美丽的极光与太空科学

宇航员从太空拍摄的最精彩的照片就是在我们星球上空舞蹈的极光。多亏了ESA（欧空局）的项目，现在这些照片不仅仅是漂亮的图片，还能被科学地使用。

银河与南极光

极光提供了可视化的方法来研究空间天气，即我们大气的高层区域的情况。这些五彩斑斓的表演是由于太阳风中的带电粒子沿着地球磁场线运动并撞击高层大气的原子而产生的。

正如太阳对地球上的天气起重要作用，太阳活动也会影响空间天气，这转而又会干扰无线电传输、卫星甚至我们的电力供应。

从上方和下方拍摄极光——甚至直接穿过它 

厚厚的绿色烟雾般的极光

科学家使用像欧空局的集群（Cluster）和普罗巴2号（Proba-2）这样的卫星，以及地面的监控网络来研究空间气象和极光。这些相机经常被云或雪遮挡，南半球的覆盖率也很差，因为在南半球观测极光的最佳纬度上没有多少陆地。这就使得极光的空间照片非常珍贵。

从国际空间站拍摄的图片可以通过提升极光高度和长度的估计值来提供背景环境和补充信息。有些极光高达500km（空间站轨道高度约在300km），这意味着空间站有时能刚好穿过极光。

看星星查明时间地点

地理定位中宇航员的极光摄影被用于进一步的研究中

首先，图像需要变成科学家能使用的东西。最重要的是要知道确切的时间和相机指向的位置。

图像用最高分辨率下载，并去除宇宙辐射造成的有缺陷像素。用软件纠正相机镜头引起的失真。

就像导航卫星出现之前的十九世纪的探索者，欧空局的研究小组以恒星为参照，用软件识别图像中的恒星，并由此计算每个像素的精确位置及其大小。

最后，通过连接城市与它们的计算位置和地平线来确定图像的时间。

致力于这一项目的软件工程师及欧空局的年轻实习生Maik Riechert解释说：“用于处理的理想照片应显示地球、星星和刚好在中间上方的地平线。” 

把图像合成在一起

当所有的图像都进行了处理，延时视频提供了检查极光演变过程是否流畅的方法。恒星追踪中的任何抖动或变化将在最后的视频中凸显出来，所以流畅的运行证明了单独的图像可用于分析。

欧空局该项目的经理Andrew Walsh总结道：“这个项目表明，没有什么是白费的，你可以从不同寻常的资源中获得有用的科学。”

责任编辑：解仁江

牧夫新媒体编辑部