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從做中學的太空實驗

從做中學的太空實驗. 中央大學太空科學研究所 潘貞杰. 太陽望遠鏡. 太陽望遠鏡 觀測項目. 黑子 (Sunspot) 日珥 ( Prominence ) 行星及國際太空站 (ISS) 凌日. 水星. ISS. 太陽望遠鏡 儀器概觀. 一組普通的望遠鏡，搭配赤道儀 H- α (656.3nm) 濾鏡 數位相機. 太陽望遠鏡 儀器概觀 —— 望遠鏡. William Optics Megrez 80SD ( 折射式 ) 口徑 : 80 mm 焦距 : 480 mm 鏡筒長 : 385 mm ( 收納 ) 、 475 mm ( 使用 )

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從做中學的太空實驗

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Presentation Transcript

  1. 從做中學的太空實驗 中央大學太空科學研究所 潘貞杰

  2. 太陽望遠鏡

  3. 太陽望遠鏡觀測項目 • 黑子(Sunspot) • 日珥(Prominence) • 行星及國際太空站(ISS)凌日 水星 ISS

  4. 太陽望遠鏡儀器概觀 • 一組普通的望遠鏡，搭配赤道儀 • H-α (656.3nm) 濾鏡 • 數位相機

  5. 太陽望遠鏡儀器概觀——望遠鏡 • William Optics Megrez 80SD (折射式) • 口徑: 80 mm • 焦距: 480 mm • 鏡筒長: 385 mm (收納)、475 mm (使用) • 優點: 拍攝容易 • Vixen VMC110L(反射式) • 口徑: 110 mm • 焦距: 1050 mm • 鏡筒長: 360 mm • 優點: 鏡筒小、倍率高缺點: 焦距長不容易對焦 • 搭配赤道儀，持續追蹤太陽，方便觀測。

  6. 太陽望遠鏡儀器概觀——H-α濾鏡 • 使用濾鏡的目的 • 利用H-α波段可以觀測黑子和日珥 • 可以直接用肉眼觀察太陽 • 降低太陽表面和黑子的亮度對比，可用相機拍攝 • CoronadoSolarMax 40

  7. 太陽望遠鏡儀器概觀——數位相機 • 拍攝太陽時使用數位相機的好處： • 拍攝後立即瀏覽 • 照片的保存與整理方便 • 利於網路分享與交換 • 有利於發表觀測的成果 • 必須選擇可以外接鏡頭的相機 • 具備手動拍攝功能(快門、光圈、對焦) • 網路攝影機(webcam)也可以用來拍攝

  8. 太陽望遠鏡拍攝成果 2006 Feb 03 0349UT 可與SOHO衛星比對

  9. 太陽望遠鏡拍攝成果 可以拍攝到SOHO影像中也不容易看到的細節 2006 Feb 02 0414UT

  10. 太陽望遠鏡應用方式 • 讓學生定期觀測（如每天中午午休時間） • 初期讓學生體會觀測太陽的樂趣，練習天文攝影的技巧 • 拍攝技巧成熟後，照片可以發表於網站上 • 拍攝的照片有穩定的數量和品質後，可以進行更進一步的探討，例如：驗證太陽自轉週期。 • 好的成果 → 參加科展 • 望遠鏡也可以觀測其他的天體。 • 舉辦科普活動和推廣教育活動時，開放民眾參觀。

  11. 推廣教育

  12. Radio Jove

  13. Radio Jove

  14. Radio Jove觀測項目 • 太陽 • 太陽閃焰 (Solar Flare)造成的無線電噪音 • 太陽無線電暴 (Solar Radio Burst) • 短波衰消(Short Wave Fadeout) • 木星 • 木星表面反射的太陽輻射 • 木星熱輻射 • 信標(Beacon)監測 • 接收固定訊號源，透過訊號振幅變化瞭解電波傳播及電離層狀態。

  15. Radio Jove儀器概觀——室內接收部分 USB音效卡 (轉換訊號 類比->數位； 並隔離避免干擾) Jove接收機

  16. Radio Jove儀器概觀——室外天線 ScrewDriverAntenna (螺絲起子天線) 體積小 移動性高 (垂直天線) 全向性 頻帶寬 安裝容易 Dipole Antenna (偶極天線) 效果佳但佔空間

  17. Radio Jove接收範例

  18. Radio Jove接收結果與太空天氣資料比對 太陽無線電噪音

  19. Radio Jove接收結果與太空天氣資料比對 短波衰消

  20. Radio Jove接收結果與其他測站比對 短波衰消 Green Bank Solar Radio Burst Spectrometer (GBSRBS), West Virginia, U.S.A.

  21. Radio Jove接收結果與其他測站比對 太陽無線電暴

  22. Radio Jove應用方式 • 單一觀測站 • 全自動觀測 • 可以進行太陽或木星的觀測 • 讓學生定期或每天整理前一天的觀測結果 • 找出可疑的事件，和太空天氣的資料比對 • 每週或每月整理成報告，放到專屬網站上 • 多個觀測站 • 聯合各地的觀測結果進行比對、驗證 • 電離層中的波動現象

  23. VLF 電波監測 Stanford SOLAR Center

  24. VLF (Very Low Frequency): 3 kHz – 30 kHz • 利用VLF頻段的背景噪音，可以監測電離層中的變化和現象，如SID(Sudden Ionospheric Disturbance)。 • PC-based VLF reception • 利用電腦，以數位的方式進行VLF頻段的觀測 • 電腦進行自動化觀測，可確保全天候不中斷 • 資料可藉由網路和全世界的測站分享及比對 • 操作簡單可以大量設置觀測點 • 適合學生進行觀測和研究 • 有許多校時和導航訊號是以VLF頻段發射。監測這些訊號也可以瞭解電波傳播的情形。

  25. VLF 電波監測儀器概觀 Stanford SOLAR Center

  26. VLF 電波監測觀測範例 Stanford SOLAR Center

  27. VLF 電波監測應用方式 • 類似於Radio Jove • 全自動化的觀測，讓學生定期整理資料 • 找出特別的事件，和太空天氣資料比對 • 成果可以藉由網路發表，並和國外分享 • 相關的儀器市面上少見，需要自己組裝，可以提供給學生「動手做」的特別經驗。 • 觀測過程簡單，卻可以顯現深入的物理現象，激發學生對太空科學領域的興趣。 • 題材在國內非常新穎，易受矚目。

  28. References • Green Bank Solar Radio Burst Spectrometer (GBSRBS), http://gbsrbs.nrao.edu/. • Photo-- ISS Transits the Sun: David Lerner. • Photo-- Sunspot 940: Gary Palmer. • Introduction to SID, Stanford SOLAR Center, Stanford University, U.S.A.. • PC-based VLF reception, pvlf.com.

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