第二十九卷 第一期 - 2015年四月二十四日 PDF
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火箭造成之電離層電子濃度衝擊波效應
林建宏1,2,*, 林佳廷1, 陳佳宏1, 劉正彥3,4, 孫楊軼3,5, 柿並義宏6, 松村充7, 陳威翰1, 劉會欣8, 饒瑞鈞1
1 國立成功大學地球科學系
2 國立成功大學地球動力系統研究中心
3 國立中央大學太空科學研究所
4 國家太空中心
5 美國科羅拉多大學環境科學合作研究所
6 日本高知工科大學系統工程學科
7 日本東京電氣大學太空科學與通訊工程中心
8 日本九州大學地球與行星科學學科
 
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同船在水面上移動時會造成水波紋一樣,當火箭飛過電離層時,同樣可能會對電離層電子濃度造成擾動的現象。我們利用地面上密集的全球衛星定位系統(Global Positioning System, GPS)觀測網資料,我們成功觀測發現,當人造火箭飛過時,電離層全電子含量(Total electron content, TEC)有類似水面衝擊波的電子濃度結構發生。本研究分析指出,不管是往東方發射的2009年北韓大浦洞2號飛彈,亦或是往南方發射的2013年南韓羅老號火箭,同樣可以觀測到電子濃度呈現V型的衝擊震波現象(如圖一)。

圖一、GPS-TEC隨時間變化圖。(a-f)是2009年北韓飛彈;(g-l)是2013年南韓火箭。

進一步分析電子濃度的擾動情形,沿著圖一中長型方框的方向,我們可以計算出火箭造成電子濃度擾動的傳播速度(如圖二)。由圖二可以看到衝擊波的週期介於100~600秒之間,並且以800~1,200 m/s的速度向火箭軌道兩側傳播。特別的是,在火箭通過20分鐘之後,可以發現到明顯的電子濃度擾動現象,其傳播速度跟火箭飛過當場造成的擾動速度相當接近,推測其源自於低層大氣往較大高度傳播之延遲波動對電離層產生之擾動。

圖二、GPSTEC擾動傳播速度圖。(a-b)是2009年北韓飛彈;(c-d)是2013年南韓火箭。
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