在地球南北兩極附近地區(qū)的高空，夜間常會(huì)出現(xiàn)燦爛美麗的光輝。有時(shí)它像一條彩帶，有時(shí)它像一團(tuán)火焰，有時(shí)它又像一張五光十色的巨大銀幕。它輕盈地飄蕩，同時(shí)忽暗忽明，發(fā)出紅的、藍(lán)的、綠的、紫的光芒。靜寂的極地由于它的出現(xiàn)驟然顯得富有生氣。這種壯麗動(dòng)人的景象就叫做極光。

    人們知道極光至少己有2000年了，因此極光一直是許多神話的主題。在中世紀(jì)早期，不少人相信，極光是騎馬奔馳越過(guò)天空的勇士。在北極地區(qū)，因紐特人認(rèn)為，極光是神靈為最近死去的人照亮歸天之路而創(chuàng)造出來(lái)的。隨著科技的進(jìn)步，極光的奧秘也越來(lái)越為我們所知，原來(lái)，這美麗的景色是太陽(yáng)與大氣層合作表演出來(lái)的作品。

        產(chǎn)生極光的原因是來(lái)自大氣外的高能粒子（電子和質(zhì)子）撞擊高層大氣中的原子的作用。這種相互作用常發(fā)生在地球磁極周圍區(qū)域?，F(xiàn)在所知，作為太陽(yáng)風(fēng)的一部分荷電粒子在到達(dá)地球附近時(shí)，被地球磁場(chǎng)俘獲，并使其朝向磁極下落。它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發(fā)態(tài)的離子，這些離子發(fā)射不同波長(zhǎng)的輻射，產(chǎn)生出紅、綠或藍(lán)等色的極光特征色彩。在太陽(yáng)活動(dòng)盛期，極光有時(shí)會(huì)延伸到中緯度地帶，例如，在美國(guó)，南到北緯40度處還曾見(jiàn)過(guò)北極光。極光有發(fā)光的帷幕狀、弧狀、帶狀和射線狀等多種形狀。發(fā)光均勻的弧狀極光是最穩(wěn)定的外形，有時(shí)能存留幾個(gè)小時(shí)而看不出明顯變化。然而，大多數(shù)其他形狀的極光通?？偸浅尸F(xiàn)出快速的變化。弧狀的和折疊狀的極光的下邊緣輪廓通常都比上端更明顯。極光最后都朝地極方向退去，輝光射線逐漸消失在彌漫的白光天區(qū)。造成極光動(dòng)態(tài)變化的機(jī)制尚示完全明了。 在太陽(yáng)創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為"太陽(yáng)風(fēng)"。這是一束可以覆蓋地球的強(qiáng)大的帶電亞原子顆粒流，該太陽(yáng)風(fēng)在地球上空環(huán)繞地球流動(dòng)，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場(chǎng)，磁場(chǎng)使該顆粒流偏向地磁極，從而導(dǎo)致帶電顆粒與地球上層大氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成極光。在南極地區(qū)形成的叫南極光。在北極地區(qū)同樣可看到這一現(xiàn)象，一般稱之為北極光。
         

     大多數(shù)極光出現(xiàn)在地球上空90---130千米處。但有些極光要高得多。1959年，一次北極光所測(cè)得的高度是160千米，寬度超過(guò)4800千米。在地平線上的城市燈光和高層建筑可能會(huì)妨礙我們看光，所以最佳的極光景象要在鄉(xiāng)間空曠地區(qū)才能觀察得到。在加拿大的丘吉爾城，一年在有300個(gè)夜晚能見(jiàn)到極光；而在羅里達(dá)州，一年平均只能見(jiàn)到4次左右。我國(guó)最北端的漠河，也是觀看極光的好地方。

