大阪工業大学 情報科学部 宇宙物理・数理科学研究室 2025年度 卒業研究
宇宙論をインタラクティブに理解する Web ツール「Cosmo Navi」
情報知能学科 土井夏海
2026/3/8 作成
概要 / 目次 /
概要
宇宙論は，宇宙の歴史，構造，進化を研究する分野であり，宇宙膨張など，数式を用いた理解が必須で，かつ 既知とされる知識も多く，初学者にとって難しい．そこで本研究では，図やアニメーション，あるいは計算ツールを用いて，宇宙論を学ぶ教科書[1]の付録を読み進めるための補助的な役割を持つWebページを作成した．Webページ作成にはHTML，CSS，JavaScriptを用いた．また，Pythonで作成した動画も掲載した．
本Webページ[2]は，表1に示すように， 7章で構成される．以下では，いくつかのツールを紹介する．
図1は，パーセクから光年・AUに変換するツールである．パーセクを入力すると，その入力した値に合わせ光年とAUが表示されるツールである．
図1 距離換算ツール
図2は，水素原子の遷移と光の色ツールである．図は電子をn' = 6からn' = 2 (バルマー系列)へジャンプしたものである．エネルギー差に対応した光の色が右側のパネルに表示される．
図2 水素原子の遷移と光の色ツール
図3は，ヘルツシュプルング・ラッセル（HR）図である．NASAのサイトからヒッパルコス衛星のデータを30000個ダウンロードし，オリジナルのHR図を作成した．赤色巨星に進化している恒星が多くあることが分かる．このHR図をもとにヒートマップや距離を軸にした3D表示などのツールを作成した．
図3 HR図
表1 Webページ機能
目次
- 序論
- 研究内容・目的
- 研究動機・構成
- 宇宙論とは
- 制作した教材の構成と工夫
- 全体構成
- 物理で使われる単位と基本定数
- 天文学的な距離の測定
- 波の特徴
- 原子・原子核
- 恒星の一生
- 事典
- まとめ
[1]真貝寿明「現代物理学が描く宇宙論」（共立出版2018）
[2]https://www.oit.ac.jp/labs/is/system/shinkai/cosmonavi/index.html
| 土井夏海 |
2026年4月からの所属先 (株)システムテクニカルサービス 2026年4月からの連絡先 natsumidoi0309 at gmail.com |