極光是自然界中最漂亮的奇觀之一。極光多種多樣,綺麗無比。任何畫筆都很難描繪出在嚴寒的兩極空氣中嬉戲無常、變幻莫測的炫目之光。極光有時出現時間極短,像焰火在空中閃現一下就消失得無影無蹤;有時卻可以在蒼穹之中輝映幾個小時。
極光依性質可分為擴散極光和分立極光兩種類型。
在黑暗的天空中,我們肉眼是很難看到擴散極光的,但它定義了極光帶的範圍。
分立極光,是在看不見的擴散極光中能夠明確看出形狀的部分,其最亮時的亮度足以讓人在夜晚閱讀。極光在極光帶中出現時通常是瀰漫性的光斑或弧形,且通常是在裸眼可見的程度之下。分立極光通常會顯示出磁場線或像簾幕狀的結構,最常見的是綠色的螢光,它可以在數秒鐘內發生變化,也可以幾個小時光度都不變。
按照極光的形態分類可分為:勻光弧極光、射線式光柱極光、射線式光弧光帶極光、簾幕狀極光、極光冕等。
按照極光觀測的電磁波波段可分為:光學極光、無線電極光等。
按雷射激發粒子類型可分為:電子極光、質子極光等。
按照極光發生區域可分為:極蓋極光、極光帶極光 、中緯極光紅弧等。
極光出現於星球的高磁緯地區上空,是一種絢麗多彩的發光現象。地球的極光,是來自地球磁場和太陽的高能帶電粒子流流(太陽風)使高層大氣分子或原子激發而產生。極光產生的條件有三個:大氣、磁場、高能帶電粒子。這三者缺一不可。極光不只在地球上出現,太陽系內的其他一些具有磁場的行星上也有極光。
極光是地球周圍的一種大規模放電的過程。來自太陽的帶電粒子到達地球附近,地球磁場迫使其中一部分沿著磁場線集中到南北兩極。當他們進入極地的高層大氣時,與大氣中的原子和分子碰撞並激發,能量釋放產生的光芒形成圍繞著磁極的大圓圈,即極光。
極光最易出現的時期是春分和秋分兩個節氣來臨之前,且春秋兩季出現頻率更甚夏冬。這是因為在春分和秋分兩節氣時地球位置與「磁索」交錯最甚。另外,在太陽黑子多的時候或當太陽周期在日冕大量拋射增加和太陽風強度增強的階段時,極光出現的頻率和亮度也會增加。
目前,許多科學家正在對極光進行深入研究。人們看到的極光,主要是帶電粒子流中的電子造成的。極光的顏色和強度也取決於沉降粒子的能量和數量。用比喻來形容,極光活動就像磁層活動的實況電視畫面。沉降粒子為電視機的電子束,地球大氣為電視屏幕,地球磁場為電子束導向磁場。科學家可以從這個天然大電視中得到磁層以及日地空間電磁活動的大量信息。
極光雖然美麗,但是在地球大氣層中投下的能量,可以與全世界發電廠所產生電容量的總和相比。這種能量通常攪亂無線電和雷達的信號。極光所產生的強力電流,也可以集結在長途電話線或影響微波的傳播,使電路中的電流局部或完全損失,甚至使電力傳輸線受到嚴重的幹擾,從而使某些地區暫時失去電力供應。怎樣利用極光所產生的能量為人類造福,是當今科學界的一項重要使命。