衛星觀測影像集錦

建立於 2010-10-01, 週五

2004年5月21日,福爾摩沙二號衛星成功發射升空,其中的科學酬載「高空大氣閃電影像儀﹙ISUAL﹚ 」,在升空後一個月間進行各項儀器測試,

經確認酬載功能正常之後,自7月1日起正式進入觀測階段,進行全球性的高空閃電觀測,以獲得各類高空閃電的特性,及其全球分佈情形。

 

「高空大氣閃電影像儀」,是由三部儀器—低光度相機、光譜光度儀及陣列光度儀所組成,以記錄高空短暫發光事件—紅色精靈、精靈暈盤、

淘氣精靈、藍色噴流、與巨大噴流—的影像、光譜及光度資訊。

 

截自2006年10月底止,共觀測到4721個高空閃電事件,其中有456個紅色精靈,451個精靈暈盤, 3807個淘氣精靈,以及7個巨大噴流。

以頻率而言,大約每天可觀測到8個事件,遠高於計畫準備階段所預估的每天1至2個事件。

 

 本團隊亦嘗試進行衛星與地面的同步觀測,但經過多次努力,仍尚未同時觀測到相同的高空閃電事件。

目前由衛星與地面各別獲得的資料中,最接近的事件相差約2分鐘。

其它則為衛星尚未到達地面觀測之區域,或地面天氣條件太差無法觀測。

即使如此,我們依然希望可由地面與衛星攝得同一事件,以同時獲得其地面的細部影像、太空中的廣域影像、光譜、以及光度。

故衛星與地面的同步觀測,仍是本團隊今後努力的目標。

 

 以下依高空閃電的事件類型,選出清晰且明顯的影像,並經數位上色處理,敬請各位欣賞。 

 

 


一﹑紅色精靈 sprite 

 

 

紅色精靈的形態,可由外觀及數目,分為「單一柱狀」、「成群柱狀」、「單一蘿蔔狀」、以及「成群蘿蔔狀」四類。

「單一」指一次只出現單根的紅色精靈。「成群」則指一次出現數根紅色精靈。當紅色精靈的外形呈長條狀,有時下方帶有亮點,稱為「柱狀」。

它的長度平均為10公里。若紅色精靈的外觀如同蘿蔔,則稱為「蘿蔔狀」。此類紅色精靈的結構,可分為三個部份:由上到下為冠部、主亮線、及

鬚根。主亮線會向上噴出冠部,向下則噴出鬚根。冠部有稀疏的光暈,或往上分枝的結構;而鬚根則有分枝並向下延伸。 有些紅色精靈,會發生稱

之為「dancing」的動態現象。這是指在短短一百毫秒﹙100 milliseconds﹚之內,有好幾個紅色精靈連續出現。這些一系列連續的紅色精靈,出現位置

不斷移動,範圍可達一百公里。由於這種閃動著並改變位置的現象,就有如舞蹈般,因而稱之為「dancing」。 

 

image001圖1-1﹑2004年10月13日21:30:52 UT,發生於非洲大陸上空的紅色精靈,其形態為成群的柱狀。 

 

image002圖1-2﹑2006年6月10日09:51:36 UT,所攝得的單一蘿蔔狀紅色精靈。其左側有一極小型的紅色精靈,形態難以分辨。

此事件的發生地點為太平洋。 

 

image003圖1-3﹑2005年3月13日14:41:35 UT,發生在印尼與澳洲之間海域的紅色精靈。形態屬於成群蘿蔔狀。

由兩個大且發展完全的紅色精靈,及一個較小且發展較不完全的紅色精靈所組成。 

 

image004圖1-4﹑2004年7月18日21:30:15 UT,非洲大陸上空發生的dancing紅色精靈連續影像。紅色精靈的形態,有單一蘿蔔狀、成群柱狀、以及成群蘿蔔狀。

 

 


二﹑精靈暈盤 halo 

 

精靈暈盤為扁盤狀的光暈,其直徑小於100公里,發生高度在70到85公里間,常與紅色精靈一同出現。 

 

image005圖2-1﹑2006年11月15日13:17:08 UT,所拍攝到的精靈暈盤,發生於太平洋上空。

 

 


三﹑淘氣精靈 elves 

 

 

