极光的形成原理
极光出现在地球高磁纬度地区，是一种罕见的自然景观。极光不仅出现在地球上，在太阳系其他有磁场的星球上也有。那么极光是如何形成的呢？
在地球南北极附近的高海拔地区，晚上经常会出现一种奇怪的光。它五颜六色:紫色、玫瑰色、橙色、白色和蓝色。
它的形状也千差万别:有的像飘带在空中飞舞，有的像跳动的火焰，有的像窗帘，有的像柔软的丝绸，有的像巨大的雨伞。这种“火树银花不眠不休”的大自然景象，就是极光。
早期观点
1，本杰明·富兰克林的理论:神奇的北极光是由极地厚厚的带电粒子和强烈的积雪及其他湿气造成的。
2.极光的电子来自太阳发出的光束。这是Christian Berklein在1900中提出的。她在实验室中使用真空室和磁化地球模型来展示电子是如何被引导到极地区域的。这个模型的问题包括极地地区缺乏极光，负电荷本身散射这些光束，以及太空中缺乏任何观测证据。
3.破桶理论:极光是溢出辐射带，最早是由詹姆斯·范·艾伦和他的工作伙伴在大约1962年提出的。他们指出，在辐射区获得的巨大能量很快就会在极光的扩散中耗尽。不久之后，很明显，辐射带中俘获的所有正电荷离子都是高能，而极光中的电子几乎都是低能。
4.极光是由太阳风中的粒子被地球的磁力线引导到大气层顶部造成的。这适用于极光的尖端，但在尖端之外，太阳风没有直接影响。另一方面，太阳风的能量主要停留在带正电的离子中，电子只有0.5eV，但在尖点会上升到50 ~ 100 EV，仍然远远低于极光的能量。
现代观点
极光是围绕地球的大规模放电过程。来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一些粒子沿着磁力线向北极和南极集中。当它们进入极地高层大气时，与大气中的原子和分子发生碰撞和激发，产生光，形成极光。
根据美国国家航空航天局“西弥斯任务”传回的数据，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，形成了一些扭曲的磁场。
带电粒子的能量以明亮耀眼的北极光的形式在瞬间释放出来，而地球极光之所以以红色和绿色为主，是因为热层结中的氮原子和氧原子被电子击碎，分别发出红色和绿色的光。
这项研究由加州大学洛杉矶分校的Angie Polos进行，其结果发表在2007年2月9日的美国地球物理学联合会学术会议上。
2007年2月，史密森尼任务的五个卫星组成功发射。三月份，北极光在阿拉斯加和加拿大上空出现了两个小时。同时，卫星还探测到带电粒子与北极磁场接触。
令Angelopoulos惊讶的是，带电粒子与磁场接触形成的磁暴以每分钟650公里的速度席卷空气，其威力相当于里氏5.5级的地震。
科学家长期以来一直怀疑北极光的能量来自带电粒子与北极磁场接触产生的扭曲磁场，但这一理论直到2010年5月才得到证实，当时Semis任务的卫星组首次从地球上空6万多公里处测量到扭曲磁场的结构。
极光是围绕地球的大规模放电过程。来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一些粒子沿着磁力线向北极和南极集中。
在北半球观测到的极光称为北极光，在南半球观测到的极光称为南光。经常出现在南北纬67度附近的两个带状区域。阿拉斯加的费尔班克斯一年有超过200天的极光，因此被称为“北极光之都”。
地球磁层的磁力线将太阳风的能量带入地球内部，进而推动地磁场的形成。在这个磁层磁力线闭合回路中，不仅有地球内部的导体，还有大气中电离层的弱导体。
太阳风强时，磁通量能量与地球内部的磁抗相遇，大量能量无法消耗，于是在电离层形成极光。
最近，因为新的卫星技术，日本科学家首次直接观测到了沉降到地球大气层中的带电粒子的合成波散射电子。沉积的电子流强到足以产生脉动极光。