何謂電離層?

物質有四態,固態、液態、氣態和電漿態。宇宙中95%是以電漿態存在。靠近地球最大的電漿實驗場所即是在距離地表50公里到數千公里之高層大氣中。由於其中充滿了電子與各種正離子,因此又稱之為電離層。本實驗室設有多種儀器、雷達和衛星接收機,並利用各種模型研究太陽風暴、地球磁場擾動、中性大氣層之惡劣天氣,乃至於地震對電離層之影響。

電離層模型

利用電離層模型可模擬台灣區域及全球之電子濃度四維(空間+時間)變化。圖一為利用國際參考電離層模型模擬台灣經度120°E電子濃度之緯度與高度的分布圖,其中台灣上空300到500公里高處含有世界最大之電漿濃度。

電離層觀測

本實驗室設有電離層雷達、衛星接收機、磁力計、大氣電場探針等觀測網。圖二是中壢上空100至300公里之電離層電漿濃度分布。利用台灣地區全球定位系統 GPS(圖三)接收網可以太空中照相監測台灣地區上空電漿濃度之二維變化圖(圖四)。圖五為本實驗室在台灣本島之各種觀測網。

圖一:模擬台灣經度之電子濃度隨高度與緯度的變化

圖二:中壢上空100至300公里之電離層電漿濃度分布

圖三:全球定位系統GPS接收網

圖四:本實驗室在台灣本島之各種觀測網

圖五:在台灣地區的電子濃度變化圖

電離層實驗室可提供之服務內容與資料

主要研究地層大氣層、電離層、磁層、行星際乃至太陽擾動對地球電離層電漿濃度結構和動力之影響。內容涵蓋地震活動對電離層之影響,大氣惡劣天氣對電離層之擾動,電離層赤道異常結構與變化,磁層與電離層耦合現象,太陽擾動和太陽風暴時之電離層響應。

實驗儀器電離層探測儀、GPS接收機,大氣電場冕儀、電離層頻儀、高頻杜卜勒系統、地磁計六項觀測網。逐時記錄電離層電子密度之垂直結構,水平二網之全電子含量分佈,電離層擾亂及全電子含量相位變化,大氣電場以及三維地磁場的觀測資料。

電離層/雷達實驗室簡介和研究方向與內容

電離層斷層掃描實驗室,電離層實驗室,電波傳播實驗室,太空酬載實驗室,中壢特高頻雷達站,以及電離層探測實驗室,其中含有下述儀器設備:

地磁觀測系統:

本系統計有五套三維磁通門磁力計及兩套磁感磁力計,分別設立於桃園、新竹、嘉義、宜蘭、台東,監測太陽風/磁層及地殼活動之效應和影響。

電離層探儀(雷達):

三座數位電離層探測儀位於新竹、嘉義和台東,觀測電離層電漿結構和動力。

電離層全球定位系統GPS觀測網:

利用內政部及中央氣象局之GPS網資料建構電離層全電子含量之二維觀測網。

高頻都譜勒探測系統 (CW-HF Doppler Sounding System):

目的在於觀測電離層之擾動,此系統之設備包括高頻信號接收機、資料擷取及處理系統以及分設於新竹、嘉義、宜蘭三處之高頻發射機