Minerals are important for society to function, but it is useful to know how they are formed, extracted and converted into useful products. This course will introduce students to earth sciences, with a focus on mineral resources, as well as looking at how these resources are converted into useful materials and what wastes are produced in the process. We will focus on how minerals can be considered "critical" to society now and in the future.

From this course the students will be expected to know how mineral resources are situated geologically, how they are measured, how mining and minerals processing leads to final products that are used in society and what the implications of the extraction of minerals are for the environment.

This course will cover the following topics:

Basics of Geology and Earth Sciences with a focus on mineral resources
1. Introduction to earth sciences and the importance for minerals resources
2. Geologic time
3. Fossils
4. Rocks

Minerals resources and their extraction, transformation into mineral products
5. Matter and minerals
6. Mining
7. Minerals processing
8. Rare earth metals
9. Precious metals
10. Socioeconomic impact

Each of the above topics covers 1-2 weeks, with one class per week.
The course overall consists of 14 classes and one feedback session.

特になし

Class participation and small exercises (35%)
Final presentation (15%)
Final report (50%)

The final assessment tasks will require students to spend time out of class hours in preparation.

Consultation is available by prior arrangement.

私たちはどのような世界の中のどこにいるのか、また、どこから来てどこへ行くのか、このような疑問は人類の最古の問いの一つであろう。本授業では、最先端の観測と理論的研究によって明らかになりつつある宇宙の姿をわかりやすく解説することで、このような問いへの自分なりの考えを持つことを目的とする。宇宙における時間と空間のスケール、キーとなる宇宙の構成要素（惑星、恒星、銀河やその構造など）について詳しく述べてビジュアルに紹介するとともに、その研究を支える技術や考え方についても論じる。
理学部宇宙物理学教室、物理学第二教室および附属天文台の教員によるリレー講義とする。

21世紀に人類が得た宇宙像の概要を理解し、宇宙の時間的・空間的なスケールからの科学的議論ができる。
そういった宇宙の歴史や構造を得るにいたった観測や理論のごく基本的な事項について理解し、批判的思考力を涵養する。

本授業は、フィードバックを含め全15回で、以下のような課題について授業を行う予定である。
1. 人類の宇宙観、銀河とその進化（太田耕司）
2. 太陽の謎（浅井歩/永田伸一/上野悟）
3. 太陽と宇宙のプラズマ（横山央明）
4. 太陽系外惑星の観測（栗田光樹夫）
5. 惑星系の形成理論（佐々木貴教）
6. 太陽系外惑星の環境（川島由依）
7. 恒星とその進化（野上大作）
8. 星の誕生（細川隆史）
9. 超新星爆発と元素の起源（前田啓一/LEE Shiu Hang）
10. ブラックホール（上田佳宏）
11. エックス線で探る宇宙（鶴剛/内田裕之）
12. 高エネルギー天文学（高田淳史）
13. 宇宙背景放射とインフレーション・ビッグバン（田島治）
14. 観測装置の進化—限界への挑戦—（岩室史英/木野勝）

各回コーディネーターは太田耕司が務める。

高等学校での地学など理系科目の履修は前提としない。宇宙に対する関心があること。

レポート（毎回の授業ごとに、講義に関した考察等を書いて、PandA経由で提出する。毎回提出するレポートの評価点を集計して、成績とする。しっかりとした考察のないレポートは0点となり、それをいくら積み重ねても0点にしかならないことに注意。）

日頃から広くアンテナを張って、また批判精神も忘れずに、宇宙に関連するニュース等を積極的に見る。各回の講義内容と関連している話題の場合、その回のレポートに反映できると一層よい。

前期の2コマと後期の2コマの合計4コマはいずれも同一の内容である。受講希望者多数の場合、抽選により人数を制限する。

地球は、今から約46億年前、原始太陽系星雲の中で、主に岩石と金属からなる微惑星が集積して誕生した。誕生途中の地球は溶融したマグマで覆われ、その中から金属と気体が分化し、その後の冷却に伴う海洋の形成を経て、現在のような内核・外核・マントル・地殻・海洋・大気から構成される惑星となった。そして、その後の歴史のなかで様々な変動を繰り返しながら、表層に生命が繁栄する惑星となった。このような、太陽系と地球の進化の描像は、宇宙からやってくる隕石や、地球を構成する物質そのものから読み取られた情報がもとになっている。
本授業では、太陽系と地球を構成する物質が持つ性質と特徴を解説するとともに、隕石や岩石などの物質から、太陽系と地球の成り立ちと進化を読み解くための方法を解説する。そして、物質から読み出された最新の太陽系と地球の描像から、太陽系と地球の進化過程と物質との関わりについて考察する。

