Using colour in auroral imaging

摘要

The prototype of an auroral colour camera named Rainbow was run at the Auroral Station in Adventdalen, Svalbard, Norway, during a Finnish optical campaign in February, 2004. Instead of narrow band-pass filters and grey-scale images, this imager records colour images of the aurora using four wide-band channels (a colour CCD) with the field-of-view of about 150°. In this study, we show the results of fitting the four Rainbow channels (cyan-magenta, cyan-green, yellow-magenta, yellow-green) to reconstruct the traditionally filtered auroral wavelengths: green (557.7 nm), red (630.0 nm), and blue (427.8 nm), which were simultaneously recorded by the meridian scanning photometer (MSP) at the same station. This fit is qualitatively extremely good and almost linear throughout the data. In studying the auroral evolution during substorms, there is no significant difference whether MSP or Rainbow data are used. However, due to wide-band colour channels, the background illumination has a strong effect on the Rainbow data. During low signal levels (only background or faint aurora) the reconstruction errors are larger. The data for this study were captured on 21 February 2004. The time period of interest includes a substorm sequence, which is examined using colour auroral images and data from the MSP. PACS No.: 94.20.AcNous avons utilisé le prototype Rainbow d'une caméra aurorale couleur à la station aurorale de Adventdalen, Svalbard, Norvège, pendant la campagne optique finnoise de février 2004. Au lieu des filtres étroits et des images en tons de gris, cet appareil enregistre en image couleur des aurores boréales en utilisant quatre canaux à large bande (CCD couleur) avec un champ de vision de 150°. Nous décrivons comment nous avons analysé les données des quatre canaux de Rainbow (cyan-magenta, cyan-vert, jaune-magenta, jaune-vert) pour reconstruire les longueurs d'onde traditionnellement filtrées dans les aurores boréales : vert à 557,7 nm, rouge à 630,0 nm, bleu à 427,8 nm qui furent simultanément détectées par le Meridian Scanning Photometer (MSP) situé au même endroit. Qualitativement, cet ajustement s'avère excellent pour l'ensemble des données. Dans l'étude de l'évolution de l'aurore pendant les sous-tempêtes, il n'y a pas de différence significative entre Rainbow et MSP. Cependant, à cause de la largeur de bande des canaux de couleur, la lumière de fond joue un rôle important dans les résultats de Rainbow. Dans les périodes de signal plus faible, les erreurs de reconstruction sont plus importantes. Les données de cette expérience ont été enregistrées le 21 février 2004. La période de temps d'intérêt inclut une série de sous-tempêtes qui ont été étudiées par Rainbow et MSP. [Traduit par la Rédaction]