状腕に沿う理由
これも次回まわし。
「渦巻銀河において磁力線が渦状腕に沿う」という事実があることだけは覚えます
◎磁場が分子雲の重力収縮を妨げる理由
これもAIの回答ですが、後半２以降は英語が書いてあります。
AIがもとにした文献が英語であるということで、まだ日本語化されていない最新研究であり、これがどれだけ試験に出るかは不明ですが、少なくとも「磁場が分子雲の重力収縮を妨げる」はテキスト所載なので流れだけは理解しないとまずい,,,
◎日本で5番目のX線天文衛星「すざく」
テキストを読んでいて、「日本で5番目のX線天文衛星『すざく』」とあって、打上げは2005年とあり、またXRISMが最新だよね,,,と。
この間20年、すざくが頑張ってきたの？という素朴な疑問。
すざく自体は2005年に打ち上げたもののごく初期に高分解能X線分光器のヘリウム冷却装置が損傷して使用不能、その後X線撮像装置だけで頑張ったものの2015年に姿勢制御不能となって、結局、日本のX線観測衛星は2015年以降、ゼロだったようです。
となると、日本のX線業界はKRISMに期待大になりますよね,,,
日本の観測衛星というと現時点ではKRISMがだけという状況でもあり、KRISMについては観測成果とか、まだ検定試験では扱われていない主要機材の内容など、まだまだ出題されそうです,,,これらは別途取り纏め。
◎スペクトルエネルギー分布図（spectral energy distribution（SED））
この図は毎回のように試験に出ています。
一番ひどい？問題はこの図の略称は何か？というもので「SED」を選ばせる問題
一つの天体を各波長ごと測って一枚に書いた図。
電波みたいな弱いものからX線、ガンマ線、超高エネルギーと横軸は対数表記になっていてざっと対数で20乗違う,,,というものすごい範囲を1枚にしています。
縦軸は強度✕振動数で、これも対数表記
実はテキストはここまでなのですが、天文学事典にはこのSEDの解説はもっぱら銀河の星生成史を表す図として解説されています。
まず銀河の性状とか星生成史に行く前に4000Åブレイクについて,,,
この図は銀河のSEDで4000Åから短波長側でエネルギーが落ち込むという一般的状況を示したもの
上記が言っていることは、古い星/銀河ほど金属量が多く、4000Å以下での落ち込みが激しいということ。
これを活用すると銀河の相対的な年齢が分かるということです。
S0銀河はレンズ状銀河でハッブルの音叉図の真ん中結節点の銀河種別。
図の見方として、「落ち込み具合」を見るのだと思います。
S0銀河や楕円銀河で落ち込みが激しくなっています
Sa、Sb、Scは渦巻銀河ですが、楕円銀河より落ち込みが緩く見えます。
ということは楕円銀河は年寄りで渦巻銀河は若いということを表しています
また、Sa、Sb、Scは渦巻の巻き込み方の違いで分類されていて、Saがキツク、Sbはユルイわけですが、キツイSaが落ち込みが激しいということで年寄りであることが分かります。Scについてはばらつきが多くて即断できません。
さらにSmの代表格は大マゼラン雲、Ｉmは小マゼラン雲です。
このグラフをどう理解するかは説明されていません。
マゼラニックストリームで中性水素が天の川銀河に吸い寄せられているとされていますから、その辺りを反映したSEDなのでしょうけども。
◎べき乗則
ここではなぜべき乗則なるものがあるのか？ということをAIに聞いたもの。
これは地球上に降り注ぐ宇宙線の頻度とエネルギーの強さの分布
縦軸は「強さ✕頻度」で、弱いエネルギーの宇宙線はたくさん降り注ぎ強烈な宇宙線は頻度が少ない。弱いエネルギーの宇宙線はたくさん降り注ぐので累積エネルギーは大きくなるという図。
図の中段に「Eのマイナス2.7乗」とあり、両対数で表記すると直線になるという図
こういう法則性を「べき乗則」と言います。
例として「宇宙の銀河の分布」となっています。
テキストの中では宇宙進化を表すフリードマン方程式で、xをc倍してcxを代入しても式の形が変わらないと説明されています
ただしここに書いてある「現象がどの大きさで見ても同じ構造を持っている」という説明自体が不明,,,知ったかぶりでいえば「フラクタルなのだ」ということなのでしょうけども。
実際に海岸線の複雑さは波の打ち寄せ削り取られるのでしょうが、それよりも地質の複雑さというか、固い岩質があればそこが半島状に残るということで同じ物理的メカニズムなのだと言われてもね､､､
2番はそうなんですか,,,というばかり。
途中のサイズで形を変えずに受け渡されるというアタリは理解できていません。
また3番の地震や太陽フレア,,,これは結果的にこうなったというだけでは？
++++
結局、1番の自己相似性辺りを突き詰めて考えていけばべき乗則に辿り着きそうですが今日はこれまで。
ともあれ、今まで流し読みしていた不明点が幾らか減り、幾らか増えたという一日