媒體報導

2001-05-02 台灣首次拍攝到的紅色精靈

建立於 2010-11-18, 週四

國立成功大學 物理學系

中華二號衛星「高空大氣閃電影像儀」酬載計畫

紅色精靈地面觀測新聞稿_2001_05_02


成功大學物理系「高空大氣閃電影像儀」(Imager of Sprite : Upper Atmosphere Lightning,簡稱為ISUAL) 太空計畫科學團隊,4月30日晚間在氣象局阿里山工作站從事紅色精靈觀測時,在往大陸的福建、廣東方向,約600公里遠處的一個雷雨系統,(見附圖一),以高感度的黑白CCD攝影機拍攝得十多個紅色精靈的影像。附圖二便是其中的一個明顯事件,圖中兩條蘿蔔狀的亮光便是紅色精靈。這一系列的影像,可說是在台灣拍攝的第一批清晰的紅色精靈影像。這些紅色精靈是發上在約600公里遠處雷雨雲的上空,紅色精靈發生的瞬間,連阿里山的夜空也為之一亮。

這一批紅色精靈影像,是由成功大學物理系副教授蘇漢宗及軟體工程師章展誥所拍攝的。觀測團隊的其他成員還包括物理系教授許瑞榮,博士後研究員陳炳志博士,助理李宜蓁,以及大四學生陳小芳與陳秋雯。所用的儀器有Sigma 20mm, f/1.8廣角鏡頭,Watec的WAT-902H微光CCD以及SONY DCR-PC5 DV數位錄影機。

所謂的紅色精靈是一種伴隨著雷雨所產生的高空大氣放電現象。它通常發生在雷雨雲層頂離地面約50~90公里的高空。其上半部為紅色,底部則漸漸轉變為藍色,其寬度約5~10公里,可持續約數十毫秒的時間。由於,事件是發生在雷雨雲的上空,觀測時都會選擇在二百至八百公里遠處的雷雨雲作為觀測對象,而且為了避免大氣造成的干擾,觀測地點也都會選擇在高山上,如此就可以遠觀雲層頂上的大氣放電現象。每一次觀測時,都必須在觀測地點是天氣非常晴朗,但遠方卻有雷雨系統的時候,才能觀測到好的紅色精靈的現象,可見觀測的困難度是相當高的。在此之前我們曾在中央大學鹿林山天文台經做過三次觀測,並無所獲;直到4月28日,才由蘇漢宗教授帶領陳小芳與陳秋雯兩位同學這一次才觀測得數個紅色精靈的事件,但是由於影像品質並不理想,因此在4月30日蘇漢宗教授與章展誥先生再度前往阿里山氣象站從事觀測,終於在5月1日零時起才開始觀測到這一系列清晰的紅色精靈事件。台灣地區的紅色精靈觀測計畫正陸續展開中,相信在不久的我們將來會收集到更多且品質更好的紅色精靈影像,從事科學分析以期能對紅色精靈的物理機制有更進一步的瞭解。

ISUAL太空計畫是中華二號衛星的科學酬載。中華二號衛星是一顆低軌道太陽同步衛星,它的軌道高度約891公里,傾斜角約99度。主要的酬載任務利用遙測酬載儀器(Remote Sensing Instrument, RSI)對台灣陸地及海域進行近即時之大氣、海洋及陸地進行遙測,以獲取可應用在土地利用、災害評估、農林環境、環境污染狀況監控等方面,及科學實驗研究的資料。而ISUAL太空計劃的主要科學目標為:(1)確定高空大氣閃電(紅色精靈)的動態演歷及頻譜變化以解開高空大氣閃電發生之謎。(2)以紫外線波段來探索高空大氣閃電中的未知現象。(3) 確認高空大氣閃電時大氣的離子化程度,以了解在地球上的高能量γ-ray是如何產生的。(4)建立高空大氣閃電、大氣輝光及極光的全球分佈情形的數據資料庫。另外的技術目標是:建立太空級光學測量儀器及科學酬載規畫、設計、組裝、測試與系統整合的能力。其中包括設立科學酬載發展實驗室、科學酬載測試實驗室、科學數據處理與資料分送中心。

「紅色精靈」研究團隊是在太空計畫室主任李羅權教授的督導之下,由計劃總主持人成功大學物理系陳志隆教授(負責酬載發展部分)率領的「成大團隊」負責科學籌載的發展、測試與系統整合,並建立資料中心與科學探索團隊。「成大團隊」的成員包括有成大物理系陳志隆(負責酬載發展部分),許瑞榮(負責科學探索部分),蘇漢宗(負責數據中心部分),蔡錦俊(負責酬載測試部分)等四位教授,以及遠東技術學院助教授張名輝。另外,尚有由中央大學倪簡白教授與葉永烜教授所組成的「中大團隊」,以及由陳至信博士與張勝聰博士所組成的「精密儀器中心團隊」協同執行整個計劃。國外的合作團隊主要有美國加州大學柏克萊分校太空科學實驗室( Univ. of California, Berkeley; Space Science Laboratory ) S. Mende教授所領導的「UCB團隊」;日本東北大學(Tohoku University) H. Fukunishi教授所率領的「TU團隊」。目前,有關紅色精靈研究的背景知識與整個計劃的執行情形都已紛紛上網,網址為( http://sprite.phys.ncku.edu.tw )。將來會定期地繼續充實網頁的內容。可預期效益為:(1)提昇我國太空物理研究的世界地位。(2)建立我國太空光學量測儀器與科學酬載的設計、組裝、測試及系統整合能力。(3)科學酬載的技術可衍生作為民生所用,也可促進科學研究的進步。

由於紅色精靈的地面觀測可配合未來中華二號衛星作同步觀測,用以做相干校正。因此,整個紅色精靈的觀測計畫將會在中央大學鹿林山天文台與阿里山氣象站建立觀測據點,從事長期的紅色精靈觀測。在此,感謝中央氣象局與中央大學天文所提供的協助,尤其是阿里山氣象站陳釘相主任的大力幫忙。另外,也要感謝林務局的協助,允許我們可以直證通行阿里山森林遊樂區與管制哨。

▲圖一,圖中紅色圓圈內的雷雨系統,便是5月1日所看到的紅色精靈事件的發生處。

▲圖二、發生在2001年5月1日凌晨00:42:44的紅色精靈事件。

▲圖三、發生在2001年5月1日凌晨的紅色精靈事件 (動畫,播放速度1/30秒)。

▲圖四、發生在2001年5月1日凌晨的紅色精靈事件 (動畫,播放速度1/30秒)。

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