新聞稿

新聞稿 (2003.06.26)

成功大學紅色精靈研究團隊科學成果刊登於頂尖期刊「自然」

在過去的十年之中，從太空梭、飛機、和地面進行的觀測發現，雷雨雲的上空並不如想像中的平靜，發現了稱為紅色精靈、藍色噴流等高空放電和發光現象。到最近為止，這些高空閃電對地球大氣環境有何影響還有待確定，在由雲對地閃電、大氣、和地球所組成的大域電路中所扮演的角色也有待釐清。

美國阿拉斯加大學Sentman教授等人，1994年在飛機上拍到的紅色精靈

美國阿拉斯加大學Wescott教授等人，1994年在飛機上拍到的藍色噴流

以成功大學物理系成員為主體的「高空大氣閃電影像儀」團隊，也稱為「紅色精靈研究團隊」，負責今年十月要發射昇空的中華衛星二號閃電儀科學酬載的操作，並負責衛星數據的接收、分析和分送等工作。任務目標是使用搭載在華衛二號上的「閃電儀」，探索雷雨系統上空的高空閃電現象。希望能對高空閃電的研究作出重要的貢獻，並增進人類對所居住環境的了解。

中華衛星二號，平台左下角落的三套儀器即為高空閃電影像儀

自2001年起，紅色精靈研究團隊為了累積對高空閃電的研究經驗，了解台灣附近地區高空閃電事件的出現頻率和特性，每年的五月至九月的夏季期間，團隊的成員視天候狀況和雷雨系統的位置，選擇在阿里山氣象站、中大鹿林前山天文台、或聯勤鵝鑾鼻活動中心等基地，從事高空閃電現象的觀測工作。在2001年5月，率先發現了亞洲大陸上空的紅色精靈，緊接著，又觀測到海洋上空的紅色精靈事件。並發現大陸型的紅色精靈大多成群出現，而海洋型紅色精靈則以單根出現的機會較高。讓高空閃電研究學界，首次注意到海洋和大陸上空的高空閃電特性有所不同，並將高空閃電的研究重心轉移到海洋型高空閃電。

成大物理系紅色精靈研究團隊在2001年記錄的陸地型紅色精靈事件，陸塊上空的紅色精靈通常成群出現

成大紅色精靈研究團隊在2001年記錄的海洋型紅色精靈事件，海洋上空的紅色精靈通常以單根形式出現

在2002年的觀測季裡，成功大學物理系「紅色精靈研究團隊」7月22日在鵝鑾鼻進行觀測時，記錄到呂宋島西方海域一個雷雨系統和高層大氣之間的五個巨大噴流，這些噴流起源自十六公里高的雲頂，一直延伸到九十公里的高空。這種特殊的自然現象，全世界的科學家到目前為止只記錄到六例，因此在發現的當時，起國內民眾很高的興趣。經過仔細的分析後，成大團隊發現這種型態介於紅色精靈和藍色噴流之間的事件，應是一種新的高空閃電種類。巨大噴流聯結雲頂和位在九十公里處的電離層，並發出很低頻的電波訊號，顯示它是雷雨雲和電離層之間的閃電，也是一般常見的雷雨雲與地面之間閃電的反例。此外，一般的雲對地閃電活動，主要的效應之一是維持電離層和地面之間的數十萬伏特電壓。而此一高空巨大電壓會在遠處晴天區域以擴散電流的形式向下傳送電荷，完成大域電路的迴路。但這些巨大噴流的作用恰好相反，它們會在發生的地點讓大域電路產生短路，降低電離層和地面之間電壓差。因此，證實了巨大噴流和紅色精靈都是大域電路的新環結，對地球環境有相當的影響。由於成大物理系「紅色精靈研究團隊」這項成果深具突破性，其論文已為頂尖科學期?之一的「自然」(Nature)所接受，並將在6月26日刊登。

成大團隊在2002年7月22日所記錄的樹狀(左)與蘿蔔狀(右)巨大噴流。噴流頂端寬度約有40公里，噴流發光體所佔的體積有三萬立方公里，相當於一百億座大型游泳池的容積。

中華衛星二號「高空大氣閃電影像儀」酬載計畫是一項由國內團隊主導的國際研究計畫，國外的合作伙伴包括美國加州大學伯克萊分校及日本東北大學。國內團隊由成功大學物理系許瑞榮教授領導，團隊成員有成大物理系蘇漢宗教授、陳炳志博士，交通大學光電所陳志隆教授，中央大學倪簡白教授，及遠東技術學院張名輝教授。另外，成大紅色精靈觀測團隊除了許瑞榮教授、蘇漢宗教授及陳炳志博士外，其他成員還包括工程師黃天祥、郭政靈、助理章展誥、王璽鈞、博士生王雲慶、大學部學生蕭文珊、王文淵等。