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Fw: 福衛號升空 氣象預報更準 發表人:duck

今天聯合報有圖解哦!

【本報記者李名揚】

預定明天在美國加州發射升空的福爾摩沙衛星三號,是以6顆微衛星組成,接收美國24顆GPS衛星的訊號,每天提供全球2500點大氣層資料;GPS明明是「全球定位衛星」,為什麼它的訊號,和氣象預報有關?

國家太空中心首席科學家陳秋榮指出,GPS衛星離地面高度約2萬公里,福衛三號6顆衛星離地面700到800公里;GPS衛星朝地球發出的訊號,若切過地球邊緣,在接近地表、大氣較濃處,會產生折射現象,向地球偏移(就如筷子一半插進水中看起來會彎曲一樣),原本因被地球邊緣阻擋而收不到直線訊號的福衛三號,就會因為訊號「繞」進來而收到。

陳秋榮說,電磁波在真空中行進速度為光速,折射使路徑彎曲、變遠,會延後福衛三號接收到訊號的時間,但只差幾奈秒(1奈秒為十億分之一秒),因此福衛三號上的時鐘是以奈秒為單位,才能量出精確誤差。

福衛三號從訊號本身可知GPS發出訊號的時間和位置,也知道自己接收到訊號的時間和位置,就可知道彎曲前進的訊號,比直線行進時多花了多少時間抵達,進而算出折射路徑;再根據折射路徑,就可算出沿途的電離層電子密度和大氣層氣體溫度、壓力及水汽含量。

陳秋榮指出,福衛三號每次會連續接收同一顆GPS衛星的訊號2分鐘,在這2分鐘內,GPS衛星和福衛三號都在移動,訊號走的路徑也在變動,計算就可得到地球上某一點從高度500公尺到50公里的大氣層溫度、壓力、水汽含量垂直分布情形,以及高度90公里到600公里的電離層電子密度垂直分布情形。

大氣層的3個參數,是氣象預報的根據,目前全世界約有900個地面探空站,用釋放探空氣球的方式,測量相同參數,但地面探空站大都集中在陸地;福衛三號提供的數據,則不受海陸限制,遍布全球,使海洋上的資料大增,有助大幅提高氣象預報準確度。

6微衛星 13個月到位

福爾摩沙衛星三號是由6顆微衛星組成星系,每顆衛星的軌道都是傾角(和赤道夾角)72度;若畫一條縱軸線通過地球南北極,從第一條軌道繞縱軸線每轉24度,就多一條軌道。雖說6顆衛星的軌道差應是30度,但福衛三號計畫總主持人陳正一說,選擇24度,因這才是平衡點。

陳正一表示,火箭只能把衛星送到距地表525公里高空,一開始6顆衛星都在同一軌道;但之後會因速度不同,比較慢的掉到較低軌道,由於地球並非正圓,不同高度的衛星,軌道會向旁邊慢慢散開。

發射13個月後,6顆衛星軌道高度會升到700到800公里之間,而且繞縱軸的角度差,也會達到24度。

陳正一說,福衛三號發射後2周,就可以開始接收GPS衛星訊號,但高度要升為700到800公里,才能得到最好效果,一顆衛星每天可接收400多個訊號;若要讓每兩顆衛星角度差達到30度,要等到發射後16個月,才能全都升到700到800公里的適當高度。

陳正一表示,福衛三號設計壽命5年,多等3個月,就會少收好多筆資料,研究團隊算過,衛星各差24度,使用效率最高,所以才決定用相隔24度而不是30度的星系軌道。

國家太空中心首席科學家陳秋榮補充說,這種衛星分布方式會造成有2塊區域氣象偵測點較稀疏,但福衛三號每100分鐘繞地球一圈,下一圈時偵測點稀疏區域就換了;換句話說,地表各區域每天僅100分鐘較缺乏偵測點,其他時間都正常,這種結果科學家可接受。

由於地球是稍扁的球形,所以愈靠近極區,衛星的偵測點愈密,靠近赤道則較稀疏;原本巴西有意在今年單獨發射一顆微衛星,加入福衛三號星系,但以很小傾角在赤道附近打轉,專門提供赤道附近的氣象資料,可是前幾年巴西曾發生發射場意外,導致太空經費縮減,所以專照赤道的這顆衛星沒趕上發射。

三儀器測電子密度

福爾摩沙衛星三號搭載的3個科學酬載,都可用來測量離地表數百公里高空的電離層電子密度。

國家太空中心首席科學家陳秋榮說,低頻電磁波訊號若斜向朝電離層發射,只要電離層電子密度夠高,訊號就會反射到對角遠方地面,達到傳遞訊號目的;但低緯度地區有時電子密度會驟降,電磁波訊號就會穿出電離層而不反射。

陳秋榮指出,電離層的電子和氧離子結合,會放出光,「小型電離層光度計」就是測量放光量,再根據已知的電子分布情形,算出電離層電子密度。

「三頻段信標儀」則會朝地面發射3種不同頻率的電磁波訊號,跟福衛三號接收GPS訊號原理類似,地面接收站可根據訊號受電離層影響而發生變化的情形,推算出電離層電子密度,但只適合測量局部地區電離層電子密度。

首顆氣象衛星 美1960年成功

•史上第一顆「讓我們看雲去」的氣象衛星是誰?

第一顆氣象衛星是1959年2月17日發射的先鋒2號,它本來是打算用來觀察雲的,但因為它的自轉軸不穩定,所以數據也不能用。

世界上第一顆成功的氣象衛星是美國航太總署1960年4月1日發射的TIROS-1,運行了78天。

•氣象衛星到底有幾種?

兩種——同步衛星和繞極軌道衛星。

同步衛星的軌道在赤道上空,它繞行的方向、速度和地球自轉一樣,從地表看來,好像是固定不動,所以,觀測範圍也是固定的。

台灣中央氣象局主要是接收位於東經140度、赤道上的日本同步氣象衛星「向日葵」的雲圖。

繞極軌道衛星則是繞南北極轉,中央氣象局目前所接收的是美國大氣與海洋總署的繞極衛星,飛行周期102分鐘,每次飛行路徑較前次向西偏約經度25度。

繞極衛星的軌道遠比同步衛星來得低,所以影像解析較好,但相對視野也就小得多,也無法充分掌握天氣的連續變化,地面接收天線還必須時時追蹤、鎖定,才能取得資料。

台北中央氣象局門前的高塔,頂端有一個大大的多邊形球體外罩,裡面就是接收繞極衛星訊號的天線。

【2006/04/14 聯合報】

發表時間:2006-04-14 06:17:39(211.74.13.157-6080) 回應:2 篇 人氣:3,340 人次

回應 1 回應人:duck 回應時間:2006-04-15 04:59:28(203.70.2.32-6083)

認識我們的科學研究衛星, 請至國家太空中心 NSPO!

參考網址:http://www.nspo.org.tw/

回應 2 回應人:such news 回應時間:2014-04-11 09:15:02(178.168.82.32-62976)

YCsI9O Im obliged for the blog article. Great.

參考網址:http://point.md

回應討論主題:Fw: 福衛號升空 氣象預報更準

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