中川用語集
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定係数2階常微分方程式(linear second-order differential equation with constant coefficients)

ad2y/dt2+bdy/dt+cy=g(t)

の形の微分方程式。変位をyで表すと、d2y/dt2が加速度、dy/dが速度を表すので、多くの場合の運動方程式が定係数2階常微分方程式になる。定係数2階常微分方程式の一般解は、次の3段階で得られる。
1. 定係数2階常微分方程式の右辺を0とおいて斉次方程式にした同次形方程式

  ad2y/dt2+bdy/dt+cy=0

  の一般解を求め、基本解とする。
  
  aD2+bD+c=0

  を、同次形方程式の特性方程式(characteristic equation)といい、その解が実数解α、βとなる場合
    は、同次形方程式の一般解、即ち、定係数2階常微分方程式の基本解は、

  Y=c1eαt+c2eβt

  となる。特性方程式の解が重解である場合には、基本解は、

  Y=(c1+c2t)eαt
  
    となる。
特性方程式の解が虚数解である場合、即ち、α=γ+iδ、β=γ-iδである場合には、
   基本解は、

  
Y={c1cos(δx)+c2sin(δx)}eγt

  となる。
2. 定係数2階常微分方程式

  ad2y/dt2+bdy/dt+cy=g(t)

  の特殊解を一つ求める。特殊解は、D=d( )/dtとおいて、上式を

  (aD2+bD+c)y=g(t)

     と表し、これを、

  y=(1/c)・(1/〔1-〔-(b/c)D-(a/c)D2〕〕)・g(t)

     と変形して演算を実施すれば得られる。これは

  y=(1/c)・(1+〔-(b/c)D-(a/c)D2〕+〔-(b/c)D-(a/c)D22+〔-(b/c)D-(a/c)D23+・・・)・g(t)

  の演算を実施することと同等である。g(t)がtのn次多項式の場合は、Dn+1以下の次数の微分演算
    を実施すればよい。
g(t)が特別な関数の場合には以下のような公式あがある。

      g(t)=eεtの場合、

   特殊解y=1/F(D) eεt=1/F(ε)eεt

   となる。

      g(t)=sin(nt)の場合は、g(t)=eintとおいて、

   特殊解y=1/F(D) eint= 1/F(in) eintの虚数部分

   とする。

      g(x)=cos(nt)の場合は、g(t)=eintとおいて、

   特殊解y=1/F(D) eint=1/F(in) eintの実数部分

   とする。
3. 上の1.および2.で得られた基本解Yと特殊解yを加えて、定係数2階常微分方程式の一般解yとする。
     すなわち、

   y=Y+y

  である。対象とする定係数2階常微分方程式が斉次方程式である場合は、基本解Yそのものが当該
  の定係数2階常微分方程式の一般解yなので、

   y=Y

  となり、上記のステップ2は省かれる。

天気 (weather)
以下に示す大気現象があるときはその現象によって天気を決め、該当する天気が複数存在する場合には下位の現象を優先させる。煙霧、砂塵嵐、地吹雪、霧、霧雨、雨、みぞれ、雪、あられ、ひょう、雷。上記の大気現象が存在しない場合には、全雲量によって天気を決め、全雲量0〜1の場合を快晴、全雲量2〜8の場合を晴れ、全雲量9〜10で上層雲の雲量が下層雲および中層雲の雲量の合計よりも大きい場合を薄曇、全雲量9〜10で上層雲の雲量が下層雲および中層雲の雲量の合計よりも小さい場合を曇とする。
天球 (celestial sphere)
地球と中心を共有する半径不詳の巨大な仮想の球。地球の外の宇宙に存在するすべての天体の位置を、地球の中心と天体を結ぶ線分またはその延長が天球と交わる点で表したものを天球儀という。天球儀上の位置は、天の赤道からの天の北極方向へ測った角度(赤緯)と春分点(春分の日に太陽が位置する点)から天の赤道に沿って測った角度(赤経)によって表記する。天球は、地軸を回転軸として東から西の方向へ回転する。
天空率 (sky view-factor)
水平面から射出される等方性放射フラックス密度に対する遮蔽されていない天空部分visible skyへ向かって射出される放射フラックス密度の比。直達日射以外の放射(散乱日射、反射日射、長波放射)は等方性なので、これらの挙動はいずれも天空率に強く規定される。
天頂角θ、天頂角幅dθ、方位角幅dφの微小天空部分の天空率dψは、

dψ=sinθcosθdθdφ

で与えられるので、全天を方位角と天頂角で格子分割し、各分割ごとに部分天空率を求め、当該格子が天空である場合のみ積算すれば、天空率の値が得られる。この作業を実施するために、近年は、魚眼レンズ画像が利用される。
最も簡便な極格子点法は、全天を天空率が等しい500個の格子点に分割した画像を全天空画像に重ね、天空部分に存在する格子点の総数を500で除して天空率とする方法で、伊藤克三(1976、日照関係図表の見方・使い方、オーム社、141p.)に詳しい。
表面形状が単純な場合には、魚眼レンズ画像が入手できなくても比較的容易に天空率を見積もることができる。例えば、高さHの壁で囲まれた幅Wのストリートキャニオンの天空率ψは

ψ=cos{tan-1(2H/W)}

直交交差点中央における天空率ψは

ψ=cos{tan-1(2H/W)}〔2-4/πtan-1(cos{tan-1(2H/W)})〕

として求めることが出来る。

天頂 (zenith)
地上から重力とは反対の方向へ真っ直ぐ伸ばした直線(鉛直線)が天球と交わる点。
天頂角 (zenith angle)
天球上の天体の位置と天頂との成す角を当該の天体の天頂角と呼ぶ。天頂角の補角を高度角と呼ぶ。
天底 (nadir)
地上から重力の方向へ真っ直ぐ伸ばした直線(鉛直線)が天球と交わる点。
天の赤道 (celestial equator)
地球の中心から地球の赤道を天球に投影した線。春分の日および秋分の日の天球上の太陽の軌道に等しい。
天の北極 (north celestial pole)
北極星の方向に延長された地軸が天球と交わる点。天の北極の高度角はその地点の北緯に等しい。北極星とは反対方向に延長された地軸が天球と交わる点は天の南極と呼ばれる。

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