了解Gamma Correction

Gamma 在數位影像系統裡面是個重要的議題,但卻很少提到。Gamma 定義了像素的數值與真實的亮度值之間的關係。如果沒有 gamma 存在,我們將無法感知畫面較暗的訊息,而相關的 gamma 非線性運算可稱為 Gamma CorrectionGamma Encoding 或是 Gamma Compression

● Gamma 存在到底有甚麼用呢?

1.我們人眼對光的敏感度是非線性的,但相機卻是線性的。

數位相機上的感光元件,感測到的光亮度是線性關係( 以8 bits depth 為例,表示像素128是255的一半亮度);但人類的眼睛感知上卻不是如此簡單,當我們需要感知255一半的亮度時,卻只要像素約50就夠了,所以人眼對於光的感知能力是非線性的。2016-02-24_171725< 相機擷取到50%強度的亮度。>

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<人眼感測到50%強度的亮度。>

所以跟相機相比,我們人眼對於暗部的感知能力比亮部還要來的敏銳。那跟本篇要說的 Gamma 有甚麼關係呢?因為數位相機的『線性關係』與人類眼睛的『非線性關係』溝不上邊,因此 Gamma 是將數位相機的線性關係轉換成非線性關係,這個步驟就叫做 Gamma Correction 或是 Gamma Encoded。

2. Gamma encoded 在儲存的過程中被實現。

在任何數位圖檔( ex JPEG,除了 RAW檔案外;video files 也是一樣,ex MPEG )儲存的 binary data 都會明確的經過 Gamma encoded,而不是線性的像素值,Gamma encoded 使影像畫素重新分布為我們人眼較能感知的分布,以下圖 5bit depth 為例,經由 Gamma Encoded 後,灰階分布較為一致。

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< 線性 Encoded 與 Gamma Encoded 比較>

● Gamma 工作流程

Gamma 的非線性關係除了與人眼感知有關係之外,還跟 monitor 特性有關。早期 CRT (Cathode ray tube) 螢幕由於輸出電流與輸入的電壓不成線性關係(以8bit depth為例,如果要輸出白色(255)的一半亮度,像素值要為178左右,而非128),所以影像在儲存時要做 Gamma Correction,然後在 display 端才能正確地顯示數值。

I\propto V_{s}^{\gamma }

\gamma 影響亮度與電壓之間的關係,在 CRT 時代 \gamma 範圍在 2.35~2.55 之間;但現在 LCD 螢幕或電視所校正的 \gamma 範圍在 1.8~2.2 之間。Windows 的電腦 image encoding gamma 是 1/2.2,而 decoding gamma 是 2.2;反之 Apple Mac 裡預設的 encoding gamma 是 1/1.8,而 decoding gamma 是 1.8。但是現在的螢幕可調性很高,gamma value 是可以自行校正的。

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上圖說明了原本是線性的 RAW image 經過了 Image File GammaDisplay Gamma 後,所得到的 System Gamma 會還原成線性分布。

1.Image File Gamma

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上圖左邊是 RAW 影像,他的 image gamma 是 1.0,左邊的 encoding gamma 為 1/2.2,在大部分的影像檔案裡所用的 encoding gamma 都為 1/2.2 (只要是使用 sRGB 和 Adobe RGB color space)。

2.Display Gamma

display gamma 是可以掌控的,我們可以藉由 monitor calibration 去校正我們想要的對比程度。下圖可以看到透過不同 display gamma 值的調整,可以得到不一樣的影像結果。

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CRT Monitors 由於自己電壓電流不成正比的特性,有著像 gamma 2.5 的 Display Gamma,幾乎是我們人眼感測能力的反轉換,所以只要透過製造商做些微的調整就可以達到 Display Gamma 2.2 的結果了。

LCD Monitors 本身液晶明亮度與輸入像素大小成正比,所以需要經過特殊的 gamma look-up table 去做校正,來逼近 Display Gamma 2.2 的效果。

 

