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Space Weather ( 太空天氣 )

Space Weather ( 太空天氣 ). 太空天氣 ( space weather ) 影響太空中或地面上之科技設施以及人類生活與健康的太空環境因素之變化。 涵蓋的空間範圍從太陽 ( sun ) 經由行星際空間的太陽風 ( solar wind ) ，一直到地球的磁層 ( magnetosphere ) 、電離層 ( ionosphere ) 及熱氣層 ( thermosphere ) 等。 著重於太陽對地球的各種物理作用，也稱為日地物理學 ( solar-terrestrial physics ) 。

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Space Weather ( 太空天氣 )

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Presentation Transcript

  1. Space Weather (太空天氣) 太空天氣(space weather) 影響太空中或地面上之科技設施以及人類生活與健康的太空環境因素之變化。 涵蓋的空間範圍從太陽(sun)經由行星際空間的太陽風(solar wind)，一直到地球的磁層(magnetosphere)、電離層(ionosphere)及熱氣層(thermosphere)等。 著重於太陽對地球的各種物理作用，也稱為日地物理學(solar-terrestrial physics)。 "一般天氣" 乃指地球大氣層(主要是對流層)的溫度、降水與日照等相關的現象變化。

  2. 太空環境空間 (courtesy of Windows to the Universe, at http://www.windows.ucar.edu/ at the UCAR)

  3. 中性大氣剖面圖 (此圖取自中央氣象局網站)

  4. 一般天氣預報內容 • 天氣概況、最高最低氣溫及降雨機率 • 風向、風力、浪高、天氣概況 • 颱風警報 • 突變天氣特報

  5. Space Science(太空科學) 天文科學 主要是藉由望遠鏡來觀測宇宙各種星體以及星體演化過程 。 太空科學 以人造衛星與太空飛船實地測量太空中的物理參數，其研究範圍大致與觀測飛船可到達觀測的距離有關，目前太空船飛行最遠的距離已達太陽系邊界附近(150~200AU, AU為天文單位)，所以太空科學主要專注於我們太陽系裡的太陽、地球、其他行星，以及行星際空間的各種物理現象。

  6. 太空科學的研究範疇 (courtesy of Windows to the Universe, at http://www.windows.ucar.edu/ at the UCAR)

  7. 國際日地物理聯合計畫

  8. 我國太空科技的發展 • 1991年10月，依行政院核定之十五年「國家太空科技發展長程計畫」(第一期計畫)設立太空計畫室籌備處，作為我國太空計畫的執行單位，並藉由太空計畫室業務組織的推展，建立國內大型高科技系統整合能力，以奠定我國太空科技發展之基礎，並塑造未來在國際太空市場及應用產業上有利之競爭資源。 • 「第二期國家太空科技發展長程計畫」於2002年12月經國科會委員會議審議通過，全程計畫15年，期限為2004年至2018年。「第二期太空科技長程計畫」將延續第一期太空科技計畫成果，策重國家需求，以執行衛星計畫為主軸，推動學術研究及產業發展，全面提升我國太空科技發展能量，開創產業附加價值。 • 2003年國科會成立財團法人國家實驗研究院，國家太空計畫室改隸其管轄。由於太空計畫室已累積建立我國太空科技發展體系與基礎建設，及成熟的太空科技能力，為台灣太空科技整合中心，因此自2005年4月1日起更名為國家太空中心。

  9. 我國太空計畫的發展 • 福爾摩沙衛星一號 • 福爾摩沙衛星二號 • 福爾摩沙衛星三號 • 探空火箭研發計畫 • 其他計畫

  10. 福爾摩沙衛星一號 • 福爾摩沙衛星一號為一枚低軌道的科學實驗衛星，1999 年1月27日順利發射升空後，進入與赤道傾斜35度、距地球表面600公里的低軌道飛行，約97分鐘繞行地球一周，每日約六次對國內接收站傳輸所收集到的資料。 • 主要的任務包括進行電離層電漿電動效應測量、海洋水色照相、及 Ka 頻段通訊實驗等三項科學實驗，利用衛星每日收集到之酬載遙測資料，分送給國內的科學團隊及國內外研究機構從事科學實驗。2004年6月17日功成身退。 電離層特性研究方面，了解台灣周圍上空的電離層結構，以提供影響無線電通訊的重要訊息。 海洋水色研究方面，提供海洋相關領域之實驗資料，作為環境、漁業、工商業及學術界實用及理論研究的根據。 Ka 頻段通訊實驗方面，進行台灣地區 Ka 頻段低速率、高速率及雨衰減通訊實驗，並且將進一步做安全通訊實驗，以增強我國通訊系統能力。

