人们知道极光至少有2000年了，所以极光一直是很多神话的主题。在中世纪早期，很多人认为奥罗拉是一位驰骋长空的勇士空。在北极地区，因纽特人认为极光是由神创造的，用来为最近死去的人照亮通往天堂的道路。随着科技的进步，极光的奥秘越来越为我们所知。原来，这美丽的景色是太阳和大气合作演绎的作品。
极光是由大气层外的高能粒子(电子和质子)撞击高层大气中的原子而产生的。这种相互作用经常发生在地球磁极周围的区域。现在，我们知道带电粒子是太阳风的一部分，当它们到达地球附近时，会被地球磁场捕获，并使它们朝着磁极下落。它们与氧原子和氮原子碰撞，碰撞出电子，使它们变成受激离子。这些离子发出不同波长的辐射，产生极光特有的颜色，如红色、绿色或蓝色。在太阳活动的高峰期，极光有时会延伸到中纬度地区。例如，在美国，从南方到北纬40度都可以看到北极光。极光有幕状、弧形、带状、射线状等多种形状。均匀的弧形极光是最稳定的形状，有时可以保持几个小时而无明显变化。然而，大多数其他极光总是表现出快速的变化。弧形折叠极光的下缘轮廓通常比上缘更明显。最后，极光向天涯海角退去，辉光逐渐消失在弥漫的白色天空区域。极光动态变化的机制还是完全清楚的。
在太阳创造的光和热等能量形式中，有一种能量叫做“太阳风”。这是一股强大的带电亚原子粒子流，可以覆盖地球。这股太阳风围绕地球空流动，以每秒400公里左右的速度撞击地球磁场。磁场将这种粒子流偏转到地球的磁极，从而导致带电粒子与地球高层大气发生化学反应，形成极光。在南极地区形成的东西被称为南极光。这种现象在北极地区也能看到，一般称为北极光。
极光大多出现在地球上空 90 ~ 130公里处。但是有些极光要高得多。1959年北极光测得的高度为160公里，宽度超过4800公里。地平线上的城市灯光和高层建筑可能会阻碍我们看到极光，所以最好的极光景象只能在农村观察空。在加拿大的丘吉尔，一年中有300个夜晚可以看到极光。在佛罗里达，平均每年只能看到4次左右。中国最北部的漠河也是观赏极光的好地方。
18世纪中期，瑞典一个地球物理观测站的科学家发现，当观测站观测极光时，地面上指南针的指针会发生不规则变化，变化幅度多达1度。与此同时，伦敦地磁台也记录到了类似的现象。因此，他们认为极光的出现与地磁场的变化有关。原来极光是太阳风和地球磁场相互作用的结果。太阳风是太阳喷射出的带电粒子。当它吹向地球空时，会受到地球磁场的影响。地球磁场的形状像一个漏斗，其尖端朝向地球的南北极，因此太阳发射的带电粒子沿着地磁场的漏斗沉降，进入地球的两极地区。两极的上层大气受到太阳风的轰击后会发光，形成极光。高层大气由多种气体组成，不同元素的气体被轰击后发出的光的锋色是不同的。比如氧气受激时发出绿光和红光，氮气受激时发出紫光，氩气受激时发出蓝光，所以极光色彩丰富，变化多端。
科学家们已经了解到地球磁场是不对称的。在太阳风的影响下，它变成了一种“流线型”。也就是说，朝向太阳的磁力线被大大压缩，但反方向却拉出了一条长长的地球磁尾。磁尾的长度至少是地球半径的1000倍。由于与太阳和地球之间的行星际磁场空的耦合作用，在变形地球磁场的两极之外形成了一个磁场强度较弱的狭窄极区。由于等离子体具有“冻结”磁力线的特性，太阳风粒子无法穿越地球磁场，只能通过极尖进入地球磁尾。当太阳活动剧烈变化时(如耀斑爆发)，往往会在地球磁层引起亚暴。所以这些带电粒子被加速，沿着磁力线从极地射入地球。这些带电粒子撞击高层大气中的气体分子和原子，导致后者被激发-去激发并发光。不同的分子和原子产生不同颜色的光，这些单色光混合在一起就形成了多彩的极光。
事实上，人们看到的极光主要是由带电粒子流中的电子造成的。而且极光的颜色和强度还取决于沉降粒子的能量和数量。用一个形象的比喻，可以说极光活动就像是磁层活动的电视直播画面。沉降粒子就是电视的电子束，地球大气层就是电视屏幕。地球磁场就是电子束导向磁场。科学家们从这个自然电视中获得了很多关于太阳和地球之间磁层和电磁活动的信息空。比如，通过对极光光谱的分析，可以了解极光的来源、粒子类型、能量、地球磁尾的结构、地球磁场与行星磁场的相互作用、太阳扰动对地球影响的方式和程度等。
极光的形成与太阳活动密切相关。在太阳活动最活跃的年份，可以看到比平时更壮观的极光。在很多过去看不到极光的低纬度地区，也能看到极光。2000年4月6日夜，欧美北部，极光出现。在地球的北半球，一般是看不到极光的，即使在美国南部的佛罗里达州和德国中南部的广大地区也是如此。到了晚上，红、蓝、绿光弥漫了整个夜晚空，场面十分壮观。虽然这是一种难得的幸事，但在过去的平淡日子里空，绚丽的色彩突然出现，引起了很多地区的恐慌。据德国波鸿天文台台长卡明斯基称，德国莱茵河北部警察局和天文台的电话当晚持续不断，甚至有人怀疑又发生了煤气泄漏。这种极光现象是在160 km 空高度观测太阳的飞行器ACE发现的，并发布了预报。北京时间4月7日凌晨0点30分，太空飞船ACE发现一股携带强大带电粒子的太阳风从它身边经过，太阳风突然加速，速度从每秒375公里提高到每秒600公里。一小时后，太阳风到达地球大气层外缘，向我们展示了一个罕见的奇迹。
