北極極光是北極地區(qū)特有的一種大氣發(fā)光現(xiàn)象。

本質(zhì)上來說，極光是原子與分子在地球大氣層最上層(距離地面100-200公里處的高空)運作激發(fā)的光學(xué)現(xiàn)象。它的形成有三大要素:太陽風、地球磁場、大氣。所謂"太陽風"，是太陽對宇宙不斷放射的一種能量，它是由電子與質(zhì)子所組成。由于太陽的激烈活動，放射出無數(shù)的帶電微粒，北極極光當帶電微粒流射向地球進入地球磁場的作用范圍時，受地球磁場的影響，便沿著地球磁力線高速進入到南北磁極附近的高層大氣中，與氧原子、氮分子等質(zhì)點碰撞，因而產(chǎn)生了"電磁風暴"和"可見光"的現(xiàn)象，就成了眾所矚目的"極光"。

長期以來，極光的成因機理未能得到滿意的解釋。在相當長一段時間內(nèi)，人們一直認為極光可能是由以下三種原因形成的。一種看法認為極光是地球外面燃起的大火，因為北極區(qū)臨近地球的邊緣，所以能看到這種大火。另一種看法認為，極光是紅日西沉以后，透射反照出來的輝光。還有一種看法認為，極地冰雪豐富，它們在白天吸收陽光，貯存起來，到夜晚釋放出來，便成了極光?？傊?，眾說紛紜，無一定論。直到20世紀60年代，將地面觀測結(jié)果與衛(wèi)星和火箭探測到的資料結(jié)合起來研究，才逐步形成了極光的物理性描述。

如今人們認識到，極光一方面與地球高空大氣和地磁場的大規(guī)模相互作用有關(guān)，另一方面又與太陽噴發(fā)出來的高速帶電粒子流有關(guān)，這種粒子流通常稱為太陽風。由此可見，形成極光必不可少的條件是大氣、磁場和太陽風，缺一不可。具備這三個條件的太陽系其他行星，如木星和水星，它們的周圍，也會產(chǎn)生極光，這已被實際觀察的事實所證明。

地磁場分布在地球周圍，被太陽風包裹著，形成一個棒槌狀的膠體，北極極光它的科學(xué)名稱叫做磁層。為了更形象化，我們打這樣一個比方?？梢园汛艑涌闯梢粋€巨大無比的電視機顯像管，它將進入高空大氣的太陽風粒子流匯聚成束，聚焦到地磁的極區(qū)，極區(qū)大氣就是顯像管的熒光屏，極光則是電視屏幕上移動的圖像。但是，這里的電視屏幕卻不是 18英寸或 24英寸，而是直徑為4000公里的極區(qū)高空大氣。通常，地面上的觀眾，在某個地方只能見到畫面的l/50。在電視顯像管中，電子束擊中電視屏幕，因為屏上涂有發(fā)光物質(zhì)，會發(fā)射出光，顯示成圖像。同樣，來自空間的電子束，打入極區(qū)高空大氣層時，會激發(fā)大氣中的分子和原子，導(dǎo)致發(fā)光，人們便見到了極光的圖像顯示。在電視顯像管中，是一對電極和一個電磁鐵作用于電子束，產(chǎn)生并形成一種活動的圖像。在極光發(fā)生時，極光的顯示和運動則是由于粒子束受到磁層中電場和磁場變化的調(diào)制造成的。