台灣國立中央大學科學家首次發現日食引發超音速音爆弓形震波

2017年8月21日飛越美洲之日全食，中央大學太空所劉正彥教授團隊也把握此千載難逢的機會，發現日全食之超音速月影，在離地表三百公里的太空電離層中引起音爆，形成前所未見的音爆弓形震波（bow shock），為全世界第一次發現。

早在2009年7月22日發生在東亞的日全食，劉正彥團隊就很幸運地在大氣層中首次看見月影引發重力波之弓形震波，他形容這是「狹縫中的觀測」，因當時行經日本與台灣的區域較小，地面GPS接收機較少，較不易大規模和長期詳細觀測，但突破性之成果依然受到全球很大的關注。

此回發生在美西時間2017年8月21日上午9時30分之日全食，超音速月影始於美國俄勒岡（Oregon）州向東行經整美國引發，並直接在北美電離層中產生音爆弓形震波。因月影和電離層全電子含量中之弓形震波完全沒有時間延遲，證實此一結果確實為首次發現之音爆證據。

早在1970年代，科學家就大膽預測日食月影會產生弓形震波，但苦無實證，當時科學家還用日冕儀配合各種地磁計，氣壓計，雷達等觀測，都無法看到。沒想到在等了四、五十年之後，終於在2009年初次看到弓形震波此一科學家夢寐以求的自然科學現象，而2017年更發現超音速音爆弓形震波，令人非常興奮！

劉正彥教授團隊利用美國二千二百個全球導航衛星系統地面接收機記錄，建構由兩萬餘個全電子含量所組成之高時空解析度影像，觀察到2017年日食對太空中電離層之影響。發現日食之月影，猶如一艘超音速戰艦，以每秒1100至700米的速度，疾駛於美國大陸之太空之中，在電離層中引起音爆，形成類似V型的大波紋向兩邊劃開，畫面相當壯觀可貴。

劉正彥指出，2017年的日食音爆弓形震波，因為所產生的電離層電子密度擾動較小，不致於對民生通訊，定位，導航產生太大的影響。但對日食月影的現象和變化，還是相當有趣的科學議題，至於對地球大氣層和太空環境可能產生多少的擾亂，仍值得持續研究與關注。

【圖：劉正彥；文：節錄自台灣國立中央大學新聞公佈】研究全文刊登在已經出版的《地球物理研究通訊》期刊