630 0奈米波段大氣輝光觀測與模擬在太陽極小期

  • 鄭 瑞億

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

地球夜側除了月光、星光和高緯度極光之外,在中低緯度還存在?多波段大氣輝光(Nightglow),其中以630 0奈米波段之紅光生命週期最長,最容易觀測,為了瞭解中性風場(Neutral wind)與溫度異常對電離層的變化,我們利用630 0奈米波段大氣輝光在午夜時全球性的觀測,並同時搭配模擬進行驗證,期望藉由福衛二號與模擬之間的差異,釐清並確認前行研究尚未能解釋的物理機制。 本篇論文利用福衛二號(FORMOSAT-2)上所搭載的科學儀器高空大氣閃電影像儀(ISUAL),在中低緯度地區觀測夜間之大氣輝光資料,分析630 0奈米波段之大氣輝光在2006年至2008年完整兩年資訊,此期間為太陽極小期,意即地球電離層受到太陽活動影響比較小,處於平靜狀態。當福衛二號飛入地球夜側約為當地時間23:00,本研究分別探討三個不同經度區域內630 0奈米波段輝光發光強度與峰值分佈的季節性變化,此三個不同經度區域分別為磁赤道與地理赤道重疊、磁赤道位於地理赤道北邊、磁赤道位於地理赤道南邊,觀測輝光在三個不同經度區域上是否受到地磁的影響,整體資料以一個月份為單位;在三個不同經度區域內季節性變化上,630 0奈米波段輝光強度皆呈現於春秋季節均勻較強,在夏冬季節不均勻較弱,在北半球春天最強,於北半球夏天時達到最弱,而峰值分佈會隨季節呈現震盪現象,偏向於夏半球的方向,並且輝光都出現在地理赤道區域,與午夜高溫極大值(Midnight temperature maximum)事件的季節變化趨勢相符;在三個不同經度區域上,兩年整體資料結果呈現輝光的分佈位置偏向於磁赤道的方向,輝光的分佈會受到地磁影響。 本論文模擬利用IRI與MSISE模型模擬電離層中電子密度和中性粒子密度,藉由630 0奈米波段輝光體積放射率公式,計算輝光在距地表150-350公里中的發光行為,進而以一個月份為單位在2006年至2008年期間,共有25個月份比對三個不同經度區域的觀測結果;模擬在輝光發光強度上呈現相同變化,在北半球春天最強,於北半球夏天時達到最弱;模擬上輻射峰值分佈隨季節呈現震盪現象,偏向於磁冬半球方向;並在三個不同經度區域上,兩年整體資料結果呈現輝光的分佈位置圍繞著磁赤道震盪,模擬輝光的分佈會受到地磁影響。 觀測結果與模擬結果比對,兩者皆在輝光發光強度上呈現相同變化,並深入探討630 0奈米波段輝光生成與電子密度有高相關性。然後震盪現象卻是相反,觀測結果與MTM事件有關,一種由較低高度熱氣層產生的增溫現象,然而模擬模型中未包含MTM事件,主要受到夏季吹向冬季的夏冬風場(Summer-to-winter winds)影響,我們推測MTM是造成觀測與模擬上震盪現象相反的原因,建議後續研究可以朝此方向進行。
Date of Award2016 Jul 27
Original languageChinese
SupervisorSunny Wing-Yee Tam (Supervisor)

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630 0奈米波段大氣輝光觀測與模擬在太陽極小期
瑞億, 鄭. (Author). 2016 Jul 27

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