技術摘記

Sprite99地面觀測記行

建立於 2010-12-13, 週一

摘要:

在國科會太空計畫室的支持下,成功大學物理系許瑞榮與蘇漢宗兩位老師,代表FORMOSAT-2高空大氣閃電儀團隊,前往美國亞利桑那州的基特峰 (Kitt Peak),參加為期一個月的Sprite99地面觀測。參與的目的在於取得第一手的sprite地面觀測經驗與數據,並對熟悉各種地面觀測儀器的優缺點。另外,也作為是否在台灣進行sprite地面觀測的先期研究。

這次的觀測任務,在觀測經驗的學習、儀器使用和儀器的評估方面,可以說是非常成功。但在觀測數據方面,由於這段期間亞利桑那州南部的天候不佳,基特峰觀測基地常下雨或籠罩在烏雲下,能夠觀測的天數不多,導致數據量並不多。但是Sprite99希望從兩個不同地點,對同一個sprite作同步觀測的任務目標,在這次任務已經達成。我們分別在七月二十七日、八月七日及八月十二日,取得兩地同步觀測的數據。尤其在八月七日,我們在理想的天候下,除了取得兩地同步觀測的數據,並利用望遠鏡頭記錄了sprite的細微結構。八月七日的數據,應能對sprite的研究有相當的幫助。

觀測地點與參與人員

因為sprite是雷雨雲和電離層間的放電現象之一,它通常由雲和地面間的閃電所觸發,所以sprite研究的地點是和閃電研究的理想地點相同。美國、亞利桑那州和新墨西哥州的南部,分別是Sonora沙漠和?沙漠的所在,在夏季的七-八月間,來自墨西灣熱而潮溼的空氣北移,和美國大陸冷而乾的空氣接觸,形成鋒面前緣。鋒面的氣流變得很不穩定,所造成的雷雨雲,常發生閃電和急劇的降雨。這段期間是亞利桑那州和新墨西哥州的Monsoon季節,雷雨交加而且大雨滂沱,是這一帶沙漠夏季的特殊天候。亞利桑那州南部的基特峰俯視Sonora沙漠,是Sprite99的觀測基地之一,另一個基地是新墨西州的Socorro。從這兩個基地可對由墨西哥灣上來的峰面作同步觀測,基特峰基地和Socorro基地間的距離大約是400公里,圖一為這兩個基地的大致位置圖。

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圖一、Sprite99的觀測基地:亞利桑那州 (Arizona, AZ) 的基特峰(Kitt Peak)及新墨西哥州 (New Mexico, NM) 的Socorro,兩者間的距離是400公里。

這兩個基地的觀測人員和參與觀測期間如下:

(1) 基特峰 (Kitt Peak, Arizona):

UCB : Steve Mende (08/09 – 08/13)
Lockheed : Rick Rairden (07/14 – 07/20)
成功大學:蘇漢宗、許瑞榮 (07/15 – 08/14)
Danish Meterological Institute : Torsten Neubert (08/09 – 08/17), Thomas Allin (07/16 – 08/17)

(2) Socorro, New Mexico:

Stanford University : Elizabeth Gerken, Timothy Chevalier (07/10 – 08/31)

在國科會太空計畫室的支持下,成功大學物理系許瑞榮與蘇漢宗兩位老師,代表FORMOSAT-2上大氣層閃電儀團隊,參加Sprite99為期一個月的地面觀測,我們參加的是Steve Mende博士(UCB)所負責的基特峰觀測地點。Sprite99的目標很單純,主要想要從兩個不同的觀測地點,對同一個sprite作觀測,並作出sprite發生位置的精確定位,再配合美國閃電偵測系統的數據,找出產生sprite的向下閃電。而從不同方向看同一個sprite,可能可以建構出sprite的立體形狀。

對成大高大氣閃電儀團隊來說,我們除了達成這次觀測的目標之外,更希望能過親身的體認地面觀測的困難和考量,以獲得實做經驗。雖然我們計畫從太空觀測sprite,但有第一手的地面觀測經驗,對本計畫來說,絕對有正面的幫助。除此之外,這次的觀測經驗,也可以看成是否在台灣作地面觀測的前期研究。

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