第一张北极光的“高光谱”图像揭示了北极光的真实颜色 _北极光

2024年5月11日，在加拿大不列颠哥伦比亚省的曼宁公园，人们可以看到北极光。（图片来源：Andrew Chin/Getty Images）
据美国太空网（Stefanie Waldek）：一种新开发的仪器以令人眼花缭乱的彩虹色显示地球的北极光或北极光。
地球上不乏极光的图像，北极光或澳大利亚极光，分别在我们星球的北半球和南半球舞动的耀眼光带。业余和专业天文学家几乎每次都会拍摄这种令人眼花缭乱的现象。
但是极光的高光谱成像，好吧，现在这是一个不同的野兽。
日本国家聚变科学研究所（NIFS）在瑞典基律纳的瑞典航天中心基律纳Esrange光学平台站点（KEOPS）安装了超灵敏高光谱相机（HySCAI），并传回了有史以来第一张极光的高光谱图像。
高光谱图像是一种按波长（或颜色）分解的二维图像，在这种情况下，研究人员可以非常详细地研究极光发射。更具体地说，它们可以测量导致极光并使特定颜色照亮夜空的入射电子的能量。其他形式的极光成像是按波长过滤的，但并不能产生如此全面的概述。
根据一份新闻稿，研究人员希望通过HySCAI“解决重要的极光问题，如沉淀电子的分布、它们与极光颜色的关系以及极光发射的机制” 。
为了创建HySCAI，NIFS的研究人员使用了为大型螺旋装置（LHD）开发的技术，LHD是世界上最大的超导等离子体装置，位于日本岐阜东海的实验室。在建造LHD的过程中，该团队设计了各种成像系统来观察磁场中等离子体发出的光，目的是研究能量传输以及原子和分子发射。

使用先进设备观察北极光色差的图像。高能电子使极光在较低的高度发光，产生紫光。（图片来源：国家融合科学研究所）
极光是由太阳风中包含的太阳带电粒子引发的自然光秀，这些粒子撞击地球的磁场、磁层和我们星球在高海拔地区的稀薄大气层。
这些粒子与氧和氮粒子碰撞并为它们提供能量。然后，粒子以光或电磁辐射的形式释放这种能量，根据发射它的分子以特征波长发光。
这意味着北极光的高光谱图像可以提供地球大气层组成的详细图像。

北极光的高光谱图像，显示了不同元素和分子的排放。（图片来源：M.Yoshinuma等人，施普林格公开赛（2024））
NIFS在2018年提出了将这些系统适应HySCAI的想法——成像系统又花了五年时间才完全开发出来，并于2023年5月安装在KEOPS 。HySCAI于2023年9月投入使用，该团队已在《地球、行星和太空》杂志上发表了对这些数据的研究。
借助HySCAI，世界各地的科学家将能够对神秘的极光获得新的见解。