読書メモ（一般相対性理論）

回転型ブラックホールの厳密解で有名な「Kerr解」の導出が非常に詳しく書かれている。数式の使い方に著者特有の切れ味があり、明快で面白い本といえる。

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書　名：　一般相対性理論
執筆者：　内山　龍雄　著
出版社：　裳華房


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第1章　一般相体制理論の基礎
　・重力による時間の遅れ、赤方偏移
　・計量と重力ポテンシャル　　他

第2章　テンソル解析
　・共変微分　　他

第3章　一般相対論的力学および電磁気学

第4章　重力場の方程式
　・Newtonの重力理論との比較、変分原理
　・時空の対称性、Killingベクトル、Lie微分　　他

第5章　不変変分論
　・Noetherの第1定理
　・Noetherの第2定理　他

第6章　重力波

第7章　Einstein方程式の厳密解
　・Schwarzschildの外部解
　・ブラックホール近くにおける光の振る舞い
　・Kruskal座標
　・Kerrの解
　・Kerrの解の性質
　・Kerrの解の特異面　他

第8章　Einstein方程式の数学的性質
　・スピノール算　他

第9章　宇宙論への応用
　・Robertson-Walker型計量
　・宇宙の静的模型
　・宇宙の動的模型

第10章　重力場の理論の正準形式
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読書メモ（核融合）

プラズマ核融合についての原理的な数式とその物理量（定量的数値）が理解できるような書き方になっているので、薄い本の割に分かった気分にさせてくれる。
大気中で核融合反応を起こすときには爆縮といって、球体の表面を“均一に”爆発させてその反作用で中心部を加圧する。これと同様な現象は、実験室レベルでは慣性核融合といって強いレーザー光で1ミリぐらいの重水素のペレットを圧縮ときにも使われている。圧力にムラがあると（風船のように）変形して圧縮効果が薄れるので、“均一に圧縮する”ことにノウハウがあると聞いている。また自然界では、超新星爆発の時に星の中心部に中性子星やブラックホールが形成されるときの加圧メカニズムにも同様な現象がみられるようだ。
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書　名：　核融合
執筆者：　H.R.Hulme
出版社：　共立出版


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第1章　基礎概念
　　いろいろな形のエネルギー
　　原子核
　　核反応
　　クーロン力と核力
　　核反応の断面積
　　まとめ

第2章　熱核反応
マックスウェル分布
　　ポテンシャル障壁
　　反応速度
　　三つの重要な核融合反応
　　熱核反応の起る条件
　　まとめ

第3章　自然界における核融合
　　膨張宇宙
　　元素の宇宙組成
　　宇宙の爆発説（Big Bang theory）
　　恒星内での元素の形成
　　重い元素の生成
　　まとめ

第４章　実験室における熱核反応
　　D-T反応
　　反応の平均自由行程
　　プラズマからのエネルギー損失
　　点火温度
　　プラズマ中の不純物の効果
　　まとめ

第5章　プラズマの閉じ込め
　　一様磁場中の荷電粒子の運動
　　平均磁場中の荷電粒子の運動
　　別の観点よりみたプラズマの閉じ込め作用
　　磁場中の荷電粒子の運動
　　電場と磁場のある場合の荷電粒子の運動
　　重力と求心力の影響
　　時間的に変化する磁場中での荷電粒子の運動
　　まとめ

第6章　プラズマ形成および加熱とその測定法
　　プラズマの形成と加熱
　　放電による高温プラズマの形成
　　磁気圧縮によるプラズマの加熱
　　プラズマの診断法
　　分光による測定
　　制動輻射による測定
　　プラズマからの中性子検出
　　まとめ

第7章　ピンチ効果
　　直線状ピンチにおける不安定性
　　テータトロン
　　置換不安定性
　　流体としてのプラズマ
　　まとめ

第8章　磁気鏡と閉じた磁気容器
　　磁気鏡（Magnetic Mirror）
　　入射法によるプラズマの形成
　　閉じた磁気容器
　　安定性の問題
　　まとめ

第9章　核融合炉　―――　一般論
　　エネルギーのつりあい
　　プラズマ中のエネルギーの発生
　　プラズマからのエネルギー損失
　　サイクロトロン輻射
　　その他のエネルギー損失
　　プラズマ中のエンルギーのつりあい
　　核融合炉のエネルギーのつりあい条件
　　設備資本と維持費
　　磁場
　　超伝導現象
　　燃料のつりあい
　　まとめ