  11. 台灣附近海水之海洋水色影像

  12. 於2000年7月15-16日期間，當過去十年最大的磁爆事件─巴斯底日事件發生時，福爾摩沙衛星一號在巴西上空地磁較弱地帶，即南大西洋異常區，曾量測到大型離子洞。福爾摩沙衛星一號沿軌道六次經過該區取得之IPEI資料，經組合後展示該離子洞之3-D結構。

  13. 福爾摩沙衛星一號裝載之IPEI酬載量測電離層氣泡影響。福爾摩沙衛星一號裝載之IPEI酬載量測電離層氣泡影響。 電離層氣泡會影響衛星與地面天線之間的通訊。

  14. 福爾摩沙衛星二號 • 由國家太空中心規劃之我國自主擁有的第一枚遙測衛星 「 福爾摩沙衛星二號」 於 2004年5月21日成功發射，進入距地球表面891公里的太陽同步軌道飛行。 • 福衛二號之任務係對台灣及全球陸地及海域進行近實時之遙測作業，它在白晝地區拍攝的影像資料可應用於國土規劃、資源探勘、環境保護、防災救災 …等。 • 當衛星運行到黑夜地區(eclipse)時，進行對高層大氣象向上閃電之自然現象科學觀測，觀測結果提供做為科學實驗研究。因此，福爾摩沙二號之任務係兼具“遙測”與“科學”兩大任務。

  15. 中正紀念堂影像(解析度2米)

  16. 各種高空短暫發光現象的示意圖

  17. 福爾摩沙衛星三號 • 由國家太空中心與美方的美國大學大氣研究聯盟(University Corporation for Atmospheric Research, 簡稱UCAR)共同合作執行，以建立全球大氣即時觀測網之先進技術發展計畫，又稱之為「氣象、電離層及氣候之衛星星系觀測系統」(Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate)，簡稱為FORMOSAT-3/COSMIC計畫。 • 本計畫預定一次發射六顆微衛星，分佈於地球表面 700~800 公里高之不同軌道中，分別圍繞著地球運轉，組成涵蓋全球的低軌道微衛星星系來接收美國 24 顆全球定位衛星 (GPS) 所發出的訊號。觀測範圍涵蓋全球大氣層及電離層，每天提供全球平均 2500 點的輸入資料值。這些資料均勻分佈於全球上空，且約每三小時可完成全球氣象資料蒐集及計算分析，約每 90 分鐘更新一次。 • 此計畫完成後，不僅提高氣象預報更新的頻率，使氣象報告具有實際的效益外，本系統亦可用於長時間之氣候變遷現象之研究、對電離層進行動態監測、進行全球太空天氣之預報、和提供地球重力研究等相關科學研究

  18. 六顆微衛星結構與其運行軌道示意圖

  19. 福爾摩沙衛星三號科學任務工作原理示意圖

  20. 探空火箭研發計畫 • 台灣探空火箭研發計畫，緣起自1997年由國家太空中心負責支援開發探空火箭技術，至2003年之間共發射三枚探空火箭。 • 為配合第二期國家太空科技發展長程計畫計成立探空火箭科學實驗計畫，全程計畫執行期限自2004年1月起至2018年12月止總共15年，預計發射10~15枚探空火箭。 探空火箭是用來彌補探空氣球與衛星探測太空之不足，50km以內的地球大氣層屬於探空氣球探測的範圍，300 km以外之太空的探測任務多由人造衛星來執行，而50km到300 km間的太空探測則由探空火箭來擔綱。

  21. 其他計畫 • 蕃薯號衛星是每邊十公分的正立方體衛星，重量僅857公克，任務壽命為一個月，設計壽命為兩個月，預計軌道高度為600~650公里。衛星的科學儀器為應用微機電技術發展的微光譜儀，此儀器可以量測大氣層對太陽可見光譜的散射量，以進行大氣成分分析的實驗 • 由諾貝爾獎得主丁肇中院士所主持的AMS-02計畫主要在太空中尋找暗物質、失落物質及反物質存在的證據。AMS-02實驗儀器將於2008年5月由太空梭送入國際太空站中。 • 其他任務型與專案型計畫

  22. 反物質磁譜儀二號(AMS-02)實驗研究計畫，NSPO負責儀器電子反物質磁譜儀二號(AMS-02)實驗研究計畫，NSPO負責儀器電子 元件熱分析及測試；並支援儀器熱控系統設計工作。

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