Piękna nauka z fotografiami zorzy wykonanymi przez astronautów
Jedne z najpiękniejszych zdjęć wykonanych przez astronautów w przestrzeni kosmicznej przedstawiają zorze polarne tańczące nad naszą planetą. Teraz te obrazy przestaną być tylko ładnymi zdjęciami – dzięki projektowi ESA zostaną również wykorzystane do celów naukowych.
Zorze polarne pozwalają w wizualny sposób badać pogodę kosmiczną, czyli warunki panujące w górnych obszarach naszej atmosfery. To kolorowe zjawisko powstaje, kiedy elektrycznie naładowane cząstki wiatru słonecznego wpadają w linie pola magnetycznego Ziemi i uderzają w atomy górnych warstw atmosfery.
Tak jak Słońce wpływa na pogodę na Ziemi, tak aktywność słoneczna wpływa na pogodę kosmiczną, która z kolei ma wpływ na transmisje radiowe, satelity, a nawet naszą sieć zasilania.
Ze wszystkich stron
Naukowcy badają pogodę kosmiczną i zorze przy użyciu satelitów Cluster i Proba-2, a także za pomocą sieci kamer naziemnych. Kamery te często przesłaniane są przez chmury lub śnieg, a pokrycie nieba obserwacjami na półkuli południowej jest wciąż niewielkie, ponieważ nie ma zbyt wielu lądów na szerokościach najlepszych do obserwowania zorzy.
Zdjęcia wykonane z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej mogą dostarczyć dodatkowego kontekstu i nowych informacji pozwalających na poprawienie szacunków wysokości i długości trwania zorzy. Niektóre ze zjawisk sięgają na wysokość 500 km – co oznacza, że stacja czasami przez nie przelatuje.
Spoglądając w gwiazdy, aby dowiedzieć się kiedy i gdzie
Najpierw zdjęcia muszą zostać zamienione w coś, co mogą wykorzystać naukowcy. Najważniejsze jest zarejestrowanie dokładnego czasu i miejsca, które obserwuje kamera.
Zdjęcia są pobierane w najwyższej rozdzielczości, a następnie usuwa się z nich poszczególne piksele, które zarejestrowały promienie kosmiczne. Oprogramowanie koryguje rozmycia spowodowane przez soczewkę kamery.
Niczym XIX-wieczni badacze zespół naukowców z ESA pomaga sobie gwiazdami, do identyfikacji obiektów widocznych na zdjęciach wykorzystując jednak oprogramowanie. Dopiero na tej podstawie naukowcy obliczają precyzyjne położenie każdego piksela i jego skalę.
Na końcu czas wykonania zdjęcia określany jest poprzez połączenie miast z ich wyliczonego położenia miast i horyzontu.
Maik Riechert, inżynier oprogramowania i stażysta w ESA, który pracował nad tym projektem, tłumaczy: „Idealne zdjęcia do obróbki przedstawiają Ziemię i gwiazdy rozdzielone horyzontem znajdującym się tuż nad środkiem kadru”.
Składanie wszystkiego w całość
Po obróbce wszystkich zdjęć tworzone są timelapsy, które pozwalają sprawdzić, czy cały proces obróbki odbył się bez zakłóceń. Jakiekolwiek drgania lub zmiany śledzonych gwiazd będą widoczne na takim końcowym filmie, dlatego też film bez zakłóceń dowodzi, że poszczególne zdjęcia nadają się do analizy.
Dopiero teraz zdjęcia przekazywane są naukowcom, którzy mogą uzyskać z nich informacje wartościowe naukowo. Pełny zestaw danych dostępny jest na stronie automatycznej geolokalizacji wykonywanych przez astronautów zdjęć zorzy. Artykuł naukowy opisujący metodę dostępny jest z kolei tutaj.
Andrew Walsh, manager projektu w ESA podsumowuje: „Ten projekt potwierdza, że tak naprawdę nic się nie marnuje, a wartościowe informacje naukowe można otrzymać z naprawdę nietypowych źródeł”.