第10章　核融合炉の建設費と工学技術的諸問題
　　核融合炉とその経費
　　D-D炉
　　工学的および技術的諸問題
　　プラズマの注入
　　炉壁
　　プランケット
　　磁場
　　回収装置
　　まとめ

第11章　核爆発
　　原子爆弾
　　核融合爆弾
　　核爆発の及ぼす影響
　　原子爆弾と水素爆弾の共通点
　　放射線の生体効果
　　原子爆弾特有の効果
　　自然放射線
　　中性子による放射能
　　まとめ

第12章　核爆発の平和利用
　　衝撃波
　　放射性生成物
　　放射能灰
　　核爆発経費
　　土木開発計画
　　地下爆発
　　まとめ

第13章　熱核反応の重要性
　　世界の燃料資源埋蔵量
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読書メモ（核融合入門）

1970年代までの核融合炉の研究が書かれている。現在の実用炉として有望視されているトカマクの原型やステラレータなどが書かれている。プラズマの制御で最も難しいとさえるプラズマ不安定性の抑制方法についても理論と実験の両面を付き合せながら書かれているあたりは、当時の核融合研究の勢いを感じさせる。
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書　名：　核融合入門
執筆者：　吉川庄一　　飯吉厚夫
出版社：　共立出版


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第1章　核融合炉の条件と問題点

第2章　閉じ込め磁場
2.1　ミラー磁場
2.2　低ベータトロイダルプラズマの基礎理論
2.3　トロイダルプラズマの実験

第3章　高ベータプラズマ
3.1　直線型θ－ピンチ
3.2　高ベータトロイダルプラズマ
3.3　ハードコアθ－ピンチ

第4章　プラズマ閉じ込めに関連した不安定性
4.1　MHD的不安定性（フルート型不安定性）
4.2　ドリフト不安定性
4.3　ドリフト不安定性の安定化
4.4　捕獲粒子による不安定
4.5　対流胞

第5章　高温プラズマの発生法
5.1　中性粒子ビーム入射法
5.2　ジュール加熱
5.3　イオンサイクロトロン共鳴加熱
5.4　電子サイクロトロン共鳴加熱
5.5　レーザー加熱
5.6　プラズマ・ガン
5.7　乱流加熱および衝撃波加熱

第6章　トコマク装置の実験とその動向

第7章　核融合炉の工学的、技術的諸問題
7.1　D-T反応炉
　　真空壁、ブランケット、超伝導マグネット、ダイバータ及び燃料注入、D-T炉の安全性

7.2　直接型発電
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宇宙関連情報： 中国３度目の有人宇宙船、「神舟７号」１０月に打ち上げ

中国３度目の有人宇宙船、「神舟７号」１０月に打ち上げ
6月12日19時22分配信


【北京＝佐伯聡士】中国政府は１２日、有人宇宙飛行第３弾となる「神舟７号」を今年１０月に打ち上げると正式に発表した。

　新華社通信が伝えた。７号には飛行士３人が乗り込み、うち１人が宇宙空間で実験など初の船外活動を行う。船外活動が成功すれば、２０２０年にも建設を検討している大型宇宙ステーションの準備に弾みがつきそうだ。

　７号の宇宙船はすでに完成し、乗り込む飛行士３人と予備の飛行士３人も決定済み。初の船外活動に欠かせない宇宙服も独自開発した。今後は船外活動に備えた訓練を強化するという。

　中国はこれまで、０３年に初の有人宇宙船「神舟５号」（乗員１人）、０５年に同６号（乗員２人）の打ち上げに成功している。


http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20080612-00000039-yom-int

読書メモ（プラズマ工学の基礎）

プラズマを応用した工学研究に必要な知識がコンパクトにまとまっているので全貌をつかむのに便利。学部の教科書としても使えると思う。平易に書かれてはいるが、実験系の大学院生がよく読んでいる書籍でもある。
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書　名：　プラズマ工学の基礎
執筆者：　赤碕正則　　村岡克紀　　渡辺征夫　　蛯原健治
出版社：　産業図書


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１．プラズマ工学とは
1.1　プラズマ研究の歴史的発展
1.2　プラズマ状態
1.3　プラズマ物理学
1.4　プラズマ工学の構成

２．プラズマの生成
2.1　荷電粒子の発生と消滅
2.2　荷電粒子群の生成と消滅
2.3　気体のプラズマ化の方法

３．プラズマの性質
3.1　プラズマ状態の特徴
3.2　単一粒子として取り扱える場合
3.3　連続体として取り扱える場合
3.4　プラズマ中の波動現象
3.5　プラズマにおける電磁波現象
3.6　プラズマ現象

