形成原理
極光的基本物理過程現在已經基本清楚了，地球始終側對太陽，但從外太空進入地球的高能帶電粒子並不會直接穿透地球磁層進入大氣，它們只能沿著地球的磁力線做螺旋運動，這樣大部分粒子就被輸送到兩極，與那裡的大氣分子碰撞，形成極光。在太空中能看到極光的頂部有著暗紅色的輝光，那是進入大氣邊緣的質子流捕獲自由電子變成氫原子時發出的Ha 線，波長656.3nm，進入到150公里處，便到了電離層，那裡大氣仍然十分稀薄，大量氧原子被激發到亞穩態，從而產生了禁戒躍遷，從1D能級跳到1S，發出波長為557.7nm的綠光，如果從3P跳到1D，則會發出波長為630和636.4nm的紅色雙線，這就構成了極光最常見的兩種顏色。
因為帶電粒子被束縛在磁力線上，所以極光不會遍布整個極區，而是集中在磁緯67度附近的環形區域中（以北極光為例，北極點附近的地磁南極在西半球，北緯79度，西經71度，所以在加拿大可見極光的緯度要比北歐諸國低了大約20度），這個區域又在強勁太陽風的衝擊下收縮成卵形（auroral oval）。通常在中低緯度地區是看不到極光的，但在太陽活動強烈的時候，地球磁場受到大量高能粒子的擾動，就有可能造成極光的猛烈爆發。
歷史
先秦古籍《竹書紀年》中就有這樣的記載：“周昭王末年，夜有五色光貫紫微。其年，王南巡不返。” 生活在黃河流域的先民是否真的經歷了如此強烈的爆發。太陽的活動以11年為周期，人們可以在現代的記錄中尋找佐證。1898年9月9日，歐洲發生了極光暴，連羅馬都看見了血紅的天光。而1989年3月13日的魁北克極光暴甚至延伸到了佛羅里達和古巴。
1998年的一個晚上，就在南極洲科學研究站的上空，拍攝到上面這個精彩的極光暴。
