技術摘記

2000-11-20 高空大氣閃電影像儀(ISUAL)全球觀測區域軌跡動態模擬

建立於 2010-12-17, 週五

高空大氣閃電影像儀(ISUAL)

全球觀測區域軌跡動態模擬

張名輝
成大高空大氣閃電影像儀科學團隊
國立成功大學物理系

在本文中﹐我們使用STK(Satellite Tools Kit, Analytical Graphics)電腦分析軟體,計算出福爾摩沙二號衛星上的科學酬載—高空大氣影像儀(ISUAL)的全球觀測區域動態模擬。

福爾摩沙二號衛星的軌道資料如下:

Parameter Mission Orbit
Duration Remainder of 5 Years
Altitude 891 Km
Inclination 98.99 deg
Mean Motion 14 rev/ day
Revisit Cycle/ Repeat Cycle 1 day


福爾摩沙二號衛星的科學任務目的有:

     1.   獲得紅色精靈(Red Sprites)的全球分佈資料

     2.   了解紅色精靈(Red Sprites)的動態演歷數據

     3.    分析紅色精靈(Red Sprites)在紫外線波段的頻譜

     4.    觀測大氣輝光及極光


 

為了節省動畫檔的大小,我們設定取樣的時間為5分鐘,每5分鐘存下一張衛星的運行的資料。
圖中之扇形區域為ISUAL的觀測區域,綠色線代表福爾摩沙二號衛星的運行軌道。
在圖中我們亦將陽光照射的情況顯示出來,我們以黃色的*代表太陽,並繪出日-夜交界線。由於任務的設定,ISUAL只能在夜間操作。ISUAL的全球觀測區域軌跡動態模擬如下圖:
(點選後可見動畫檔,約20MB)

20001120_fig1


為了分析ISUAL任務的運作狀況,我們必須了解ISUAL的觀測區域是否函蓋了全球紅色精靈發生頻率較高的區域。由於目前並沒有紅色精靈的全球分佈的資料,但由一般的觀測資料得知,紅色精靈常和閃電的產生有很大的關聯性。全球的閃電分佈資料可以在Lightning and Atmospheric Electricity at the GHCC以及NCSA網站中取得,因此,我們可以將福爾摩沙二號衛星的運行軌跡和全球的閃電分佈圖相加結合,以了解ISUAL觀測紅色精靈的運作情況。將ISUAL的全球觀測區域軌跡和1999年全球的閃電分佈圖結合之後,其動態模擬如下圖:
(點選後可見動畫檔,約12MB)


 20001120_mov2

由上圖可以看出,IUSAL的觀測區域函蓋了全球大部分閃電發生機率很高的區域,因此,我們可以推得,當ISUAL正常運作時應可以觀測到很多紅色精靈精的數據,並藉此數據可以得到紅色精靈的全球分佈資料,以供學界後續的研究。



 

 

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