「地球内部ダイナミクス」各回の内容(2020年度)

内容火山物理学
形態コロナ禍のため、すべて Microsoft Teams を用いたリアルタイム遠隔授業で行った。
講義ノート遠隔授業のため、今年は講義ノートを配布した。ただし、配布した図は他文献からのコピーがあるためここでは公開しない。
節題目内容等
Chapter 0SIR モデルの基本 遠隔授業のテストのために、新型コロナウイルス感染症の流行にちなんで、感染症モデルの基本を講義する 15/7
Chapter 1マグマ溜りの存在~とくに茂木モデル
1.1マグマ溜りの存在マグマ溜りが存在する証拠 25/14
1.2茂木モデルマグマ溜りによる地殻変動 25/14
1.2.1問題設定球状圧力源 25/14
1.2.2弾性体力学の基礎方程式の復習円筒座標、球座標、剛性率、Poisson 比 25/14
1.2.3無限弾性体の球状圧力源による変形無限弾性体の球対称な変形 25/14
1.2.4次のステップの作戦地表がある問題(半無限弾性体)の解き方の導入 35/21
1.2.5Galerkin ベクトル重調和方程式を満たす Galerkin ベクトルを解く問題への帰着 35/21
1.2.6軸対称問題の場合の Love の応力関数軸対称問題では Galerkin ベクトルを求める問題は Love の応力関数というスカラー関数を求める問題に簡略化される 35/21
1.2.7Hankel 変換を用いた定式化円筒座標で用いられる Hankel 変換 35/21
1.2.8地表における軸対称荷重による変形の Green 関数軸対称荷重に関する Green 関数を求めておく 3, 45/21, 28
1.2.9半無限弾性体への1次補正茂木モデルの式の導出 45/28
1.2.10茂木モデルの応用1桜島大正噴火元祖茂木モデルの応用 45/28
1.2.11茂木モデルの応用2ガラパゴス島の Darwin 火山InSAR できれいに地表変形が見えている場合 45/28
1.2.12茂木モデルの応用3ハワイのキラウエア火山で起こっている収縮・膨張マグマ溜りの体積が推定できる場合 56/04
1.3マグマ溜りの形と大きさマグマ溜りの形や大きさの多様性 56/04
Chapter 2マグマ溜りの冷却
2.1マグマ溜りの初期条件マグマ溜りができたとき superheat があるのか、最初から固体が析出しているのか 56/04
2.2一成分系の Stefan 問題固化による境界移動問題 56/04
2.2.1相境界が一定の速度で進む場合相境界の動く速度が一定になる解 5, 66/04, 11
2.2.2下部境界が温度固定で、superheat が無い場合境界から冷やすと、相境界は√tに比例して進む 66/11
2.3二成分系の Stefan 問題二成分系にはソリダスとリキダスがある 76/18
2.3.1相境界が一定の速度で進む場合:組成的過冷却の問題組成的過冷却のために平らな相境界はできづらい 76/18
2.3.2固化前線Marsh による固化前線の考え方 76/18
2.4マグマ溜り内の対流いろんな種類の対流がある 86/25
2.4.1熱対流の基本概念Rayleigh 数、Nusselt 数 86/25
2.4.2組成対流組成対流と熱対流は似ている 86/25
2.4.3二重拡散対流salt finger 型、diffusive 型 8, 96/25, 7/02
2.4.4結晶集団対流結晶が多い部分が沈む 97/02
2.4.5porous media 対流Darcy の法則 97/02
2.5固化の進行と対流が同時に起こる系における冷却と分化対流が起こっている形での固化 97/02
2.5.1固化を伴わないシルの冷却対流があるときと無いときの冷却時間 97/02
2.5.21成分の固化するシルにおける冷却固化・溶融の影響 9, 107/02, 09
2.5.3分化がおきる条件分化が起こるには固体と液体の相対速度が必要 107/09
2.5.4部分溶融体内部の対流と分化チムニーの形成と分化 107/09
2.5.52成分系のシルの冷却と分化分厚いシルの分化 107/04
2.5.6結晶の沈降と分化薄いシルの分化 107/04
2.5.7その他、分化に関わることそのほかの過程 107/04
2.6マグマ溜りの冷却と分化のまとめ考慮しなければいけない要素のうちで重要なことを列挙 107/04
Chapter 31次元火道流
3.1気相のない一方向定常流~溶岩ドームを作るような噴火火道を流れるマグマ 117/30
3.1.1一方向の定常流一方向の定常流の一般論 117/30
3.1.2Poiseuille 流Poiseuille 流の導出と雲仙噴火への応用 117/30
3.2気相を伴う1次元定常流~プリニー式噴火 117/30
3.2.1気液混相流体の密度泡の膨張で密度が著しく小さくなる 117/30
3.2.2火道内の流れのレジーム気泡流と噴霧流 117/30
3.2.3気液相対速度無しの1次元流の基礎方程式とその解解の概要 117/30
3.2.4気泡流の解~壁面摩擦と浮力の釣り合い気泡流の部分の長さと流量の関係 128/06
3.2.5噴霧流の解その1~静水圧近似加速度項を無視した場合 128/06
3.2.6噴霧流の解その2~choking気液混合流体の音速と加速度項の影響 128/06
3.2.7火口形状の問題超音速流の可能性 128/06
3.2.8破砕面深度と流量の決まり方小屋口による図式的理解 128/06