COSMOS SIMULATOR — ソフトウェア解説

Overview

ソフトウェア概要

COSMOS SIMULATORは、宇宙物理と地球科学の現象をリアルタイムで可視化・体験するためのインタラクティブシミュレーションツールです。インストール不要のHTML5単一ファイルで動作し、 Webブラウザさえあれば即座に起動できます。

      対象ユーザー：宇宙・地球科学に興味を持つ学生・研究者・教育者・一般の方。
      複雑な物理現象を直感的に理解するための学習ツールとして設計されています。
    

Category 01

宇宙・物理シミュレーション

重力法則・相対性理論・カオス力学など、宇宙スケールの物理現象を計算・描画します。数億〜数十億年スパンの天体進化から、光がブラックホールに曲げられる様子まで再現します。

🌌

Space & Physics

5 Simulations

01 ☄️

宇宙衝突リアルタイムシミュレーター

Cosmic Collision

惑星・小惑星・彗星を含む複数天体のN体重力計算をリアルタイム実行。天体同士が衝突すると合体・質量増加が起き、爆発パーティクルが飛散します。軌跡トレイルで各天体の動きを追跡できます。

F = G · m₁m₂ / r²

02 🌌

銀河衝突可視化

Galaxy Collision

天の川銀河 × アンドロメダ銀河の衝突過程を数十億年スケールで体験。数百の恒星が2つの銀河中心核の重力に引き寄せられ、渦を巻きながら融合していく様子を描画。経過時間はギガ年（Gyr）単位で表示されます。

F = G · M / r²（暗黒物質ハロー）

03 ⚫

ブラックホール光線追跡

Black Hole Ray Tracing

強重力場による重力レンズ効果をリアルタイム光線追跡で再現。 120本の光線がブラックホールの重力に曲げられる軌跡を描画。事象の地平線・降着円盤の輝きも視覚化されます。

Δφ = 4GM / rc²

04 〰️

重力波シミュレーター

Gravitational Wave

2つのブラックホールが螺旋を描きながら近づき合体（インスパイラル）する過程を表現。合体時には巨大な重力波が放射され、画面下部にリアルタイムのGW波形グラフが描画されます。 LIGO検出イベントのような波形が確認できます。

h = 4G/c⁴ · d²M/dt²

05 🌀

カオス可視化ツール — ローレンツアトラクタ

Chaos Visualization / Lorenz Attractor

カオス力学系の代表例「ローレンツアトラクタ」を20本の軌跡で同時可視化。わずかに異なる初期条件から出発した軌跡がやがて大きく乖離する「バタフライ効果」を体験できます。 3次元空間をゆっくり自動回転させながら、ふたつの翼状の奇妙な引力（アトラクタ）を描きます。パラメータ：σ＝10、ρ＝28、β＝8/3（標準ローレンツ系）。

dx/dt = σ(y−x)　　dy/dt = x(ρ−z)−y　　dz/dt = xy−βz

Category 02

地球科学シミュレーション

地震・気候変動・火山・津波など、私たちの惑星で起きるダイナミックな現象を物理モデルで再現。過去の巨大災害から未来の気候予測まで、地球のダイナミクスを体感できます。

🌍

Earth Science

4 Simulations

06 📍

リアルタイム地震可視化

Earthquake Visualization

2011年東日本大震災（M9.1）を研究対象に、P波・S波・表面波が震央から同心円状に広がる様子をリアルタイムで描画。日本地図のオーバーレイ上で各都市への到達時間が一目でわかります。余震も確率的に発生します。

v = √(E/ρ)（弾性波速度）

07 🌡️

気候未来予測マップ

Climate Future Prediction

2000〜2100年の地球温暖化シナリオを格子気候モデルで予測・可視化。 CO₂濃度上昇に伴う世界各地の気温偏差をヒートマップで表示。極域増幅効果（北極・南極でより温暖化が顕著になる現象）も反映されています。

ΔT = λ · ΔF（気候感度方程式）

08 🌋

火山噴火シミュレーター

Volcano Eruption

マグマ圧力に基づく火山噴火のパーティクルシミュレーション。溶岩弾・火山灰・噴煙雲・溶岩流が物理的に計算され、山体の形状に沿って斜面を流れ落ちます。重力スライダーで噴出強度をリアルタイム変更できます。