太陽系と地球を構成する物質の性質を理解し、その性質が太陽系と地球の進化において果たした役割について、自分なりの「観方」を持てるようになることを目指す。
太陽系と地球の進化に関する情報を物質から読み解くための手法の概要を理解する。

以下のテーマについて、１テーマあたり１〜２週の講義を、フィードバックを含めて全15回分行う。
１．地球の層構造と構成物質
２．元素と太陽系の起源
３．惑星の形成過程と内部構造
４．隕石と地球の年代学
５．核の物質と地球の熱史
６．マントルの構成鉱物とダイナミクス
７．プレートテクトニクスと地殻の形成
８．マグマから読む惑星内部の進化とダイナミクス
９．同位体から読む惑星表層環境の変遷
10．物質間の相互作用と地球の変動

全学共通教育科目「基礎地球科学A・B」、または、他の地球科学に関する基礎的講義を履修済みであること。

授業への参加状況と、講義のテーマに対応して課す課題（複数回）の内容で評価する。課題は、太陽系と地球の物質に関して自分なりの観方ができているかどうか、という観点で評価する。詳細は１回目の授業で説明する。

「基礎地球科学A・B」等で学んだ地球科学の基礎的な知識を随時復習すること。
授業中に紹介する参考文献のうち、授業テーマに関連する部分を読むこと。

The Earth was born as a "fireball" of mixed molten rock and metal; after subsequent hardening, it was very similar with the other "inner" planets: Mars, Venus and Mercury. However, Life was formed only on planet Earth. Why Earth followed a different destiny from other planets? During this lecture we will follow the history of Earth's evolution, from its formation until present days. To facilitate understanding and encourage active participation during the class, some materials and vocabulary in Japanese will be also provided.

The student will familiarize with the most important events in the Earth history and will be able to understand the formation and structure of planet Earth.

- Formation of the Solar System and the Earth;
- Structure of the Earth;
- Beginning of Plate Tectonics;
- Birth and evolution of Life;
- Atmosphere evolution: oxygen and carbon dioxide;
- The supercontinent cycle;
- Continent fragmentation and magmatic activity;
- Macro-evolution of Life and extinction episodes.

For each of the topics above, we plan 1-2 lectures.There will be in total 15 classes, including the feedback class.

At the beginning of the course, you do not need specific knowledge of Earth Sciences. However, self-study is required to learn the essential knowledge necessary for the course.

Evaluation will be based on class attendance and active participation (30%), class-room exercises (30%) and a final examination (40%).

Students will be expected to do readings in preparation for the class. Class-related materials should be downloaded and printed out by students, from a dedicated website, which will be announced at the beginning of the lecture.

Students can meet me during office hours with prior appointment. The number of students who can take this class will be limited to a maximum of 60 students.

人類の社会活動が生み出した人間圏が、地球表層の新たな主構成要素として気圏・水圏・地圏・生物圏の相互作用に大きな影響を与えるようになった現代は「人新世」と呼ばれ、自然環境と対峙する人類社会の持続可能性が模索される時代となっている。その一方、地球表層における各圏が相互作用する場であり人類社会および動植物生態系の生存基盤ともなっている地表近傍の多圏境界域（クリティカルゾーン）についての基礎知識や科学研究の現状は、その重要性に反して、初等・中等教育課程において体系的に学ぶ機会はほとんどない。クリティカルゾーンとは、森林生態系の最上部である樹冠頂面から陸域水循環のおよぶ下端である風化前線までを指す。本講義では、地球表層の多圏相互作用の中心を担う水循環を取り上げ、現代的水文学（すいもんがく）の重要側面の一つとなっているクリティカルゾーンにおける水の振る舞いとその多角的帰結を分かりやすく解説する。具体的には、まずクリティカルゾーンへの入力としての降水の生成と豪雨の発生を扱い、流域に降った雨がどのような過程を経て河川水へと変換されるのか、浸透・貯留・透過・蒸発散・流出といった、水の挙動に関する素過程を物理的に理解する。また水の貯留と輸送の媒体となるレゴリス（土層と風化岩盤）も地下水流動の結果として成立あるいは崩壊することを示す。さらに、水循環が、地形、植生、地質、気候帯などの空間的な構造に影響を受けていることを解説し、人為的な気候変動や土地改変に伴う水循環の変動が、水資源や食糧に関する問題、森林生態系の保全、水・土砂災害など、人類の共通課題に結びついていることを学ぶ。これらの講義は、地球表層水循環の各側面を専門とし、基礎から応用までを広く扱う防災研究所所属の教員5名が担当し、水と緑と土にまつわる多角的なトピックスを取り上げて網羅的かつ体系的に講義を展開する。