淘氣精靈的外觀為扁平的紅色盤狀,整個盤面延伸約300至500公里,發生在90公里的高空中。其形態可分為兩種,

一種為中央有空洞的環狀,另一種則為中央呈實心的圓盤。但在衛星觀測所獲得的資料中,有時會因觀測角度的關係,而呈現線狀。 

 

image006圖3-1﹑2005年9月6日11:33:00 UT,於太平洋上空所發生的淘氣精靈,形態為中央有空洞的環狀。

 

image007 
圖3-2﹑2006年12月25日04:42:34 UT,中央為實心的圓盤狀淘氣精靈,其發生地點為南美洲上空。

 

image008 
圖3-3﹑2005年8月27日02:57:24 UT,大西洋上空所發生的淘氣精靈。衛星觀測的角度恰好平行於淘氣精靈的盤面,故看起來為一條亮線。 

 

 


 四﹑紅色精靈+精靈暈盤  sprite+halo 

 

 

紅色精靈與精靈暈盤同時出現的事件。

此時精靈暈盤的位置位於紅色精靈頂部。 

image009圖4-1﹑2005年10月31日06:28:45 UT,所攝得的紅色精靈與精靈暈盤。紅色精靈的形態為成群蘿蔔狀。

本事件發生於北美洲上空。  

 

 


五﹑紅色精靈+淘氣精靈  sprite+elves 

 

 

紅色精靈與淘氣精靈同時出現的事件。此時淘氣精靈的位置位於紅色精靈頂部。 

 

image010圖5-1﹑2005年2月28日04:18:29 UT,發生於南美洲上空的紅色精靈與淘氣精靈。

紅色精靈為成群蘿蔔狀。

淘氣精靈則因盤面平行於觀測視野,故呈線狀。  

 

 


六﹑精靈暈盤+淘氣精靈  halo+elves 

 

 

精靈暈盤與淘氣精靈同時出現的情形。由於精靈暈盤出現的高度較淘氣精靈為低,因此位在淘氣精靈中央偏下的位置。 

 

image011圖6-1﹑2006年9月11日15:05:01 UT,發生在台灣海峽上空的精靈暈盤與淘氣精靈。台灣的位置正好位在閃電後方,故不可見。淘氣精靈為中央有空洞之環狀。精靈暈盤則為此空洞下方,較亮的橢圓形區域。 

 

 


七﹑紅色精靈+精靈暈盤+淘氣精靈  sprite+halo+elves 

 

 

同時出現紅色精靈、精靈暈盤、以及淘氣精靈三種類型的高空閃電。 

 

image012圖7-1﹑2006年4月12日11:26:02 UT,所拍攝的紅色精靈、精靈暈盤、以及淘氣精靈。此事件發生於太平洋上空,但在衛星的視野中,引發事件的雷雨系統於位在地平線後,故影像中看不到閃電。紅色精靈之形態為成群柱狀,其頂端較亮的小型盤狀為精靈暈盤。而淘氣精靈的形態則為中央實心的盤狀。 

 

 


八﹑巨大噴流  gigantic jet 

 

 

巨大噴流是雲頂與電離層間的放電現象之一。它持續發光的平均時間約0.3秒,比紅色精靈要長約20倍。並且可很明顯地看出發光的噴流從雲層中向高空噴出。噴流首先由15公里高的雷雨雲頂噴出,並在短時間內形成類似紅色精靈,但比紅色精靈還要巨大的光柱。

最高的發光部分是約為95公里高的電離層。在上半部的發光體漸漸轉為黯淡之際,可以看到下半部的噴流持續地上升到約70公里處,最後才逐漸消失。

ISUAL所獲得的觀測結果,不但是世界上第一次從太空拍攝到巨大噴流的影像,也是首次獲得其光譜與光度的資料。 

 

image013圖8-1﹑2005年8月7日14:54:43 UT,呂宋島北方海域上空,所發生的巨大噴流。

在第二、三、四幅的影像中,可見巨大噴流的前導噴流向上噴出。最後兩幅則為巨大噴流發展完整的階段。

各幅影像中,視野中央偏左之水平亮線,為台灣西海岸的燈光,其中以台北﹙左端﹚與高雄﹙右端﹚兩大都會區最為明顯。  

 

 


九﹑衛星所見的台灣 

 

 

每日於台灣當地時間22:00至23:00之間,台灣會進入福爾摩沙二號衛星之觀測視野。下圖即為衛星所拍攝的台灣夜間影像。﹙註:台灣當地時間,為UT所示之時刻再加8小時。﹚

 

image014

圖9-1﹑2004年11月11日,衛星所拍攝的台灣連續影像。

在各幅影像中,水平亮線的最上方一條,即為台灣西海岸之燈光。

亮線的左端為北方,右端為南方。

可看到台北、台中、以及高雄三個地區的燈光較明亮,其中又以人口密度最高的台北都會區為最。

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