４．プラズマの応用
4.1　プラズマプロセス
4.2　電磁波への応用
4.3　プラズマの運動エネルギーの利用
4.4　制御核融合

５．プラズマ計測
5.1　電気的計測
5.2　探針計測
5.3　電磁波計測
5.4　粒子計測
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宇宙関連情報： 空の妖精に会いに行こう 謎の現象「きぼう」が迫る

空の妖精に会いに行こう　謎の現象「きぼう」が迫る

建設が進む日本の有人宇宙施設「きぼう」を利用して、地球上空で起きる謎の巨大発光現象「スプライト」を宇宙から追跡する計画が動き出す。今夏から機器などの開発に着手し、１１年に観測を始める予定だ。大阪大学工学研究科の河崎善一郎教授（大気電気学）の研究室などが計画を進めている。

　スプライトとは、高度約４０～１００キロほどの上空で起きる、ニンジンやクラゲのような形をした巨大な発光現象。横幅も５０キロほどに広がる。地上に大きな雷が落ちた時に、雷雲の上空で生まれ、千分の１秒から０．１秒ほどの短い時間だけ赤く光る。８９年に米国の物理学者が偶然ビデオで撮影したことで存在が確認され、パッと現れてすぐに消える姿からスプライト（妖精）と名付けられた。

　雷のような放電が雲の上に向けて発生しうることは理論的には予測されていた。飛行機のパイロットなどにも不思議な稲妻として知られてはいたが、雲の上の現象なので地上からの観測は難しかった。放電現象の一種とされるが観測例が少なく、発生頻度や仕組みなどがわかっていない。

　国際宇宙ステーション（ＩＳＳ）で整備が進む「きぼう」は、来春に飛行予定のスペースシャトルが運ぶ船外実験プラットホームを取り付けると完成する。そこに、発光を感知するフォトメーターや超短波の電磁波を受信するＶＨＦアンテナ、ビデオカメラといった観測機器を備え付け、スプライトの発生を宇宙から見張る計画だ。

　計画は、北海道大学や東北大学、宇宙航空研究開発機構（ＪＡＸＡ）などと協力して進める。代表を務める大阪大学工学研究科の牛尾知雄准教授は「スプライトがどうやって生まれているのか、メカニズムの解明に迫りたい」と話す。（久保田裕）

http://www.asahi.com/special/space/OSK200806160033.html

読書メモ（核融合のためのプラズマ物理）

7月に北海道で洞爺湖サミットが開催される。ここでは地球温暖化対策として2050年までに世界の二酸化炭素排出量を50％削減することを目標とする見込みだ。クリーンエネルギーの候補としてのプラズマ核融合について最近本を読み返しているので、何冊か紹介したいと思う。
「核融合のためのプラズマ物理」は500頁以上もある厚い本で、プラズマを加熱する際の波動の種類、プラズマの加熱、磁場によるプラズマの閉じ込め、拡散、不安定性現象、プラズマ計測の原理など、核融合プラズマを研究する上での一通りの知識が網羅されている。
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書　名：　核融合のためのプラズマ物理
執筆者：　宮本健郎
出版社：　岩波書店


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第1章　核融合炉の条件
1.1　エネルギー資源
1.2　核融合反応
1.3　ローソン条件および着火条件
1.4　核融合炉の輪郭

最2章　磁場構成
2.1　マックスウェルの方程式
2.2　磁気面
2.3　種々の磁場構成
2.4　トーラス面における回転変換角、シアー、磁気井戸

第3章　単一荷電粒子の運動
3.1　荷電粒子の運動方程式
3.2　軸対称系における粒子の軌道
3.3　ドリフト近似による粒子の運動の記述
3.4　案内中心の軌道
3.5　バナナ中心のドリフト
3.6　高周波電場における粒子の運動

第4章　クーロン衝突
4.1　エネルギー、運動量の変化
4.2　粒子ビームによるプラズマの加熱
4.3　二成分プラズマにおける温度の緩和時間
4.4　プラズマ中を運動する粒子の運動量変化
4.5　遁走電子
4.6　電気抵抗
4.7　デバイ遮蔽とクーロン対数

第5章　速度分布関数とプラズマの基礎方程式
5.1　位相空間と分布関数
5.2　ボルツマン方程式およびブラゾフ方程式
5.3　衝突項
5.4　ミラー磁場における速度空間での拡散（ミラー損失）
5.5　拡散テンサーと動的摩擦係数

