在人造衛星上天之前，人們主要是根據地球表面觀測的地磁、電離層和大氣等的變化，去推測地球上空發生的物理現象。1957年人造衛星上天之後，人們對空間的認識有了飛速發展，地球大氣層外的世界，諸如輻射帶、太陽風、磁層頂、磁尾和電漿層等被一一發現。人們根據衛星在不同時間、不同地點收集到的一系列觀測資料進行綜合分析，得到了比較完整的空間環境的圖像，但是，傳統觀測中大量數據的平均化，只能描述一個不甚完善的背景。
基本介紹
- 中文名：等離子層攝影術
- 適用領域範圍：人造衛星
- 方法：推測地球上空發生的物理現象
- 作用：對地球電漿層進行成像
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什麼是等離子層攝影術
在這個背景里，等離子層的變化以及各個地區之間的相互聯繫難以顯現，等離子層如何運動、它們的整體行為和微觀結構等一系列問題更是無從描述。
隨著科學的進步，科學家一方面利用分布在日地空間幾個關鍵地區的多顆衛星所得到的觀測資料進行綜合研究，另一方面利用相近的成群(Cluster)衛星開展多衛星聯合探測，研究空間環境的微觀結構。由於組成空間電漿的帶電粒子一旦被磁場捕獲就會就地圍繞磁場運動,因此人們無法在它們的活動區域之外進行成像觀測。所以，就地觀測存在著很大的局限性,今後國際空間物理研究的方向，將向用於空間物理探測的成像技術發展。
成像探測是利用空間電漿的帶電粒子，和其他物質相互作用而產生的另一種不受磁場約束的光輻射進行成像。由於新物質不受磁場約束，可以離開原來的帶電粒子所在的場所，因此人們可以對它們進行拍照，從而獲得沿相機鏡頭視線方向的帶電粒子的密度的積分形成的柱密度，然後再將其反推成空間密度。
等離子層攝影術作用
空間電漿探測在過去主要是就地探測，只有極光的成像觀測是個例外。美麗的極光是太陽粒子到達地球附近時，被地球的磁力線“捕獲”後沉降在兩極地區,和大氣層中的中性氣體碰撞、激發而產生的光芒。人們研究極光是為觀察和判斷整個地球空間受太陽活動影響的程度。雖然拍攝一部分區域的極光照片不難，難的是同時拍攝整個極光區，這就要求衛星的遠地點在兩極（北極或南極），且遠地點高度必須達到一定值，否則不能看到極光的全貌。
除極光的全球觀測外,近幾年科學家們提出了極紫外、中性原子和無線電成像探測等一系列成像探測方法。其中，極紫外成像探測是利用電漿層的He+離子，在太陽輻射作用下激發出波段為30.4納米的光輻射來實現的，因為光輻射不受地磁場的約束，可以直接進入相機。極紫外成像探測的手段多種多樣：可在靠近地球的空間使用太陽同步軌道衛星，從下往上觀測地球電漿層；可利用橢圓軌道衛星從上往下對地球電漿層進行成像；可利用月球軌道衛星從側面對地球電漿層進行成像；可利用橢圓軌道衛星和月球軌道衛星同時從上面和側面對地球電漿層進行成像。
地球電漿層成像
美國宇航局2000年利用橢圓軌道的IMAGE衛星的極紫外成像儀，從上往下對地球電漿層進行成像，第一次獲得了地球電漿層在赤道面上的全球分布及其在太陽擾動期間的變化。這種探測只有當衛星處在遠地點附近時，才能拍攝地球電漿層的整個圖像。因為橢圓軌道的衛星在遠地點附近運行得非常慢，它會長時間的在遠地點附近運行，有足夠多的探測時間。由於月球的自轉周期和公轉周期相等，一旦我們在月球軌道上將鏡頭的初始方向指向地球，那么在月球公轉的整個過程中，鏡頭的方向基本上一直指向地球，這就為月球軌道衛星從側面對地球電漿層進行連續拍攝提供了一個極好的機遇。
嫦娥探月計畫
中國科學院空間科學與研究中心（簡稱空間中心）將於2011和2014年，分別在中國“嫦娥探月計畫”的二期和三期工程中開展月基地球電漿層極紫外成像實驗，實驗的目標是從側面研究地球電漿層的結構及其擾動期間所形成的“尾巴”的三維結構。
夸父計畫
空間中心準備申請利用“夸父計畫”的橢圓軌道衛星，從地球電漿層頂部同時開展電漿層極紫外成像探測，直接探測地球電漿層He+離子密度的空間分布，這是人類第一次直接探測電漿層全球密度分布的探測計畫。
空間物理相對於天文還比較年輕,成像技術在天文研究上的套用，除最早用於太陽地面光學觀測外,還被用於衛星成像，拍攝出木星、土星等行星的照片，獲得許多直觀的結果。這些生動的圖像可用於開展科普教育，包括成像動畫圖形。自2004年在巴黎召開第35屆國際空間研究大會以來，在眾多討論今後空間研究的研究課題會上，不少科學家將空間物理成像探測看成今後20年內空間探測研究中極富挑戰性的研究手段。
