极光粒子在磁层和电离层耦合中有着不可或缺的作用,夜侧极光大多与极光亚暴的发生密切相关,研究夜侧极光沉降粒子的特性对了解极区地球空间环境,预测空间天气有着重要作用。本文以中国北极黄河站的全天空极光数据为例提出了基于星点的全天空图像空间定位方法;利用中国北极冰岛站和南极中山站的地基全天空图像,对夜侧极光卵进行了多波段综观研究,并根据极光不同的波段和形态特征,对夜侧极光卵进行了活动区域划分;在全天空极光图像中,结合卫星观测的粒子数据,对夜侧典型极光形态的粒子沉降特征进行了分析。内容总结如下:1全天空图像参数标定提出一种基于星点位置信息对全天空图像进行标定的方法,通过该方法可以确定全天空图像参数(天顶在全天空图像中的像素点位置,地理方位以及视野范围内成像半径与天顶角的关系)。利用电离层卫星探测到的极光沉降电子能谱中的倒“V”结构与极光弧之间的对应关系,对星点标定方法获取的全天空图像参数进行了验证。结果显示卫星穿越的倒“V”结构宽度(60±6 km、102±6 km)与同时全天空极光成像仪观测到的卫星穿越的极光弧宽度(64.7±7 km、111.6±7 km)几乎一致,这表明本文提出的全天空极光图像参数的星点标定方法是有效和准确的。2多波段夜侧极光分布利用北极冰岛站以及南极中山站的全天空极光连续观测数据,首次对地基光学观测的夜侧极光进行了多波段研究。夜侧极光在子夜前和子夜后各有一个峰值区域,峰值中心所在磁地方时分别为2100ML、0300MLT,子夜前峰值区域与之前星载紫外成像仪观测的结果一致,但子夜后的极光峰值区域,却没有在卫星光学成像观测结果中体现出来。3夜侧典型形态极光沉降粒子特征夜侧低纬区极光弧、西行浪涌、脉动极光和子夜前弥散极光在50eV-1keV和1-20keV均有积分能通量峰值,但50eV-1keV的能通量峰值均低于1-20keV,离子峰值能通量均低于电子。说明在极光粒子沉降中,50eV-20keV能段中电子沉降占主导作用,占主导作用的电子能量集中在1-20keV。最有趣的现象是在电子能通量峰值区的低纬侧和高纬侧,均出现离子能通量的峰值,且极光弧事件高纬侧离子能通量出现在1-20keV,西行浪涌高纬侧则出现在50-1keV,低纬侧相反。而极光卵高纬区西行浪涌事件与低纬区类似,在粒子沉降能谱图中显示出电子能谱峰值两侧出现了离子峰值,低纬侧离子能量高,高纬侧离子能量低。对于极光粒子沉降区的低纬侧离子和电子能通量峰值先后出现的现象我们判定其与哈朗间断带有关,但在极光粒子沉降区的高纬侧电子与离子能通量峰值交替出现的现象有待进一步研究。在脉动极光的沉降粒子中发现有约100eV的低能离子结构与脉动极光块有关。