 


reference :

http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/gamma-correction.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/Gamma_correction

 

日本獼猴(Macaca fuscata)

最近在 knowledge 雜誌上報導『愛泡溫泉的猴子,日本獼猴』和 Discovery 上對日本獼猴的介紹,再加上上次在嵐山看到日本獼猴乖巧得令人印象深刻,所以特別來了解這群除了人類外,日本獼猴是生活在最北邊的靈長類動物,又稱雪猴。此外,獼猴也是除了人類外,分布最廣數量最多的靈長類。

日本獼猴身上覆蓋厚厚的毛髮,不像人類有這麼多的汗腺會散失體溫,但在日本寒冬低溫能夠降至攝氏零下20度,溫泉能讓嚴寒中的猴子們得到溫暖,但泡溫泉這個行為並非是從久遠以前就流傳下來的,是在1960年代初期,有一隻母猴為了撿拾大豆率先跳入長野縣山區的溫泉裡,意外發現這溫暖的池水,從此之後,泡溫泉就成為雪猴的習俗了。近期 Discovery 也有拍攝到日本獼猴為了撿拾溫泉裡的食物,會潛下水憋氣一分鐘左右,這也是近期才發現的習性,對於學習與演化,獼猴們的能力是不可小覷的,或許哪天真的可以看到猩球崛起裡的猴子開始學習人類的事物也不一定。

觀看獼猴泡溫泉最有名的地方就是『地獄谷野猿公苑』,位於長野縣的橫湯川河谷,地獄谷一年之中有三分之一的時間都覆蓋著白雪,獼猴已經在這居住數千年之久,之所以稱之為地獄谷是因為這裡的懸崖峭壁與地熱湧泉的特殊地理環境下才會有地獄之名。

日本獼猴與台灣獼猴一樣,都屬於母系社會,母猴留在原生家族哩,繼承母親的位階,繁衍後代,而公猴則在六七歲時,達到性成熟後就會離開原本猴群,獨自活動或加入其他猴群行列裡。每隻母猴一生平均會生10隻寶寶,每兩年生育一次,懷孕期約180天(五至六個月)。

猴群之間的『理毛』,不是為了抓對方身上的寄生蟲,而是攝取皮膚汗腺排出來的結晶鹽,但更重要的是『理毛』這種行為更是象徵一種社交意義,能夠讓你幫我理毛,是出自於我對你的認同與信任,血緣不深的猴子,是不太會有理毛行為發生的。

 


reference : BBC knowledge 雜誌

images : http://www.shahrogersphotography.com/ 。照片是來自一對熱愛生態攝影的夫妻,專門拍攝非洲與亞洲靈長類。

HDR in Photography vs. HDR in TV

● HDR in photography

在攝影裡的 HDR 指的在同一張影像下,我們不僅可以看到暗部的細節,亮部的部分也不會過曝。做法是將多張不同曝光的影像合成一張高動態範圍 ( High Dynamic Range)的影像。以人眼來說,看很亮的東西,瞳孔會縮小,減少眼睛的進光亮,反之,看很暗的東西時,瞳孔會放大,增加眼睛的進光亮,如果今天同時間要觀察很亮與很暗的情況下,瞳孔不可能隨即的放大縮小,相機的光圈也是如此,因此照片可以藉由不同曝光量的照片來做疊合,得到一張 HDR 影像。12[ HDR merge. ]

● HDR in TVs

HDR 在 TV 技術來說,是真的在擴展影像的動態範圍,讓 TV 影像亮得更亮,暗得更暗。下圖可見在 normalTV 與 HDR TV 在可視範圍的差異。

3[ Normal visible range compares with HDR. ]

TV 隨著科技進步,不僅是解析度( Ultra HD, 4K, 8K)、畫面更新速度( 60fps, 120fps, 240fps )地增加,提升畫面的對比更能直接感受到畫面的差異,使影像接近真實世界。計算TV對比度方式是TV可以產生100 nits(每一平方公尺的燭光數,candelas per square meter)亮白光和 0.1 nits 的黑色影像,這樣表示對比度( contrast ratio )為1000:1,但目前而言,對比度沒有一個標準的規範,各自 TV 製造商有自己的量測方式。