水に関連する環境問題・自然災害を物理的な背景をもって考えられるよう、水文学の基礎を学ぶ。またその理解を様々な時間的・空間的スケールに演繹できる想像力を養い、種々の地球表層現象を結びつけて考えられる力を身につける。

各サブテーマについて1-3回の講義を行う。

イントロダクション（松四・佐山）

降水系（山口）
豪雨の種類とスケール，豪雨災害
豪雨のメカニズム
気候変動による豪雨の将来変化

蒸発散と水資源（萬）
人間社会による水利用
蒸発散の季節変化と空間分布
水資源の将来変化

地下水流動と降雨流出過程（佐山）
浸透と土壌水
降雨流出過程と流域水循環

土砂災害（松四）
陸域水循環と地形変化の相互作用
地形水文森林モデリングとハザードマッピング

水災害（田中）
洪水による水災害
水災害の確率・統計
水災害と人間社会

期末試験

授業はフィードバックを含め全15回とする

特になし

平常点（出席と参加の状況）30%と期末試験（70%）により評価する。

関連書籍を紹介するので、予習・復習として読んで学ぶようにすること。

地学を学んでいない学生でも地球環境の変化と人類の未来を俯瞰できるように，地球が誕生してから現在までの地球環境の変化や自然現象，そして地球システムとの関係について講義する．特に現在の環境問題の現状と課題，地球環境の変化が社会システムや国際情勢の変化に及ぼす影響，産業革命以降の人類の意識変化とその成熟についても言及する．文明の発展と科学技術の進歩が環境に及ぼす影響を常に念頭に置きながら，持続可能な地球環境と人類の未来を創造する意識の醸成を目的とする．

地球物理学，地球化学，地質学の分野の観点から地球システムを学びつつ，地球環境科学の研究動向と国際的な取り組みについてその概要を理解する．
より良い未来のために我々人類は今後の環境問題に対してどのような行動・価値観で臨むべきかを理解し，環境倫理を分野を問わず多面的に捉える視点を養う．

以下のテーマについて、それぞれ1-3回の予定で授業を行う。
（１）　地球システムの概要（大気と海洋） 　　
（２）　環境問題（温暖化と国際的な取り組み）　 　　　　　
（３）　環境問題（オゾン層の破壊と回復）
（４）　環境問題（近年の環境汚染，海洋酸性化など）　　
（４）　大気海洋の相互作用 　　
（５）　生態系と地球環境の相互作用 　
（６）　環境倫理・環境哲学
（７）　まとめ 〜現在と未来の地球環境〜
授業はフィードバックを含め全15回で行う

高校地学の内容に沿いつつ，近年の環境問題と関連して扱う講義内容です．
地球科学の初学者はもちろんのこと，高校において物理や化学の履修経験がない方でも理解できるように講義を進めます．
「基礎地球科学A (地球システムの歴史と変遷)」「基礎地球科学B (地球システムと環境)」を併せて履修することを強く推奨します．

出席と参加の状況，試験/レポートにより評価する．
詳細は初回授業で説明する．

次回講義範囲については昨今の動向についてインターネット等で情報を収集し予習を行うこと．講義用ノートおよびテキスト等を見直して復習し，関連する事象についての動向を把握して理解を深めること．

基礎地球科学A/Bは同一時間帯にそれぞれ2クラス開講します．担当教員ごとにA(前期)とB(後期)の 構成が異なるので、AとBの両方を履修する場合には，同一教員のクラスを受講することを前提とします．

現在の地球が存在するに至る歴史を振り返る。地球には液体の水が存在し、生命体が存在している。この特徴を持つようになった宇宙と地球の歴史を振り返る。また地球の独自性がこのあとどのように変化するかについて考えるきっかけとしたい。

身の回りで起きている現象の地球科学的な側面を理解する力をつける。特に時間と空間のスケールを意識して情報を理解するための考え方を身につける。

以下のテーマについて、フィードバックを含め全15回で、それぞれ1-3回の予定で授業を行う。
・イントロダクション
・システムとしての地球
・太陽系の誕生
・地球とその大気の進化
・生命の誕生と進化
・人間の活動と地球の変化

