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地面觀測影像集錦

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建立於 2010-10-12, 週二 最近更新於 2010-12-23, 週四 作者 Administrator

           

ISUAL科學團隊自2001年起,截至目前﹙2006年底﹚為止,共從事了189回高空閃電的地面觀測,獲得事件的則有66回,總計775個事件。團隊從事觀測的地點,包括鹿林山天文台、阿里山氣象站、墾丁、蘭嶼、以及成功大學校區內。
由觀測所獲得的資料,可將高空閃電分為以下幾種類型:紅色精靈、精靈暈盤、淘氣精靈、藍色噴流、以及巨大噴流。不同類型的高空閃電,亦可能同時出現。

以下依高空閃電之類型,自本團隊的地面觀測成果中,選出較具代表性的事件,經由數位上色處理,敬請各位欣賞。

一﹑紅色精靈  sprite

在高空閃電的地面觀測結果中,紅色精靈為數量最多的類型,約佔總事件數79%,其形態可由外觀及數目分類。以外觀而言,大致分為兩種:外形呈長條狀,有時下方帶有亮點者,如圖1-1至圖1-3,稱為「柱狀」。可說是形態最單純的一種紅色精靈。它的長度平均為10公里。另一種則稱為「蘿蔔狀」,顧名思義,其外觀如同蘿蔔,如圖1-4至圖1-7。其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。就數量而言,若一次出現數根紅色精靈,稱為「成群」,如圖1-2與圖1-3,皆為「成群柱狀」的紅色精靈,而圖1-6與圖1-7,則為「成群蘿蔔狀」紅色精靈。若一次只出現單根,則稱「單一」或「單根」,如圖1-1即為「單一柱狀」的紅色精靈。


有時在短短一百毫秒﹙100 milliseconds﹚之內,會連續出現好幾個紅色精靈。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,因此將這種動態現象稱為「dancing」。圖1-8與圖1-9即為dancing的範例。此兩圖已經過影像處理,將所有dancing的紅色精靈影像疊加在一起。實際所見各事件出現的順序與位置,可參閱此兩圖下方之動畫檔。

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圖1-1﹑2003年7月18日13:25:12 UT,使用50mm f/1.4鏡頭,於墾丁所觀測到的單一柱狀紅色精靈。引發此紅色精靈的雷雨系統,位於呂宋島西南方海面上。

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圖1-2﹑2002年7月26日13:22:23 UT,所拍攝的成群柱狀紅色精靈。觀測方向為方位角315度,仰角11度,地點為成功大學安南校區。此事件由位於福建上空的雷雨系統所引發。本影像以50mm f/1.4鏡頭拍攝。

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圖1-3﹑2006年7月7日13:16:35 UT,以12mm f/1.2鏡頭,於鹿林山天文台,所攝得之成群柱狀紅色精靈。觀測方向為方位角307度,仰角11度,目標為位於福建沿海之雷雨系統。

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圖1-4﹑2003年6月27日12:14:56 UT,於墾丁所拍攝的紅色精靈。其形態為單一的蘿蔔狀,由呂宋島上空的雷雨系統所產生。本圖以20mm f/1.8鏡頭拍攝,觀測之方位角為182度,仰角為6度。

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圖1-5﹑2004年5月13日15:27:36 UT,以8mm f/1.2鏡頭所拍攝的單一蘿蔔狀紅色精靈。觀測地點為鹿林山天文台,觀測方位角為65度,仰角為18度,目標為台灣東部沿海的雷雨系統。

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圖1-6﹑2004年5月13日15:37:44 UT,於鹿林山天文台,利用8mm f/1.2鏡頭,所攝得的成群蘿蔔狀紅色精靈。此事件由台灣東部沿海的雷雨系統所引發。觀測的方向為方位角75度,仰角18度。

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圖1-7﹑2004年8月3日12:01:54 UT,所拍攝的成群蘿蔔狀紅色精靈。觀測地點為墾丁,使用鏡頭為20mm f/1.8。以方位角291度,仰角7度,觀測福建、廣東沿海的雷雨系統。畫面下方的屋簷及右下角之屋頂,皆為聯勤鵝鑾鼻活動中心之建築物。

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圖1-8﹑2006年7月7日13:22:00 UT,於鹿林山天文台所觀測到的dancing紅色精靈。出現的事件類型,從成群柱狀到蘿蔔狀都有。本圖已將所有事件之影像疊加處理,曝光時間相當於0.4秒。使用的鏡頭為12mm f/1.2,觀測方向為方位角317度,仰角10度。引發紅色精靈的雷雨系統,位於福建沿海。畫面左下方為天文台之八角屋頂。

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圖1-9﹑2006年7月7日13:31:37 UT,所觀測到的dancing紅色精靈。觀測地點為鹿林山天文台,觀測方向為方位角319度,仰角10度,使用的鏡頭為12mm f/1.2。紅色精靈的類型包含成群柱狀、蘿蔔狀、以及成群蘿蔔狀,由位於福建沿海的閃電所引發。本圖已將所有事件之影像疊加處理,曝光時間相當於0.4秒。

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。在地面觀測所獲得的資料中,常與紅色精靈一同出現,單獨出現的數量較少。

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圖2-1﹑2003年8月8日14:27:05 UT,使用8mm f/1.2鏡頭,所觀測到的精靈暈盤。觀測方位角為105度,仰角為8度,目標為台灣東南東方海面上,距離四百公里的雷雨系統。觀測地點為墾丁。畫面下方的屋簷為聯勤鵝鑾鼻活動中心之建築。

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,如圖3-1與圖3-2。另一種則為中央呈實心的圓盤,如圖3-3。