目前各家電視廠都有做 HDR TV,但最具權威與聲望的就是 Dolby,他們不只是開發 TV 技術,在影像內容與硬體部分都不斷的提倡 DHR,不僅只是讓動態範圍更廣,還要增加畫面的飽和度,讓人們所看到的電視影像更有真實感,且在極度真實感的影響下,畫面會有 3D 的效果。

4[ Dolby HDR enhance. ]

HDR in TV 所要克服的是亮度部分,由於現今一般電視背光所能提供的亮度約在 400 nits 以下,而 Dolby 的 HDR 技術可以讓在 400 nits 下的影像媲美 1000 nits 的HDR-10 的影像。而暗部部分,OLED 是目前的趨勢,不僅僅能產生幾乎黑的黑色畫面,螢幕反應也快,且螢幕也能做到非常薄。

5[ Visible range. ]

上圖中間為灰色為戲院螢幕的動態範圍,黃色部分為 TV 的動態範圍,而中間淺色橫條為人眼所能感測的亮度範圍,由此而知,電視要追上人眼所能感測的動態範圍還有一段距離,而直長條則為 Dolby TV未來的目標。

 


reference:

http://hometheaterreview.com/high-hopes-for-high-dynamic-range-hdr-video/

http://www.cnet.com/news/high-dynamic-range-arrives/

http://www.cnet.com/news/high-dynamic-range-dolby-vision-x-tended-dynamic-range-pro-and-beyond/

http://www.cnet.com/news/behind-the-scenes-with-dolbys-new-hdr-tv-tech/

 

歐普拉:關於人生,我確實知道...

歐普拉

對於歐普拉的記憶,我只知道他是一個美國脫口秀的主持人,而且還記得他在一次的節目錄影時,贈送現場每位觀眾一輛車,非常慷慨大方。某天意外在書店看到這本書,受到吸引的不是因為作者是歐普拉,而是因為看到內文對於如何面對困境與克服恐懼。我常常因為事情的不順遂而感到擔憂與恐懼,使自己常常陷入泥沼,低落淪陷。對於這點,我覺得是我自己最致命的缺點,這兩年一直透過閱讀讓自己不再因小事情拘泥,讓自己的心放開。任何事情本來就沒有過不了的事情,任何事情到了明天就會變成小事,明年就會變成故事。 讀完這本書,本人是覺得受益良多,透過歐普拉的人生遭遇,而譜出一套屬於歐普拉的生命智慧。以下是我覺得非常受用的語錄。

  1. 每次碰到的挑戰都具備強大的威力,但常常擊倒我們的不是挑戰本身,而是我們的恐懼,因為我們往往禁不起恐懼的攻擊。
  2. 任何困境都可能是機會、奇蹟或祝福。重點是你如何看待這個困境,將困境視為上天正在指引你轉往新方向。
  3. 有時候,我們一心只想著登上高峰的艱難,卻忽略了光是有山可以爬,就值得感激了。
  4. 當遭遇困難,我們常常無法洞悉問題的本身,而唯有感激,才能賦予你洞見,將負面能量轉換成正面能量。
  5. 只要你仍擔心別人對你的看法,別人就會一直是你的主人;唯有當你重視自己的內心,不需要從外在獲得認可,你才能成為自己的主人。
  6. 我們從小被教導面對讚美時要謙虛,把功勞歸給別人。我們為自己的成就道歉,收斂自己的光芒,只為了與別人站在同一個水平上。但造物主創造你是為了要你,努力活著,綻放光芒
  7. 你會面臨最大的挑戰,但不管別人怎麼說、怎麼想,請鼓起勇氣,努力追求自己的夢想,因為你是唯一個能看見自己未來願景的人。
  8. 有一種富足,與金錢無關,那就是學習。智慧的堆疊是無法取代的。
  9. 遇到困境時,試著問自己這個困境能讓我學到些甚麼?
  10. 我們為自己的人生添增了許多不必要的阻礙,遠超過旅程本身的難度。特別是擔憂,擔憂會削弱對抗困境的力量。
  11. 每一個作用力都會產生反作用力。
  12. 一股腦兒往前衝,會產生更多壓力,你必須要給自己一些休息時間。
  13. 你如何運用時間,決定你是誰。
  14. 任何挑戰是一份邁向美好人生的邀請函。
  15. 在你下定決心之前,甚麼事情都不會發生。一旦決定了,就堅持到底。