期間内に起きた自然現象や履修者のフィードバックを反映させて内容を修正することがある。

高校地学をベースとした講義内容とする。高校において地学、物理や化学の履修経験がない方でも理解できるように講義を進める。

学期内数回の小レポートと期末のレポートにより評価する。 詳細は初回授業で伝える。

地球科学の基礎知識を前提としないが、必要に応じて予習復習することが求められる。期末までにアカデミック・ライティングの技法を習得していること。詳細は初回授業で伝える。

基礎地球科学Bは同一時間帯にそれぞれ2クラス開講する。担当教員ごとに構成が異なるのでシラバスを読んで選択すること。詳細は初回授業で伝える。

Ecosystem science is a vast subject that comprises the study of biotic and abiotic components in an ecosystem and the interactions among them. This course provides an introduction to the science of two major physical components of ecosystems: water and soil. Understanding the earth's structure, the movement and distribution of water and the mechanics of soils can help answer issues related to sustenance of life like the availability of fresh water and food sources, natural and anthropogenic disturbances leading to geo-disasters etc. Study of such interactions between the physical and living environment will help develop tools for the assessment, management and mitigation of environmental impacts.

Based on a scientific perspective, the course will also provide a foundation for the quantification of hydrological and geotechnical data. The contents of this course will aid students interested in a career in diverse fields like environmental sustainability, climate modeling, geology, hydrology, ecology, agriculture, forestry and many more.

Upon successful completion of the course, students will be able
(1) to understand and quantify different aspects related to the circulation of water in the environment, (2) to understand the basic mechanics of soil and explain the mechanism of commonly occurring geo-hazards, e.g. landslides, (3) to integrate these concepts along with those of nutrient movement in the ecosystem to develop and manage tools for environmental sustainability.

The following topics and sub-topics will be covered during this course.

1. Introduction
2. Moisture in the atmosphere
Vapor pressure, relative humidity, dew point, adiabatic processes, cloud formation
3. Atmospheric circulation
Wind flow, global air circulation, regional wind and weather systems
4. Runoff and streamflow
Stream behavior, meanders, sediment load, hydrograph
5. Internal structure of the earth
Rocks and minerals, plate tectonics
6. Weathering and Erosion
Weathering, erosion, properties of sand, clay and silt
7. Groundwater hydraulics
Soil as a three-phase material, hydraulic gradient, Darcy's Law
8. Fundamentals of soil mechanics
Total and effective stress in soils
9. Mechanism of soil failure leading to geohazards
Upward seepage flow, critical hydraulic gradient, internal erosion in dams
10. Biogeochemical cycles
11. Ecological energetics and biodiversity
Trophic webs, ecological pyramids, trophic cascades and biodiversity
12. Environmental sustainability - methods, tools, management (I)
13. Environmental sustainability - methods, tools, management (II)
14. Reserved week for revision
15. Examination
16. Feedback

The course is self contained. Students from all disciplines are welcome and no prior knowledge of concepts from natural sciences courses (Mathematics, Physics, Chemistry, Biology, Geology) at high school is necessary. Essential knowledge for the course will be provided as needed in class.

Students' evaluation will be based on
(1) applying knowledge through answering mini-quizzes (20%);
(2) developing scientific communication skills through writing summary reports of book chapters, research papers and oral presentation (30%);
(3) writing a short essay of a case study using critical & problem-solving skills (10%);
(4) final examination (40%)

Students are highly encouraged to develop data collection skills by visiting various sources of study materials such as libraries, online sources, reference books, journals, or articles. The collected materials can enhance students' understanding of the introduced topics and highlight other applications of the concepts to interdisciplinary topics outside the purview of this course.

Prior arrangement is highly necessary, preferably email notice is recommended before any consultation on the subject.

我々人間は、自分たちの住む地球のことをどこまで知っているだろうか？人間に比べて地球は空間スケールが桁違いに大きく、そこで起こっている現象の時間スケールも桁違いに長い。しかも、複雑でいろいろな側面を持っている。そんな地球を机の上の勉強だけで理解するのは不可能である。手足を動かし、実際の地球に触れて実感することが、地球を理解する第一歩である。本実験では、様々なテーマに関する実験を通じて、地球の実態や営みの様々な側面や、それらを探究する多様な手法・視点に触れることで、地球への興味・理解を深める。

地球で起こる諸現象や、地球科学の諸分野および様々な研究手法に触れることで、地球への興味と理解を深めることができる。
地球を理解するための多角的な視点を持つことができる。

