其实,极光是来自大气外的高能粒子(电子和质子)撞击了高层大气中的原子从而产生的。这种相互作用常发生在地球磁极周围区域。作为太阳风的一部分荷电粒子在到达地球附近时被磁场捕获,并朝向磁极下落。它们与氧和氮的原子碰撞,激发成为电离态的离子,这些离子发射不同波长的散射,产生出红、绿或蓝等特征色,这就是极光。
云朵状极光片。
地磁场分布在地球的周围,被太阳风包裹着,形成一个叫做磁层的棒槌状腔体。我们可以把磁层看成是一个硕大无比的电视显像管。它将进入高空大气的太阳风粒子流汇聚成束,聚焦到地磁的极区。极区大气就好像显像管的荧光屏,极光则是电视屏幕上移动的图像。
但是,这个电视屏幕不仅仅是几十寸可以形容的——它是直径为4000千米的极区高空大气。通常,地面上的“观众”,在某个地方只能观赏到画面的1/50。
电视机的原理是:在电视显像管中,电子束击中电视屏幕,因为屏上涂有发光物质,会发射出光,显示成图像。
同样,来自太空的电子束,打入极区高空大气时,会激发大气中的分子和原子,使其发光,人们便见到了极光。在电视显像管中,是一对电极和一个电磁铁作用于电子束,产生并形成一种活动的图像。在极光发生时,极光的动态显示则是由粒子束受到磁层中电场和磁场变化的调制造成的。极光不仅有可见光的图像,而且会发出各个波段的射电辐射,天文学家可以用雷达进行探测研究,甚至有研究称极光还会发出声音。