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圖3-1﹑2002年7月22日12:33:42 UT,於墾丁所攝得的淘氣精靈。觀測方向為方位角204度,仰角7度。本影像以20mm f/1.8鏡頭拍攝,可明顯看出其形態為中央有空洞的環狀。此淘氣精靈由呂宋島西方海面上的雷雨系統所引發。

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圖3-2﹑2003年8月8日16:14:40 UT,由台灣東南東方海面上,距離四百公里的雷雨系統,所引發的淘氣精靈。其形態為中央有空洞的環狀。觀測地點為墾丁,方向為方位角105度,仰角8度,使用8mm f/1.2鏡頭。畫面右下角較亮的區域,為墾丁市街的燈光。下方的屋簷則為聯勤鵝鑾鼻活動中心之建築物。

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圖3-3﹑2003年8月8日15:56:09 UT,以8mm f/1.2鏡頭所攝之淘氣精靈,其形態呈實心圓盤狀。觀測方位角105度,仰角8度,目標為台灣東南東方海面上,距離四百公里的雷雨系統。觀測地點為墾丁。畫面下方為聯勤鵝鑾鼻活動中心之建築物屋簷。右下角較亮的區域,則為墾丁市街的燈光。

四﹑紅色精靈+精靈暈盤  sprite+halo

圖4-1與圖4-2,為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。

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圖4-1﹑2003年7月6日17:17:39 UT,使用20mm f/1.8鏡頭,於墾丁所拍攝的紅色精靈與精靈暈盤。紅色精靈主要為成群蘿蔔狀,但含有較小且發育不完全的紅色精靈。觀測方向為方位角137度,仰角5度,目標為呂宋島東方海面上的雷雨系統。

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圖4-2﹑2004年6月18日16:56:18 UT,由上海上空的雷雨系統,所引發的紅色精靈及精靈暈盤。紅色精靈為成群蘿蔔狀,但結構發展較不完整。本影像以50mm f/1.4鏡頭所攝,觀測之方位角為330度,仰角為3度,地點為鹿林山天文台。

五﹑精靈暈盤+淘氣精靈  halo+elves

圖5-1為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。

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圖5-1﹑2003年8月27日18:31:30 UT,同時出現的精靈暈盤與淘氣精靈。淘氣精靈為中央有空洞的環狀,精靈暈盤則位於此空洞的下方,亮度較高。畫面最下方較亮的區域為閃電,黑色突起則為雲層。產生本事件的雷雨系統,位於呂宋島東北海面。觀測地點為墾丁,攝影用鏡頭為20mm f/1.8,觀測方位角170度,仰角6.5度。

六﹑紅色精靈+精靈暈盤+淘氣精靈  sprite+halo+elves

圖6-1的影像中,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。此種事件,在六年將近八百筆的觀測資料中,僅有三個,相當少見。

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圖6-1﹑2006年8月15日14:29:54 UT,使用12mm f/1.2鏡頭,於墾丁所觀測到的事件,其右端有一部份在視野之外。本事件同時出現紅色精靈、精靈暈盤、以及淘氣精靈。紅色精靈之類型為成群,但結構發展較不完整。紅色精靈頂部較亮的盤狀,為精靈暈盤。淘氣精靈則為精靈暈盤上方,大型的明亮環狀區域。它的前方有少許薄雲遮蓋。本事件由位於福建上空的雷雨系統所引發。觀測方位角325度,仰角6度。

七﹑藍色噴流  blue jet

藍色噴流發生的高度在大氣層中40公里以下,它發出藍色波段的光並向上噴射,故由此命名。由於藍光波段不易穿過厚重的大氣層底部,因此較難觀測。

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圖7-1﹑2006年7月7日13:39:08 UT,於鹿林山天文台,以50mm f/1.4鏡頭,所觀測到的藍色噴流。觀測方向為方位角319度,仰角10度,觀測目標為福建沿海的雷雨系統。

八﹑巨大噴流  gigantic jet

圖8-1 與圖8-2為巨大噴流,是雲頂與電離層間的放電現象之一。它和另一種高空放電現象「紅色精靈」,有相當大的差別。除了它的顏色是藍色之外,巨大噴流持續發光的平均時間約0.3秒,比紅色精靈要長約20倍。另外,巨大噴流可以很明顯地看出發光的噴流從雲層中向高空噴出,與紅色精靈是在高空發光,沒有噴射現象,完全不同。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。本團隊首先在2002年7月22日,於墾丁攝得6個巨大噴流,但其中有一個較遠較小,難以進一步分析。之後,分別在2004年6月19日凌晨,於鹿林山攝得1個事件;2006年5月22日,於成功大學攝得2個事件。

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圖8-1﹑2002年7月22日 14:20:01 UT,以20mm f/1.8鏡頭,所攝得之巨大噴流連續影像,每幅的時間差為1/60秒。觀測地點為墾丁,影像最下方的波浪狀突起,為聯勤鵝鑾鼻活動中心之屋簷。觀測方位角196度,仰角6度。此巨大噴流由呂宋島西方海域,距墾丁約500公里的雷雨系統所產生。此雷雨系統除本事件外,還引發了另外四個巨大噴流。

動畫 檔名 fig8-1.avi

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圖8-2﹑2006年5月22日15:05:49 UT,於成功大學物理二館頂樓,所攝得的巨大噴流連續影像,每幅的時間差為1/60秒,使用鏡頭為12mm f/1.2。觀測方向為方位角63度,仰角14度。圖中的建築物為化工系館。本事件由宜蘭、花蓮沿海,距台南約250公里的雷雨系統所引發。此系統並產生另一個巨大噴流事件。

   

 

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