日食引發超音速音爆「艏震波」 中央大學太空所劉正彥教授團隊首次發現

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2018/01/11 蕃新聞

 【大成報記者羅蔚舟/桃園報導】 

去(2017)年8月21日飛越美洲之日全食,除獲全球最多NASA網友147萬人按讚之外,中央大學太空所劉正彥教授團隊也把握此千載難逢的機會,發現日全食之超音速月影,在離地表300公里的太空電離層中引起音爆,形成前所未見的音爆「艏震波」,為全世界第一次發現。這項卓越成果刊載在最新一期國際期刊《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)。 
 
早在2009年7月22日發生在東亞的日全食,劉正彥團隊就很幸運地在大氣層中首次看見月影引發重力波之「艏震波」,他形容這是「狹縫中的觀測」,因當時行經日本與台灣的區域較,小地面GPS接收機較少,較不易大規模和長期詳細觀測,但突破性之成果依然受到全球很大的關注,除刊載在《地球物理研究通訊》期刊之外,還吸引Discovery等八家媒體與雜誌報導。 
 
這回發生在美西時間2017年8月21日上午9時30分之日全食,超音速月影始於美國奧勒岡州向東行經整美國引發,並直接在北美電離層中產生音爆艏震波。因月影和電離層全電子含量中之艏震波完全沒有時間延遲,證實此一結果確實為首次發現之音爆證據。 
 
劉正彥說,所謂的「艏震波」,故名思義,就是船隻在前進時,船頭會頂起浪花並於其兩側引起整齊之弓(或V)型波浪。早在1970年代,科學家就大膽預測日食月影會產生「艏震波」,但苦無實證,當時科學家還用日冕儀配合各種地磁計,氣壓計,雷達等觀測,都無法看到。沒想到在等了四、五十年之後,終於在2009年初次看到「艏震波」此一科學家夢寐以求的自然科學現象,而2017年更發現超音速音爆「艏震波」,令人非常興奮! 
 
劉正彥教授團隊利用美國2200個全球導航衛星系統(GNSS)地面接收機記錄,建構由兩萬餘個全電子含量所組成之高時空解析度影像,觀察到2017年日食對太空中電離層之影響。發現日食之月影,猶如一艘超音速戰艦,以每秒1100-700公尺的速度,疾駛於美國大陸之太空之中,在電離層中引起音爆,形成類似V型的大波紋向兩邊劃開,畫面相當壯觀可貴。 
 
劉正彥打趣地說,以往人們說「見影開槍」,指的是虛幻不實,捕風捉影,但在日食月影在大空中所造成的影響,完全「係金ㄟ」。因月的影子冷卻,使得空氣密度加大,並形成了大氣柱,就像一條竹桿子用力(或一艘快艇)劃過湖水,使湖面產生V型大波紋。劉正彥說,這就是科學的迷人之處,自然界之真理不僅完全相通且不容違背。 
 
劉正彥指出,2017年的日食音爆艏震波,因為所產生的電離層電子密度擾動較小,不致於對民生通訊,定位,導航產生太大的影響。但對日食月影的現象和變化,還是相當有趣的科學議題,至於對地球大氣層和太空環境可能產生多少的擾亂,仍值得持續研究與關注。 
 
原文轉載自【2018-01-11/蕃新聞】 

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