微分方程式

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富士山の降灰はどう広がるのか?──煙の拡散を支える“数学のしくみ”をのぞく④

さて、本シリーズ最後となる第4回目はお待ちかね、「グラフ化」です。ここでは、プログラミング言語のPythonを使ってサットンの拡散式の描画を試みます。 高校数学でも、微分の単元で、ある程度関数のグラフ化を扱います。しかし、残念ながら、初等数...
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富士山の降灰はどう広がるのか?──煙の拡散を支える“数学のしくみ”をのぞく③

ここまで、フィックの第1法則・第2法則を通して拡散現象の基本構造を見てきました。今回は、それを実際の大気中の煙や排ガスの予測に応用した「サットンの拡散式」を取り上げます。サットンの拡散式の構成さて、ここまでは拡散方程式の一般解を眺めてきまし...
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富士山の降灰はどう広がるのか?──煙の拡散を支える“数学のしくみ”をのぞく②

前回は「濃度差が流れを生む」というフィックの第1法則を紹介しました。今回はその流れが時間とともにどう変化していくかを表す、第2法則に踏み込みます。フィックの第2法則 ― 時間とともに変わる濃度流れが生じて物質が移動するということは、もとの場...
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富士山の降灰はどう広がるのか?──煙の拡散を支える“数学のしくみ”をのぞく①

はじめに富士山が大規模噴火したときの降灰シミュレーションが、今年8月に内閣府から公開されました。25km、60km、100kmと、距離による降灰の違いが示されており、誰もが想像できるように、火口に近いほど灰の堆積が大きくなります。少し前に書...