        18世紀(jì)中葉，瑞典一家地球物理觀象臺(tái)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)該臺(tái)觀測(cè)到極光的時(shí)候，地面上的羅盤的指針會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的方向變化，變化范圍有1度之多。與此同時(shí)，倫敦的地磁臺(tái)也記錄到類似的這種現(xiàn)象。由此他們認(rèn)為，極光的出現(xiàn)與地磁場(chǎng)的變化有關(guān)。原來(lái)，極光是太陽(yáng)風(fēng)與地球磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果。太陽(yáng)風(fēng)是太陽(yáng)噴射出的帶電粒子，當(dāng)它吹 到地球上空，會(huì)受到地球磁場(chǎng)的作用。地球磁場(chǎng)形如漏斗，尖端對(duì)著地球的南北兩個(gè)磁極，因此太陽(yáng)發(fā)出的帶電粒子沿著地磁場(chǎng)這個(gè)"漏斗"沉降，進(jìn)入地球的兩極地區(qū)。兩極的高層大氣，受到太陽(yáng)風(fēng)的轟擊后會(huì)發(fā)出光芒，形成極光。高層大氣是由多種氣體組成的，不同元素的氣體受轟擊后所發(fā)出的光的前面色不一樣。例如氧被激后發(fā)出綠光和紅光，氮被激后發(fā)出紫色的光，氬激后發(fā)出藍(lán)色的光，因而極光就顯得絢麗多彩，變幻無(wú)窮。
      科學(xué)家已經(jīng)了解到，地球磁場(chǎng)并不是對(duì)稱的。在太陽(yáng)風(fēng)的吹動(dòng)下，它已經(jīng)變成某種"流線型"。就是說(shuō)朝向太陽(yáng)一面的磁力線被大大壓縮，相反方向卻拉出一條長(zhǎng)長(zhǎng)的，形似慧尾的地球磁尾。磁尾的長(zhǎng)度至少有1，000個(gè)地球半徑長(zhǎng)。由于與日地空間行星際磁場(chǎng)的偶合作用，變形的地球磁場(chǎng)的兩極外各形成一個(gè)狹窄的、磁場(chǎng)強(qiáng)度很弱的極尖區(qū)。因?yàn)榈入x子體具"凍結(jié)"磁力線特性，所以，太陽(yáng)風(fēng)粒子不能穿越地球磁場(chǎng)，而只能通過(guò)極尖區(qū)進(jìn)入地球磁尾。當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)發(fā)生劇烈變化時(shí)(如耀斑爆發(fā))，常引起地球磁層亞暴。于是這些帶電粒子被加速，并沿磁力線運(yùn)動(dòng)。從極區(qū)向地球注入，這些帶電粒子撞擊高層大氣中的氣體分子和原子，使后者被激發(fā)--退激而發(fā)光。不同的分子，原子發(fā)生不同顏色的光，這些單色光混合在一起，就形成多姿多彩的極光。事實(shí)上，人們看到的極光，主要是帶電粒子流中的電子造成的。而且，極光的顏色和強(qiáng)度也取決于沉降粒子的能量和數(shù)量。用一個(gè)形象比喻，可以說(shuō)極光活動(dòng)就像磁層活動(dòng)的實(shí)況電視畫(huà)面。沉降粒子為電視機(jī)的電子束，地球大氣為電視屏幕。地球磁場(chǎng)為電子束導(dǎo)向磁場(chǎng)?？茖W(xué)家從這個(gè)天然大電視中得到磁層以及日地空間電磁活動(dòng)的大量信息。例如，通過(guò)極光譜分析可以了解沉降粒子束來(lái)源，粒子種類，能量大小，地球磁尾的結(jié)構(gòu)，地球磁場(chǎng)與行星磁場(chǎng)的相互作用，以及太陽(yáng)擾亂對(duì)地球的影響方式與程度等。
          

         極光的形成與太陽(yáng)活動(dòng)息息相關(guān)。逢到太陽(yáng)活動(dòng)極大年，可以看到比平常年更為壯觀的極光景象。在許多以往看不到極光的緯度較低的地區(qū)，也能有幸看到極光。2000年4月6日晚，在歐洲和美洲大陸的北部，出現(xiàn)了極光景象。在地球北半球一般看不到極光的地區(qū)，甚至在美國(guó)南部的佛羅里達(dá)州和德國(guó)的中部及南部廣大地區(qū)也出現(xiàn)了極光。當(dāng)夜，紅、藍(lán)、綠相間的光線布滿夜空中，場(chǎng)面極為壯觀。雖然這是一件難得一遇的幸事，但在往日平淡的天空突然出現(xiàn)了絢麗的色彩，在許多地區(qū)還造成了恐慌。據(jù)德國(guó)波鴻天文觀象臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)卡明斯基說(shuō)，當(dāng)夜德國(guó)萊茵地區(qū)以北的警察局和天文觀象臺(tái)的電話不斷，有的人甚至懷疑又發(fā)生毒氣泄漏事件。這次極光現(xiàn)象被遠(yuǎn)在160公里高空的觀測(cè)太陽(yáng)的宇宙飛行器ACE發(fā)現(xiàn)，并發(fā)出了預(yù)告。在北京時(shí)間4月7日凌晨零時(shí)三十分，宇宙飛行器ACE發(fā)現(xiàn)一股攜帶著強(qiáng)大帶電粒子的太陽(yáng)風(fēng)從它旁邊掠過(guò)，而且該太陽(yáng)風(fēng)突然加速，速度從每秒375公里提高到每秒600公里，一小時(shí)后，這股太陽(yáng)風(fēng)到達(dá)地球大氣層外緣，為我們顯示了難得一見(jiàn)的造化神工。