Multi Camera - AXIS Q3709 PVE

Surrounding Camera不能死,連安控界賓士 Axis的產品都要上市了,是個振奮人心的消息阿!!!

http://www.axis.com/global/en/press-center/press-release/3861

Axis稱之為『Multi Sensor』,目前只提供180º的產品,不過我想360º產品過不久應該就會浮出水面了~~~領頭羊都進去了,其他大中小公司能不跟進嗎~Hihg resolution、Wide view engle都是趨勢,就算成本再高,frame rate再低,趨勢就是要追。

今年六月中的英國安全科技展應該會很熱鬧!!!期待看到更多的 multi-camera的 solution。

 

Doppler Radar(都卜勒雷達)

都卜勒雷達是利用都卜勒效應產生任何距離物體的速度資料,本身原理是針對某一距離的物體打出一個微波頻段的電磁波,利用頻譜分析分析反射回來的訊號的頻率相位變換關係,以偵測物體的移動速度。都卜勒雷達用於航空、海底聲納、氣象、醫療放射檢測,甚至是警察所使用的測速槍也是用都卜勒雷達

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[雷達發射脈衝是間段發射,中間會有段時間接收反射回來的訊號。]

 

都卜勒效應(Doppler Effect):指波源與觀察者的相對運動變化,當波源接近觀察者時,聲音的頻率會變高;反之,當波源遠離你時,聲音的頻率則會變小。一般常見的例子就是救護車的鳴笛聲會因為相對運動的關係而我們聽到的頻率會有所變化。

200px-Dopplereffectstationary   200px-Dopplereffectsourcemovingrightatmach0.7

200px-Dopplereffectsourcemovingrightatmach1.0   200px-Dopplereffectsourcemovingrightatmach1.4

由左至右是1.波源不動;2.波源慢速移動;3.波源移動速度在突破聲波的速度;4.波源移動速度超過音波。

 

氣象雷達(Weather Surveillance Radar, WSR)或稱都卜勒雷達,可用來探測大氣中的降雨(或雪、冰雹)之結構分布、強度以及移動,對未來天氣做出預測的一種設備。左下角dBZ是雷達回波強度的一個物理量,用於量測降雨的強度,Z是雷達反射因子,與雨滴譜直徑的六次方成正比,單位是mm6m-3,而dB就是分貝(decibel),所以dBZ = 10log(Z)下圖為中央氣象局所提供的雷達回波圖,可以得知台灣即時上空雨量的變化。右圖為台灣雷達設置點,分別為五分山、花蓮、七股及墾丁。

2015-04-28_2148.MOS0     radar_coverage

氣象雷達所發射的電磁波為微波頻段,波長在0.1m~0.001m之間,可區分為下列幾種:

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波長越長雷達偵測範圍較遠,因為電磁波衰減現象較小,但較容易受到雜訊干擾(Clutter);反之,波長越短雷達偵測範圍較小,電磁波干擾較大,但不易受到雜訊影響。

 