数人ずつの班に分かれて、地球および太陽系に関する複数のテーマに関して、2週間ずつの実験を、初回ガイダンスとフィードバックを合わせて全15回（天候不順等に備えた予備回１回を含む）行う。
実験テーマは、太陽惑星系、大気圏、海洋圏、固体圏、テクトニクス、地質、古生物、表層環境などのカテゴリーから設定する。具体的には、惑星探査データ解析、電磁気観測、気象観測、地震波解析、野外での地質・岩石・鉱物の観察、環境解析、などの実験を行う予定。本年度のテーマの詳細は、初回のガイダンス時に説明する。

初回に行うガイダンスに必ず出席すること。ガイダンスでは、本実験の概略と個々の実習テーマについて説明し、班分けのための登録を行う。ガイダンスに出席しない者の履修は認めない。
高校地学の履修は前提としない。

授業への参加状況、実験内での課題への取組姿勢、課題などを総合的に評価する。詳細は初回授業で説明する。

ガイダンス及び各実験課題において指示する。
実験課題によっては、事前の準備が必要なものあるので、実験スケジュールは必ず事前に確認しておくこと。

「学生教育研究災害傷害保険」などの傷害保険への加入をしておくこと。
野外実習を伴う実験の場合、交通費等の経費の負担（個人負担）が生じる場合がある。詳しくは、初回のガイダンス時に説明する。

前期開講の「地球科学実験」とは同一科目です。

附属天文台が所有する望遠鏡を用いて天体の観測実習を行う。飛騨天文台の場合は太陽を、岡山天文台の場合は星や銀河などを観測対象とする。分光器や撮像装置によって得られたデータをパソコンで解析することにより、天体観測の基本的な手法を体験すると共に、我々の宇宙への理解を深めることを目的とする。

CCDカメラなどの観測装置を利用した天体観測の行ない方の基礎を習得し、取得したデータの取扱い方や考え方、観測データに立脚した議論の方法を学ぶ。

　理学研究科附属天文台の飛騨天文台（岐阜県高山市上宝町）または、岡山天文台（岡山県浅口市鴨方町）において、望遠鏡とそれに取り付けた分光器や撮像装置を用いて、撮像観測や分光観測を行う。

観測テーマとしては、飛騨天文台の場合は太陽表面の構造や現象に関する２つのテーマに対して、岡山天文台の場合は星や銀河などの天体に関する１つのテーマに対して、その理解と物理量の導出などを予定している。飛騨天文台を選択した学生は、現地にて最初に観測テーマの説明を受け、テーマ別にグループに分かれる。岡山天文台を選択した学生も、現地にて最初に観測テーマの説明を受ける。

その後、観測解析実習を行う。得られた結果を発表資料にまとめたうえ、最終日には発表会を開き、グループごとに報告を行う。８〜９月中の５日間で集中して開催する。飛騨天文台では４泊５日の合宿形式で実施し、岡山天文台では２泊３日の合宿形式で観測実習を行ない、京都に戻って２日間のデータ解析実習を行なう。

スタート時点で物理・地学の知識は必要ではないが、授業中必要になる知識については、授業内で適宜補足する。

解析結果の発表会とレポートの内容から、天体観測の手法と解析方法に対する理解度を評価し、また自然現象に対する観察と考察の能力を評価する。詳細は実習中に指示する。

レポートや発表会の準備等については授業中に指示する。この観測実習を通して、それまで以上に宇宙や自然に興味を持ってもらえることを期待する。

[飛騨天文台]
交通手段：岐阜県高山市のJR高山駅に集合して、天文台の公用車で飛騨天文台に向かい、終了後同駅で解散。京都−高山駅間の交通費及び食費(1,150円／日)とシーツのクリーニング代(1,000円)は、各自負担となる。2025年1月時点でＪＲ（京都駅〜高山駅）直通特急の片道は7,590円、名古屋まで新幹線の場合は11,320円、高速バス（京都駅前−高山濃飛バスセンター）の場合は月曜5,000円、金曜5,500円である。


[岡山天文台]
交通手段：京都大学北部構内から公用車で岡山天文台に向かい、終了後同じく北部構内で解散。宿泊は岡山天文台に隣接する国立天文台の宿舎を利用。宿泊費・食費(２泊３日で概ね3,000円程度)は各自負担となる。

どの天文台の場合も具体的な日時はKULASISの教務・厚生情報に掲載している募集要項を確認すること。 学生教育研究災害傷害保険等の傷害保険に必ず加入すること。 なお、集中講義のため、成績報告が他の前期科目より遅れる場合があるので注意すること。