极光出现在地球高磁纬度上方的天空中，是一种绚丽多彩的发光现象。 形成极光的因素有很多，所以让我们给你一个关于极光是如何形成的科学。
1890 年，挪威物理学家伯克兰认为，从地球上 15亿公里的太阳向地球辐射了几乎连续的物质点流。 从地球到6公里的50,000公里在50,000公里之外，磁场笼罩着地球。 当太阳的质量被直接暴露在这种磁场中阻挡时，它会在地球周围扩散，寻找一个可以钻进去的空隙，结果大约1%的质量穿透到北磁极附近的大气中。 每个太阳质量包含等于 1,000 伏的电功率。 它们在100公里外的高层大气中遇到原子和分子，主要由氧和氮组成，当原子吸收太阳质量中所含的一些能量时，它们立即释放出这种能量，产生极强的光，氧发出绿光和红光，氮光发出紫光、蓝光和一些深红光。 这些颜色构成了壮观的极光场景。
许多科学家正在深入研究极光。 人们看到的极光主要是由带电粒子流中的电子引起的。 此外，极光的颜色和强度还取决于沉积粒子的能量和数量。 用一个比喻来比喻，可以说极光活动就像一个磁层活动的电视直播屏幕。 沉积粒子是电视机的电子束，地球大气层是电视屏幕，地球磁场是电子束定向磁场。 科学家们从这个大型天然电视机上获得了大量关于日地空间磁层和电磁活动的信息。 例如，极光谱学可用于了解沉降粒子束**、粒子的类型、能量的大小、地球磁尾的结构、地球磁场与行星磁场的相互作用以及太阳扰动对地球影响的方式和程度。
极光很美，但它们在地球大气层中投射的能量与世界各地发电厂产生的电力量总和相当。 这种能量经常会扰乱无线电和雷达信号。 极光产生的强电流也可能集中在长距离**线路或影响微波的传播，使电路中的电流部分或全部“丢失”，甚至对输电线路造成严重干扰，使某些地区暂时断电**。 如何利用极光产生的能量造福人类，是当今科学界的重要使命。
根据美国宇航局“忒弥斯任务”（2007 12）的新数据，科学家发现，太阳释放的带电粒子像气流一样飞向地球，当它们撞击北极上空的磁场时，形成了许多扭曲的磁场，带电粒子的能量瞬间释放出来， 以璀璨耀眼的北极光的形式出现，而地球的极光主要只有红色。绿色双色是因为热成型层中的氮原子和氧原子与电子碰撞，分别发出红光和绿光。2024年2月，苏尔米斯任务的五人小组成功发射，3月，在阿拉斯加和加拿大上空两小时探测到北极光，同时卫星探测到与北极磁场接触的带电粒子流。 令安哲罗普洛斯惊讶的是，带电粒子与磁场接触形成的地磁暴以每分钟650公里的速度席卷空气，力相当于55 级**。
长期以来，科学家们一直怀疑北极光是由带电粒子与北极磁场接触产生的扭曲磁场驱动的，但这一理论直到2024年5月才得到证实。 当时，瑟米斯任务的卫星星座是第一个探测到地球上空60,000多公里的扭曲磁场结构的卫星。
极光是地球周围大规模放电的过程。 来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一部分沿着磁力线集中在北极和南极。 当它们进入极地地区的高层大气时，它们会与大气中的原子和分子碰撞并激发它们，产生形成极光的光。 阿拉斯加的费尔班克斯经常出现在南北纬67度左右的两个环形区域，一年中有200多天被称为“北极光之都”。 所以极光只能在地球的北极和南极看到。
地球磁层的磁力线将太阳风的能量带入地球内部，进而驱动地磁场的形成。 除了地球内部的电导体外，还有大气的电离层——一种弱电导体。 当太阳风很强时，磁力线能量遇到地球内部的磁感应电阻，大量的能量无法消耗，因此在电离层中形成了极光。
根据对极光分布的研究，极光区域的形状不是以地磁极为中心的环状，而是椭圆形。 极光的光谱线范围约为3100 6700埃，其中最重要的光谱线是5577埃氧原子绿线，称为极光绿线。
大多数极光发生在地球上空 90---130 公里处。 2024年，北极光的高度为160公里，宽度超过4,800公里。 但一些北极光要高得多，达到超过560---1000公里的高度。
根据极光的形态分类，可分为均匀弧极光、射线束极光、带极光的射线弧、幕极光、极光冠等。
根据极光观测到的电磁波波段，可分为光学极光、射电极光等。
根据激光激发粒子的类型，可分为电子极光、质子极光等。
根据极光发生区域可分为覆盖极光、带极光的极光、中纬度极光红弧等。