由於都卜勒雷達可以偵測出非常微小的雨量結構變化(微爆流[microburst]),所以在機場附近都會設有都卜勒雷達,提供資料給航管局。microburst的下降氣流會使得飛機喪失升力,而使飛機急速下降喪失高度,因此,飛行員必須避開microburst的區域,但如果藉由航管員讀出雷達資料後再用無線電傳話給飛行員,這會浪費這5~10秒,這些時間對飛行員來說是非常珍貴的,所以現在的飛機在機首上也裝有都卜勒雷達或稱微爆流偵測系統(Microburst Detecting System),在遇到microburst之前即可增加引擎馬力,開始爬升,提升高度,避免墜機。(1985年,達美航空191號班機就是因為microburst而墜機。)

1280px-Microburstcrosssection

 


reference :

http://en.wikipedia.org/wiki/Doppler_effect

http://www.nwas.org/committees/avnwinterwx/doppler_weather_radar_overview.htm

http://www.aeromet.org.tw/chinese/aeromet/aw002/02_03.pdf

美國狙擊手(American Sniper)

American_Sniper_poster

在看過電影與Discovery介紹美軍海豹突擊隊的狙擊手訓練後,對海軍海豹突擊隊就深感興趣,賓拉登就是被海豹第六小隊給拿下的,所以很想閱讀這本書,拜威航delay五小時所賜...我才有空開始品嚐美國狙擊手的威力,在清邁真的是有空閒時間就拿出來閱讀,也是在回程的飛機上才把它看完的

Chris Kyle是個百分百的硬漢,好戰英勇,充滿男子氣概。整本書就像行軍流水帳一樣,從小時候當德州牛仔開始,到進入海豹突擊隊接受水中爆破訓練,四次伊拉克派駐,從費盧傑打到巴格達內的海法街,再占領拉馬迪,最後被派遣到伊拉克西部去。Chris被判亂分子稱為是『拉馬迪的惡魔』,是被高價懸賞的美國人,射殺上百個叛亂份子,不只是槍法準確,擔任攻擊手也毫無畏懼,總是能安全且順利的完成任務。電影為了讓劇情更為生動,書中的內容與電影有些出入,像是電影裡有個拿著電鑽的劊子手,書裡沒有,電影裡有提到叛軍裡有一名奧運神射手,最後是被Chris在最遠的距離把他射殺掉,但書裡指說這個人是被其他狙擊手幹掉的,而最遠距離是一千六百碼射殺是打一名傻傻的少年犯。

伊拉克

Chris是個天生作戰好手,如果有任務要完成,他一定會挺身而出接受挑戰,絕不退縮。他說過他在戰爭中記得的人不是被他救過的人,而是他沒辦法救的人Chris被稱為『傳奇』,要成為傳奇必定要有犧牲,認為上帝優先、國家次之,家庭最後,跟妻子塔雅的想法就不一樣,她認為上帝優先、家庭次之、最後才是國家,即使休假回國,心還是留在戰場,不停的想讓自己回到戰場上,與隊友一起並肩作戰。我覺得最偉大的不是Chris本身,而是為他犧牲的妻子,為了Chris犧牲自己,讓老公能做自己喜歡的事,完成自己的夢想。面對一名願意為陌生人和國家而死,只過自己生活,回家後又想要老婆包容一切的人,即便是如此艱困的時刻,塔雅還是捨身維持家庭的美好。她說每一段感情,事情總是會有生變。我們變了,我們都犯了錯,也學了多。或許我們愛的方式不一樣了,說不定是件好事。或許那樣的愛更寬容、更成熟,抑或只是不同罷了。我認為Chris在戰場上為國家的付出遠遠比不上他妻子為他家庭的犧牲。傳奇的結果總是讓人意想不到的,Chris被槍殺了,但不是在戰場上,而是在他退伍後在德州的射擊場被謀殺。就書中的描述,Chris Kyle是個堅強勇敢,熱於助人,同時也是個謙虛內斂,絕不會因為自己英勇的戰績而感到驕傲的人,是個值得尊敬的人。這次去清邁在路上也遇到很多又高又壯外國人,我覺得歐美國家的男生都會去健身,讓自己體態壯碩,但不像是為了好看,而是一種文化民情,對自己的男子氣概負責任的概念,所以回台灣後,我又有動力健身了!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

