在地球上，人們經常會看到一種奇異的光，因這種光經常發生在南北兩極，所以，人們便叫它“極光”（aurora borealis，英文原意是“北方的黎明”）。
每當猛烈的風暴在太陽外部沸騰，太陽風將以百萬英裏的時速轟擊地球，這就是太陽風暴，或稱日冕大爆發。太陽風暴可能導致衛星通信中斷，幹擾無線電的傳輸，但同時，它也會以自然界最絢麗的光芒照亮極地的夜空。從淺藍到深紅，極光的色彩綺麗奪目，幾個世紀以來，吸引了無數觀察者。
就在幾十年前，我們對極光的成因還是完全誤解的。最近幾年，科學家用發送高空軌道探測器的方法，了解製造這種自然奇觀的動力。關於極光，我們在近20年間所了解的，遠遠超過了過去2000年的經驗。然而科學家仍然不知道，是什麽使極光看起來宛若拂動的薄紗，是什麽令其呈現為各種形狀，正如一些觀察者所描述的，狀如頭骨或動物。
早期有關極光的描述在《聖經·舊約》中有記載，書中稱極光是從天堂跌落人間的火焰——而這種解釋，實際上，也並非完全謬誤。加拿大的愛斯基摩人相信，極光是火炬，照亮著天堂之路。即便是亞裏士多德和弗蘭克林也對極光迷惑不解。
極光的顏色可謂色彩斑斕，五顏六色。有時呈綠色，有時呈橙黃，有時則鮮紅，有時則幾種顏色不斷變換著，或者像垂下的一道道祖母綠色的帷幕，鑲著大紅的穗子，或者是無數色彩繽紛的光束，時而光耀奪目，時而熄滅不見。
但是，當極光出現的時候，也會給人們的通訊聯絡帶來一定影響，它會使無線電短波遭到破壞，電報和電話受到嚴重幹擾，羅盤指示紊亂。
對這種奇異的極光現象，科學家們有各種各樣的解釋。俄國科學家羅蒙諾索夫認為，是高空稀薄大氣層裏的大氣放電造成的。他曾做過這樣一個實驗：他把一隻玻璃球中的空氣抽出大部分，然後在球內造成放電現象。這一實驗證實了他的推測，他說：“在空氣極其稀薄的玻璃球內，隨著放電，不斷發出閃光。”後來，又有許多人重複過羅氏的實驗，也都得到了相同的結果。這種實驗，證明了極光是一種放電現象。但極光之謎還遠未揭開。比如，極光為什麽多發生在兩極？是哪種粒子引起高空空氣發光的？發生在多高的高空？為什麽極光的形狀千奇百怪，並不斷變換著花樣？因此，有人便把尋極光答案的目光轉向太陽。
經過多年的研究，弄清楚一些問題，如太陽風攜帶著質子和電子，吹向地球，由於它們帶有電荷，這些粒子陷入地球磁場。它們沿著磁力線抵達極地，然後闖入大氣層上層。太陽風粒子下降時，與大氣中的氧、氮分子發生衝撞。衝撞的能量以光的形式被釋放，這與霓虹燈管裏的發光原理類似。極光的顏色取決於粒子的類型，它們衝撞的是哪一種分子或原子，被衝擊的氣體中是否帶電荷。在低大氣層，電子撞擊氮，將產生紅色的光，但如果它們撞擊的是大氣層上層的帶電荷氮，則會製造出藍色和紫色的光。大約在100千米的上空，與氧原子撞擊所產生的是最常見的極光色——白中泛綠。
通常，隻有在極地地區才能見到極光，但在“太陽活動高峰期”極光也會出現在比北緯48度還要偏南的地區。在太陽活動高峰期，從太陽吹來的風暴將用粒子填滿地球的磁場，太陽風“侵蝕”著地球磁場。這使得更多的粒子能夠朝赤道飛移，因而擴大了極光發生的範圍。但許多問題仍然沒有令人信服的答案。