最6章　電磁流体力学の方程式
6.1　巨視量に関する方程式の導入
6.2　電磁流体力学方程式
6.3　衝突項について
6.4　無衝突プラズマのC.G.L方程式
6.5　簡単化された電磁流体力学方程式

第7章　プラズマの平衡
7.1　圧力平衡
7.2　プラズマの流体力学的記述例
7.3　プラズマ中における粒子の移動
7.4　プラズマ平衡における諸関係式
7.5　トーラス系における平衡と自然座標
7.6　軸対称系およびヘリカル対称系における平衡の式
7.7　トカマクの平衡
7.8　ステラレーターの平衡とベーター比の上限

第8章　プラズマの拡散および閉じ込め時間
8.1　衝突頻度が大きい場合の拡散（古典拡散）
8.2　トカマク磁場における衝突頻度が小さい場合の拡散（新古典拡散）
8.3　ステラレーター磁場における拡散
8.4　揺動損失、ボーム拡散、対流損失
8.5　擬古典拡散
8.6　不純物イオンによる拡散
8.7　バナナ領域におけるブート・ストラップ電流

第9章　電磁流体力学的不安定性
8.1　交換不安定性およびソーセージ不安定性、キンク不安定性
8.2　電磁流体力学的不安定性の公式化
8.3　円柱プラズマの不安定性
8.4　トーラス系における局所モードの安定条件
8.5　抵抗不安定性
8.6　バルーニング不安定性
8.7　抵抗性ドリフト不安定性

最10章　冷たいプラズマにおける波および熱いプラズマにおける粒子と波の相互作用
10.1　冷たい無衝突プラズマの分散式
10.2　波の諸性質
10.3　二成分プラズマ
10.4　いろいろな波
　　　アルベン波、イオン・サイクロトロン波、低ハイブリッド共鳴、
高ハイブリッド共鳴、電子サイクロトロン共鳴、その他
10.5　エネルギーの流れと近接性
10.6　静電波の条件
10.7　速度分布を持つ（熱い）プラズマにおける粒子と波の相互作用

第11章　熱いプラズマにおける波（静電波）
11.1　熱いプラズマ中の波の分散式
11.2　静電波の分散式
11.3　イオン音波、電子音波、バーンスタイン波
11.4　複流不安定性
11.5　不安定性に関するナイキストの判定条件
11.6　絶対不安定性とコンベクティブ不安定性

第12章　速度空間不安定性（静電的）
12.1　圧力勾配による不安定性
12.2　捕捉粒子不安定性
12.3　速度分布関数の非等方性による不安定性
12.4　クロス・フィールド不安定性

第13章　熱いプラズマにおける電磁プラズマ波
13.1　電磁プラズマ波の分散式
13.2　磁力線方向に伝播する波（whistler不安定性）
13.3　fire-hose不安定性とミラー不安定性
13.4　電磁流体力学的解析（磁気音波）

最14章　プラズマ加熱
14.1　ジュール加熱および高速中性粒子入射加熱
14.2　圧縮加熱
14.3　高周波加熱
14.4　非線形現象、統計過程
　　　準線形理論、Manley-Roweの関係、ランダウ減衰

第15章　プラズマの診断
15.1　プラズマ中における種々の素過程
15.2　制動輻射
15.3　シンクロトロン輻射
15.4　電磁波のプラズマによる散乱
15.5　電磁波を利用した診断
15.6　粒子測定法
15.7　静電プローブおよび磁気プローブ
15.8　種々の測定法の適用範囲

第16章　高温プラズマの閉じ込め
16.1　プラズマ閉じ込め研究の発展経過
16.2　トカマク
　　　トカマク型核融合炉
16.3　逆転磁場ピンチ
16.4　ステラレーター
16.5　開放端系
　　　タンデムミラー
16.6　波動過熱による高温プラズマ生成
16.7　慣性閉じ込め
　　　ペレット利得、爆縮
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宇宙関連情報： スペースウォーカがきぼうの外回りを処置

Posted: Fri, Jun 6 6:35 PM ET (2235 GMT) spacetoday.net
スペースウォーカがきぼうの外回りを処置
Spacewalkers outfit Kibo exterior

A pair of spacewalking astronauts spent over seven hours outside the International Space Station on Thursday, working on the exterior of the station’s newest module as well as inspect a solar array joint. Mike Fossum and Ron Garan spent seven hours and 11 minutes outside the station in an EVA that ended at 6:15 pm EDT (2215 GMT) Thursday, about a half-hour longer than planned. The two spent most of their time outfitting the Japanese lab module Kibo, installing cameras and removing covers. The two prepared some get-ahead tasks for their final EVA of the STS-124 mission on Sunday and also inspected the port Solar Alpha Rotary Joint, which, unlike its starboard counterpart, has been performing normally. The EVA set the stage for moving a separate equipment module into its final place on Kibo on Friday.