電。Electricity

--電--

  • 焦耳是能量單位:

    • ​​​古典力學裡1焦耳是一牛頓作用力經過一公尺所需的能量
    • 電磁學裡1焦耳是一安培電流通過一歐姆1秒所需要的能量
  • 瓦特是功率單位:每分秒多少焦耳 (J/s)。
  • 地球是個導體(有水 有熔岩 有金屬物質)。
  • 人穿塑膠拖鞋被電擊無事,因為膠鞋與地表為絕緣,不會形成通路,電流不會留過身體。
  • 飛機被雷擊,飛機skin有導電網,即使被雷擊,電流會被導電網裡竄,再到翼端尖端放電的方式,排離飛機,所以基本上飛機內是無電場狀態。尖端放電,那飛機的皮托管(pitot)不會因為大量電流給燒壞?
  • 110V是交流電的方均跟值,電流最大值可達160V。
  • 傳統燈泡是利用"電流熱效應",將鎢絲加熱到500度後就可方出可見光。
  • 高功率電氣(冷氣冰箱)電線會比較大,因為要耐較高的電流,但如果接220V,相同功率下 電流會比較小。
  • 一度:千瓦小時 = 1000W*1hr = 1000J/s*3600 = 3600000J。

 

克卜勒三大定律(Kepler's Laws)

一般對克卜勒沒有甚麼特別印象,聽到克卜勒直接聯想的是孫燕姿的專輯...實在有失身為在科技業打滾的工程師名號阿。最近對於science特別感興趣,可能小時後物理化學沒有學得很精通吧,對很多事情只懂皮毛,要講出一套理論確吱吱嗚嗚的,無法讓人信服。

克卜勒定律是17世紀(1609~1618)由克卜勒先生所定義的行星運動定律。然而在17世紀中牛頓先生應用了他的萬有引力與三大定律去論證克卜勒定律,讓人了解其中的物理意義。

First law : 行星都是沿著各自的橢圓軌道繞著太陽轉,而太陽在橢圓軌道的其中一個焦點上。(橢圓定律)

Kepler-first-law.svg

Second law : 在相同時間內,太陽與運動中的行星連線所掃過的面積都是相等的。(等面積定律)

250px-Kepler-second-law.svg    330px-Kepler-second-law

Third law : 各個行星繞行太陽周期的平方和橢圓軌道長軸的半徑立方成正比。(週期定律)

a^3/T^2 = K(常數)

Kepler_third_law.svg

衛星受力方程式:F = GMm/r^2 = ma ; a = GM/r^2。向心力與半徑平方成反比,與質量成正比。

 

 

 


source : http://en.wikipedia.org/wiki/Kepler%27s_laws_of_planetary_motion

定位系統(Positioning System)

衛星定位系統,利用衛星為地表任何地方做位置、速度和時間上的定位,目前有四大定位系統,分別為美國的GPS,俄羅斯的GLOSNAA,中國的北斗衛星導航系統及歐盟的伽利略定位系統(目前還尚未運作)。

●全球衛星定位系統(Global Positioning System, GPS)

1.是24顆中地球軌道(Medium Earth Orbit, MEO)衛星的系統,涵蓋地球98%的地球表面,能提供三維位置、三維運動和時間的資訊,24顆衛星均勻的分布在6個軌道平面上,每個軌道有4顆衛星,能確保全球在任何時間任何位置都能觀測到4顆以上的衛星。原先GPS有分民用與軍用兩種不同的精度,但在2000年柯林頓將加入民用的干擾雜訊(Selective Availability, S.A.)給取消,使民用GPS精度也能達10米以內。

