两架距离8公里、安装了鱼眼镜头的数码单反相机（SLR）拍摄所得的北极光。两者间的细微差别使研究者能够制作出极光的3D影像，从而确定大气中发光电子的海拔高度。图片来源：Kataoka et al., 2013
科学研究很少从宣传项目中得来。但是，供职于日本东京的国家极地研究所的片冈龙峰（Kataoka Ryuho），在为一家天文馆制作3D电影的工作中，想出了一种测量北极光高度的新方法。片冈和合作者使用两架距离8公里的数码单反相机（SLR）捕捉北极光的3D影像，确定大气中发出光并产生极光的电子的海拔高度。研究结果发表于欧洲地球科学联盟（EGU）的期刊《地球物理学年鉴》（Annales Geophysicae）。
“最初的成功是我们在天文馆投射数码单反图像时取得的，我们证明了极光是可以显示成3D的。”在日本高级研究所研究生院（Sokendai）工作的片冈回忆说：“3D的极光美极了，我有了信心，用这些图像来计算发光高度应该是可行的。”为此，他与其他日本研究员以及一名美国的科学家合作，来验证这一想法。
人两眼之间的距离使我们能够看到三维立体的图像。当我们看物体时，左右眼睛看到的图像略有不同，合在一起就使大脑感知到了景深。但是，由于人类双眼间的距离很小，只有大约5厘米，因此只有看比较近的物体才能产生这种效果。
而极光形成的海拔高度范围在大约90公里到400公里之间，要看到3D的极光就需要更大的间隔距离。研究人员使用了位于美国阿拉斯加州查塔尼卡（Chatanika）的两架相隔8公里的数码单反相机来模仿人的左眼和右眼。使用了鱼眼镜头和GPS装置的两部相机分别在同一时间捕获了全天空图像，研究人员用它们创建了一个三维的极光照片，并测量了发光高度。
“运用左眼和右眼图像的视差，我们可以用一种类似人类大脑计算与物体距离的方法计算出极光的高度，”片冈解释说。“视差就是从不同角度观察一个物体时产生的位置偏移。”
科学家此前已经计算出了极光的海拔地图，它们能够提供生成极光的电子的能量信息。但是，这是第一次使用数码单反相机拍摄的图像来测量极光的海拔高度。作者在《地球物理学年鉴》中指出，以这种方式算出的海拔地图与以往的观测一致。
这种技术成本低，而且研究人员能够以此测量小规模极光的海拔高度。此外，它还为公民科学家（citizen scientist）打开了极光研究的大门。
“市面上销售的数码单反相机配套GPS模块已经很流行，相对也不贵，摄影师很容易在摄影文件中记录精确的时间和位置，而且也非常有用。我考虑开放一个拥有上传照片功能的网站，在互联网上从从世界各地的夜空摄影师那里收集许多有趣的照片。”片冈说。
研究人员相信这种方法在鼓励公众参与极光研究的同时，还将带来新的科学发现。因为归根结底，给了片冈开发科研新工具灵感的，正是三维极光影像的美丽。
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信息来源：EurekAlert!
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