美麗的極光與太空科學

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美麗的極光與太空科學

宇航員從太空拍攝的最精彩的照片就是在我們星球上空舞蹈的極光。多虧了ESA（歐空局）的項目，現在這些照片不僅僅是漂亮的圖片，還能被科學地使用。

銀河與南極光

極光提供了可視化的方法來研究空間天氣，即我們大氣的高層區域的情況。這些五彩斑斕的表演是由於太陽風中的帶電粒子沿著地球磁場線運動並撞擊高層大氣的原子而產生的。

正如太陽對地球上的天氣起重要作用，太陽活動也會影響空間天氣，這轉而又會干擾無線電傳輸、衛星甚至我們的電力供應。

從上方和下方拍攝極光——甚至直接穿過它

厚厚的綠色煙霧般的極光

科學家使用像歐空局的集群（Cluster）和普羅巴2號（Proba-2）這樣的衛星，以及地面的監控網路來研究空間氣象和極光。這些相機經常被雲或雪遮擋，南半球的覆蓋率也很差，因為在南半球觀測極光的最佳緯度上沒有多少陸地。這就使得極光的空間照片非常珍貴。

從國際空間站拍攝的圖片可以通過提升極光高度和長度的估計值來提供背景環境和補充信息。有些極光高達500km（空間站軌道高度約在300km），這意味著空間站有時能剛好穿過極光。

看星星查明時間地點

地理定位中宇航員的極光攝影被用於進一步的研究中

首先，圖像需要變成科學家能使用的東西。最重要的是要知道確切的時間和相機指向的位置。

圖像用最高解析度下載，並去除宇宙輻射造成的有缺陷像素。用軟體糾正相機鏡頭引起的失真。

就像導航衛星出現之前的十九世紀的探索者，歐空局的研究小組以恆星為參照，用軟體識別圖像中的恆星，並由此計算每個像素的精確位置及其大小。

最後，通過連接城市與它們的計算位置和地平線來確定圖像的時間。

致力於這一項目的軟體工程師及歐空局的年輕實習生Maik Riechert解釋說：「用於處理的理想照片應顯示地球、星星和剛好在中間上方的地平線。」

把圖像合成在一起

當所有的圖像都進行了處理，延時視頻提供了檢查極光演變過程是否流暢的方法。恆星追蹤中的任何抖動或變化將在最後的視頻中凸顯出來，所以流暢的運行證明了單獨的圖像可用於分析。

歐空局該項目的經理Andrew Walsh總結道：「這個項目表明，沒有什麼是白費的，你可以從不同尋常的資源中獲得有用的科學。」

責任編輯：解仁江

牧夫新媒體編輯部

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她叫歐若拉

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