超光谱相机拍摄的极光首张完整的二维光谱图像

这篇文章介绍了有关极光的研究成果。首次利用高光谱相机获得了极光的二维光谱图像。极光是由从天空降落的电子与高层大气相互作用而产生的自然发光现象，其颜色取决于能级跃迁、分子振动和旋转。然而，以往的观测系统只能选择特定波长的光，限制了观测范围。因此，研究人员开发了一种高灵敏度的高光谱相机，成功获取了极光的空间分布和不同波长的光谱信息。

该系统的安装地点位于瑞典的Kiruna，这个地方位于极光带下方，可以高频率地观测到极光。研究人员还通过对2018年计划的高灵敏度高光谱相机的研发，实施了五年时间，并于2023年5月在该地安装成功。他们利用这个系统成功获取了极光的高光谱图像，并通过对2023年10月20日发生的极光爆发进行观测，估算出了入射电子的能量。

通过比较红光和紫光的强度比，研究人员能够确定引发极光的入射电子的能量。研究结果显示，使用高光谱相机(HySCAI)估算出的入射电子能量与先前已知值没有显著差异，证明了观测的有效性。同时，该系统还有望为解决重要的极光问题提供洞察力，如沉降电子的分布、它们与极光颜色的关系以及极光发射机制。这项研究成果有望促进极光研究的全球发展，并在日本和国外的大学和研究机构间推动跨学科合作。