學術新聞

太空中的地震聲音 中大成果上國際頂尖期刊
記者會實況。石孟佳攝

 中央大學太空科學研究所劉正彥教授團隊研究921地震,發現巨大能量拍動了大氣,地震震波確實會傳到離地表三百公里的太空。利用GPS以地球物理學家的方法,從太空中可反推地表震動最劇烈之處,鎖定震央位置,證明了地震會引起太空中的「同震效應」。成果刊登在新一期的地球物理頂尖期刊《地球物理研究(Journal of Geophysical Research)》。

 劉正彥利用太空中的震動,根據太空中跳動時的發生時間、空間位置,利用地球物理學家的方式去尋找引起太空震動的源頭,所量測到震動源是在集集的東北方30公里處,恰恰是地面錯動最大之處。

 劉正彥也應用同樣的方法,鎖定了蘇門達臘海嘯的起源點,位於震央的西南方。其成果2006年發表後,在今年9月14日的Nature News被引述。其方法可以提早半小時到一小時預警,讓陸地上的人群能夠及早因應。

 過去太空科學家也看到了太空中的震動現象,但不知如何引起震動?震動從何而來?劉正彥於1996年開始從事地震的電離層震動研究,「距離地表300公里高的太空,可以感受到地震」,當他首度提出此構想時,學界說他「頭殼壞去,地震波怎可能傳去太空?!」

 劉正彥說,電離層約在離地表100公里到2萬公里,地震震動時,地表波動能量會拍動大氣,大氣層的擾動會有如同聲波一樣震動,向上傳波。由於大氣層空氣密度隨高度遞減,因此,低層大氣跟太空有如相互連結之粗繩與細繩(如馬鞭),地表附近大氣之震動就像人甩動馬鞭,手的甩動幅度不大,但是傳遞出去之波動,導致馬鞭末稍有大幅度的甩動。

 劉正彥說,由於地表空氣密度是太空中稀薄空氣的十億倍,根據能量守恆的原理,地震地表波動傳至太空時,能量不是被稀釋,而是會被放大萬倍以上。根據劉正彥估計,若地震時地表錯動8公尺,太空中則有80公里的跳動,強大的跳動會影響全球定位系統電波訊號之傳遞時間。此外,研究成果顯示,集集地震引起之地表大氣波動傳至太空約600-800秒,傳輸速度約為每秒700-900公尺。目前研究結果顯示,淺層地震規模5.6以上的地震即可在太空中量測到其引起之大氣震動。

瀏覽人次: 6045