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「太空魔方」小兵立大功 中大團隊成功解開地震前兆物理機制

發布日期: 2023-09-12    文/太空科學與科技研究中心
中央大學劉正彥教授(左)和趙吉光教授(右)團隊,利用福爾摩沙衛星五號和先進電離層探測儀「太空魔方」,首次解開引發地震電離層前兆物理機制與電場之奧秘。
中央大學劉正彥教授(左)和趙吉光教授(右)團隊,利用福爾摩沙衛星五號和先進電離層探測儀「太空魔方」,首次解開引發地震電離層前兆物理機制與電場之奧秘。陳如枝攝

千百年來,人類希望預測地震之發生,以減少生命和財產的損失。中央大學太空科學與科技研究中心劉正彥教授團隊利用福爾摩沙衛星五號和先進電離層探測儀AIP「太空魔方」,成功觀測到伊朗和伊拉克地震電離層時間與空間異常前兆,以及電離層暴全球效應,成功解開引發地震電離層前兆物理機制與電場之奧秘,成果刊載於新一期《地球物理學調查》(Surveys in Geophysics)國際頂尖期刊。

劉正彥教授團隊統計研究1999-2016年18年間,兩伊地區53筆規模M5.5以上地震電離層異常特性,發現這些地震6-14天前之電離層全電子含量會顯著異常增加。他們觀測發現2017年11月12日規模M7.3兩伊地震8-10天前,電離層全電子含量亦是顯著異常增加,十分吻合18年之統計結果,而且這些異常增加會頻繁出現在該地震震央之小區域上空。

他們進一步利用電漿物理發電機原理,分析福衛五號先進電離層探測儀同時同地所量測之離子速度,得知引發此M7.3地震電離層前兆為0.26毫伏每米之向東電場。值得注意的是,全電子含量與福衛五號離子濃度具有相同之變化趨勢,說明研究結果完全吻合電漿准電中性之物理特性和岩石層-大氣層-電離層耦合效應。

此次的研究團隊,除劉正彥教授之外,還包括中央大學太空系趙吉光教授、統計研究所陳玉英教授、太空系張起維主任、太空研究中心張富淵與林其彥助理研究員,以及太空系文允晟博士生等人。

劉正彥教授表示,這項重要成果歸功於台灣首顆自主研發的光學遙測衛星—福爾摩沙衛星五號,以及中央大學自主研發的科學酬載-先進電離層探測儀(AIP)。光學遙測影像儀ORSI有如「千里眼」,而AIP像「順風耳」,兩者相輔相成,共同完成防災、減災、救災任務。AIP雖然重量僅佔福衛五號的百分之一,但卻讓科學探索如虎添翼,經過科學團隊鍥而不捨的努力,終於找到其物理機制,是歷史性的突破!

「地震預測是一項極爲艱巨和挑戰的工作,要知道何時發生、發生地點和規模大小,須賴可靠的前兆訊息。」劉正彥教授說,當中的關鍵在於趙吉光教授歷經20多年努力打造出的「太空魔方」,利用純金篩網,建構完成全世界最精準之電離層電漿探測儀,並可以高時空解析度量測離子濃度、離子溫度、離子速度等,因此得以窺見電離層太空天氣和觀察地震電離層前兆之奧秘。

福衛五號先進電離層探測儀所觀察電離層電漿不規則體與地震電離層前兆。照片劉正彥教授提供
福衛五號先進電離層探測儀所觀察電離層電漿不規則體與地震電離層前兆。照片劉正彥教授提供

研究團隊觀測2017年11月12日規模M7.3伊朗和伊拉克地震電離層電離層全電子含量異常前兆。照片劉正彥教授提供
研究團隊觀測2017年11月12日規模M7.3伊朗和伊拉克地震電離層電離層全電子含量異常前兆。照片劉正彥教授提供


研究團隊分析2017年11月福衛五號先進電離層探測儀離子數據。照片劉正彥教授提供

研究團隊分析2017年11月福衛五號先進電離層探測儀離子數據。照片劉正彥教授提供
更新日期: 2024-01-03 文章分類: 學術新聞 瀏覽人次: 5537