有些人稱不僅看到了極光，還聽到了極光的聲音。自幾個世紀前第一次有此類報道開始，這個現象一直困擾著科學家們。極光發生在地表以上100一320千米的高空，那裏空氣非常稀薄，不可能傳載聲波。然而，類似的報道依然不斷。物理學家羅伯特·依瑟在他的著作《壯麗的極光》中列舉了許多這一類的報道。他寫道人們所描述的伴隨極光的聲音都“非常相似，是一種微弱的沙沙、嘶嘶、嗖嗖或劈啪聲”。
就人們所觀察到的極光現象，有各種各樣的形狀。有的極光像探照燈光束，從地平線上升起。早在1883年8月的一天，有人在英國倫敦以南的沿海一帶，就發現一次這樣的極光。當時，在東北方向的地平線，升起了一束亮光，光線越來越亮，向上作放射狀，地平線附近還有幾朵遠處的層積雲與它交錯。1837年，有人在多倫多灣和安大略湖之間的小島上，看到從東方水平線上直射到天頂的一道白色強光柱，光亮穩定，並很慢地整體向西運動，一直占據著從地平線到天頂的空間，先是上部逐漸消失，然後整體消失。還有的極光則呈弧狀，跨越整個天空，由地平線的一端到另一端地平線。
1882年，就曾有人報道過這樣一次極光。它緩慢地升起，移向天頂，並越過天頂，逐漸從月亮的上邊穿過，降向西方，同時逐漸減小和減弱，在達到地平線時消失。其樣子像個長紡錘。其實，極光的形狀還有多種多樣，這裏舉的，不過是幾種比較典型的。
1903年8月21日，有人在紐約的北部一帶就發現了這樣一次奇異的極光。當時人們看到，有兩道明顯的光弧橫貫天空，在天頂附近以大角度互相交叉，其中一條是銀河，一條就是光弧。這條光弧寬約為6個滿月並列那樣，從西略偏北伸到東略偏南。這條光弧持續了大約半個多鍾頭，形狀和亮度都沒什麽變化。有些地方呈彎曲波浪狀，有幾處完全斷開，也有的地方僅斷開極窄的間隔。還有的極光呈流星狀穿過天空。
有人分析，極光可能和太陽黑子活動有關。有人發現過這樣一種現象，當一個大黑子經過太陽中心的子午線時，在20～40小時以後，地球上一定會發生極光。這時因為太陽在產生黑子時，由黑子區拋出強大的帶電粒子流——質子和電子。當這些由太陽遠道而來的“客人”到達地球高空的稀薄大氣層時，就和大氣層中的氣體相撞，這些氣體的原子和分子就會發出光來。這一過程大約發生在100～900千米的高空中，有時還要高些。這種現象之所以會發生在兩極，是因為地球本身是個大磁石。像所有磁體一樣，周圍環繞著磁場，這磁場使太陽送來的粒子流飛向兩極地區，因為地磁的兩極非常接近地理上的兩極。在太陽噴發的帶電粒子流非常強烈的年份，在極區以外的一些地方也常能觀察到極光。這種觀點隻能解釋高空出現的極光現象，卻無法解釋距地麵附近出現的極光現象。
有人曾發現離地麵僅數米左右的極光。有時人們在出現極光的地方還聞到了臭氧的氣味。所以，有人把這種現象歸因於地磁的幹擾，或是由於地麵附近的靜電放電所致。還有人認為，極光現象可能是彗星物質激發所致，因為許多極光現象與彗星的尾巴有相似之處。
古時候，由於人們無法解釋這種現象，便產生了種種離奇的傳說，可連現代人，每當看到奇形怪狀的極光和目睹或聽到上述的傳聞同樣也會感到迷惑。盡管今天人們用宇宙飛船、探空火箭以及其他科學儀器進行研究，也仍然未能徹底揭穿極光的全部奧秘。