ConstellationGPS

2.定位方式。用戶設備主要為GPS接收器,接收各個衛星所傳送的信號,資料計算出用戶的三維位置與時間。

3.GPS使用低頻訊號(無線電訊號)傳輸,穿透性佳。

●格洛納斯系統(Global Navigation Satellite System, GLONASS)。俄羅斯研發的衛星定位系統,21顆運作衛星3顆備用衛星,分佈在三個軌道平面上,每個軌道有8顆衛星。GLONASS採用"頻分多址"傳輸訊號較GPS的"碼分多址"抗干擾能力。GLONASS沒有GPS普遍,但目前手機幾乎都能用GLONASS輔助定位(iphone4s後的手機都有支援)。

●北斗衛星導航系統(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)。又名COMPASS,目前有14顆衛星提供服務,分別是5顆地球同步衛星,5顆傾斜地球同步衛星以及4顆中地球軌道衛星。

●伽利略定位系統(Galileo)。是歐盟正在建造的衛星定位系統,目前尚未運作。

 


 

下圖地球上空各個衛星系統所在的高度以及速度資訊:

GPS position

●大氣層,大氣層並沒有確切的上界,由於地心引力作用下,幾乎全部的氣體集中在離地面100公里的高度範圍內,其中75%集中在10km的對流層範圍內。(0~11km對流層;11~50km平流層;50~85km中間層;85~800km增溫層;800~3000km散逸層)

●近地軌道

  • Iridium(銥衛星),通信衛星。
  • Hubble(哈伯太空望遠鏡,Hubble Space Telescope),1990發射,位於大氣層上方,能捕捉更清晰的太空影像,高度559公里,軌道速度7,500m/s,軌道週期96分鐘。
  • ISS(國際太空站,International Space Station),高度347公里,軌道速度7,700m/s(27,740km/hr),軌道週期91分鐘。

●中地球軌道

  • GLONASS (軌道高度1萬9000公里,運行周期11小時15分。)
  • GPS
  • COMPASS
  • Galileo 

●地球靜止同步軌道

  • Geostationary Earth Orbit,距離地心半徑為42,164公里,考慮地球半徑6,378公里,所以高度是35,786公里,因為與地球自轉同步,所以旋轉週期為24小時。位於赤道上空由西向東轉。

GEO

 


衛星的周期運動:

1.位星為什麼不會受地心引力落到地表?

A: 當衛星做圓周運動時,有一個恆定的速度,就會有一個向心加速度,這股加速度乘上衛星的質量就是我們所謂的地心引力,當達到剛剛好的速度時,衛星的運動就像地球拉著一條線,線上綁著衛星,做自體旋轉。但是一但速度變慢(地心引力會把衛星給拉近),就會遺落到地表上,在經過大氣層的時候,高速落下會與氣體摩擦而燃燒殆盡;若是速度太快(地心引力再也拉不住衛星時),則衛星可能會延著切線方向而遠離地球。

2.衛星運動的能量來源是太陽能板?

A:因為衛星通常在高空300公里以上,基本上已經沒有任何空氣存在了(空氣密度極低),所以圓周運動不會有任何能量損失,但近地衛星由於距離地表較近,軌道上還有有些微的空氣存在,所以運行能量會受到空氣阻力而慢慢減少,進而掉落至地表。所以太陽能板基本上是拿來做通訊與資料運算用的喔~跟衛星運行沒有太大關係。

3.向心力與離心力差異?

A: 離心力是一個假想力,用來解釋牛頓運動定律的。假設今天有個自體旋轉的轉盤,一塊木塊牽著一條線,線的另一頭綁在圓盤的中心,木塊會隨著轉盤一起轉動,假設無摩擦力存在,木塊的旋轉是受到繩子的拉力(向心力),但如果站在圓盤上看,根據牛頓定律,木塊是靜止的,合力應該為零,但只有單一個繩子拉力合力不等於零,牛頓定律不成立。好了,問題在於原盤上的觀察者所在的參考系是非慣性系,所以牛頓定律在這裡不成立,所以為了使牛頓定律在非慣性系裡仍然成立,需要引用一個慣性力,就是『離心力』,是一個與繩子拉力(向心力)大小相同,方向相反的力,因此合力為零,此木塊為靜止,牛頓定律成立。

 


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