宇宙関連情報： 星出さんら７人、無事に帰還

星出さんら７人、無事に帰還　ケネディ宇宙センター

　【ケネディ宇宙センター（米フロリダ州）＝勝田敏彦】星出（ほしで）彰彦さん
（３９）ら７人を乗せた米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）のスペースシャトル・ディスカバリーが米東部時間１４日午前１１時１５分（日本時間１５日午前０時１５分）、１４日間の飛行を終えてケネディ宇宙センターに帰還した。

　ディスカバリーは着陸の約１時間前、軌道制御用エンジンを噴射して地球周回軌道を離脱。同３０分前に大気圏に再突入した後、パラシュートを開いて滑走路に止まった。星出さんらは健康診断をすませてから記者会見に臨む。

　５月３１日に打ち上げられたディスカバリーは、日本の有人宇宙施設「きぼう」の中核となる船内実験室を国際宇宙ステーション（ＩＳＳ）に運んだ。今回が初飛行だった星出さんは、実験室の設置・起動の後、３月に仮設置された船内保管室の移設や、実験室付属のロボットアームの展開を順調にこなした。

　宇宙航空研究開発機構・筑波宇宙センター（茨城県つくば市）では、「きぼう」の本格的な管制が始まった。実験室内の機器の試験をへて、８月にも材料科学や生命科学などの宇宙実験が始まる。

　次の日本人のシャトル飛行は、来年１月以降の若田光一さん（４４）。ＩＳＳに３カ月滞在した若田さんを迎えにいくシャトルが船外プラットホームを運び、「きぼう」が完成する予定だ。

http://www.asahi.com/special/space/TKY200806140325.html

読書メモ（詳解 画像処理プログラミング）

画像処理の教科書に載っている手法を具体的にC言語で書いた、いわゆるハンドブック的に使う書籍といえる。私の研究室にも1冊あれば便利だと思って購入した。
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書　名：　詳解 画像処理プログラミング
執筆者：　昌達慶仁
出版社：　Soft Bank


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第1章　画像処理プログラミングの基礎
1.1　画像データの構造
1.2　画像処理のための基本プログラミング
1.3　BMP形式ファイルの入出力プログラム
1.4　第1章のまとめ

第2章　基本的なエフェクト処理
2.1　色変換を用いたエフェクト処理
2.2　マスクを用いたエフェクト処理
2.3　第2章のまとめ

第3章　エフェクト処理の応用
3.1　エッジ抽出
3.2　ノイズ除去
3.3　さまざまな特殊効果を与える処理
3.4　ブラー処理
3.5　陰付け処理を応用した特殊効果
3.6　ユニークな特殊効果
3.7　第3章のまとめ

第4章　画像の変形処理
4.1　変形という処理
4.2　拡大・縮小処理
4.3　アフィン変換を利用した変形処理
4.4　自由変形のためのアルゴリズム
4.5　さまざまな変形処理
4.6　第4章のまとめ

第5章　色の処理
5.1　色の表現方法
　　RGB　CMY　YCrCb　YIQ　HSV
5.2　表色系間の変換
5.3　カラー画像に対するエフェクト
5.4　減色処理
5.5　色集合決定アルゴリズム
5.6　擬似諧調表現
5.7　第5章のまとめ

第6章　画像合成処理
6.1　画像の合成とは
6.2　さまざまな画像合成処理
6.3　画像合成によるエフェクト
6.4　第6章のまとめ

第7章　画像解析処理
7.1　マッチングによる画像解析処理
7.2　二値画像に対する画像解析処理
7.3　二値画像の解析
7.4　輪郭追跡アルゴリズム
7.5　細線化処理
7.6　画像中からの図形抽出処理――ハフ変換
7.7　第7章のまとめ

第8章　画像データの圧縮処理
8.1　画像データ圧縮の考え方
8.2　ランレングス符号化
8.3　非可逆圧縮へのアプローチ
8.4　データ量を削減する処理の実例
8.5　情報量を削減する処理
8.6　周波数成分を用いた圧縮方法
8.7　離散コサイン変換
8.8　DCTを用いた圧縮処理――JPEG
8.9　第8章のまとめ
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