ΔP = ρgh（マグマ静水圧）

09 🌊

津波拡散モデル

Tsunami Propagation

浅水波方程式に基づく100×100格子で津波の伝播をシミュレーション。海底地形（深さ）によって波速が変化し、浅瀬では波が高くなる現象（浅水変形）を再現。色彩マップ（赤＝波山、青＝波谷、濃青＝深海）で水位変化を表示します。

c = √(g · d)（浅水波速）

How to Use

操作方法

直感的なインターフェースで、誰でも簡単に操作できます。左サイドバーでシミュレーションを選択し、画面下部のコントロールパネルで調整してください。

シミュレーションを選ぶ

左サイドバーから9つのシミュレーションを選択します。宇宙・物理（5種）と地球科学（4種）に分類されています。ボタンをクリックすると即座に切り替わります。

パラメータを調整する

画面下部のコントロールパネルで TIME SCALE（時間速度）と GRAVITY（重力強度）をスライダーで変更できます。変更はリアルタイムで反映されます。

一時停止・リセット

PAUSE ボタンで一時停止・再開ができます。 RESET ボタンで現在のシミュレーションを初期状態に戻します。

テレメトリパネルで観察する

右上のTELEMETRYパネルにはBODIES（天体数）・TIME（経過時間）・ COLLISIONS（衝突回数）・ENERGY（エネルギー）・FPS（描画フレーム数）がリアルタイムで表示されます。

TIME SCALE

時間速度

シミュレーションの進行速度を0.1×〜5×で調整。速くすると長期的変化を短時間で観察できます。

GRAVITY

重力強度

重力定数の倍率を0.1〜3.0で変更。大きくすると天体の動きが激しくなり衝突が増加します。

TELEMETRY

計測データ

画面右上に現在の天体数・時間・衝突数・エネルギー・フレームレートをリアルタイム表示。

Physics

使用している物理法則

各シミュレーションは実際の物理方程式に基づいて計算されています。

シミュレーション	方程式・法則	説明
宇宙衝突 / 銀河衝突	F = G·m₁m₂/r²	万有引力の法則。2天体間の引力を距離の2乗に反比例して計算します。
ブラックホール	Δφ = 4GM/rc²	一般相対性理論による光の偏向角。重力場で光が曲げられる量を計算します。
重力波	h = 4G/c⁴ · Ï	重力波のひずみ振幅。質量四重極モーメントの2階時間微分に比例します。
カオス（ローレンツ）	dx/dt = σ(y−x)	ローレンツ方程式。大気対流の簡略モデルで、カオス的挙動を示します。
地震	v = √(E/ρ)	弾性波速度の公式。P波はS波より速く伝播し、表面波は最も遅いです。
気候変動	ΔT = λ · ΔF	気候感度方程式。放射強制力の変化から地表温度上昇量を推定します。
火山噴火	ΔP = ρgh	静水圧の公式。マグマ柱の高さと密度から噴出口での圧力を計算します。
津波	c = √(g·d)	浅水波の伝播速度。水深dが浅いほど波は遅くなり、波高が増大します。

Technical

技術仕様

外部ライブラリ不要、単一HTMLファイルで完結するピュアなWeb技術で構築されています。

言語 HTML5 / CSS3 / JavaScript (ES2020)

描画 Canvas 2D API（requestAnimationFrame）

依存関係なし（単一HTMLファイル）

動作環境 Chrome / Firefox / Safari / Edge（最新版）

津波計算 100×100格子 Float32Array 波動方程式

衝突計算 O(n²) Nボディ重力積分

ターゲットFPS 60fps（requestAnimationFrame ベース）

ファイルサイズ約100KB（単一HTMLファイル）

      💡 動作のヒント：
      シミュレーションが重い場合は、TIME SCALEスライダーを下げることで
      計算量を削減できます。また、複数タブで同時起動すると負荷が増えるため、
      1タブでの使用を推奨します。
    

      ⚠ 注意事項：
      本ソフトウェアの物理モデルは教育・視覚化目的の簡略化されたものです。
      研究・論文用途には実際の数値シミュレーターをご使用ください。
    