在地球上，人们经常会看到一种奇异的光，因这种光经常发生在南北两极，所以，人们便叫它“极光”（aurora borealis，英文原意是“北方的黎明”）。
每当猛烈的风暴在太阳外部沸腾，太阳风将以百万英里的时速轰击地球，这就是太阳风暴，或称日冕大爆发。太阳风暴可能导致卫星通信中断，干扰无线电的传输，但同时，它也会以自然界最绚丽的光芒照亮极地的夜空。从浅蓝到深红，极光的色彩绮丽夺目，几个世纪以来，吸引了无数观察者。
就在几十年前，我们对极光的成因还是完全误解的。最近几年，科学家用发送高空轨道探测器的方法，了解制造这种自然奇观的动力。关于极光，我们在近20年间所了解的，远远超过了过去2000年的经验。然而科学家仍然不知道，是什么使极光看起来宛若拂动的薄纱，是什么令其呈现为各种形状，正如一些观察者所描述的，状如头骨或动物。
早期有关极光的描述在《圣经·旧约》中有记载，书中称极光是从天堂跌落人间的火焰——而这种解释，实际上，也并非完全谬误。加拿大的爱斯基摩人相信，极光是火炬，照亮着天堂之路。即便是亚里士多德和富兰克林也对极光迷惑不解。
极光的颜色可谓色彩斑斓，五颜六色。有时呈绿色，有时呈橙黄，有时呈鲜红，有时则几种颜色不断变换着，或者像垂下的一道道祖母绿色的帷幕，镶着大红的穗子，或者是无数色彩缤纷的光束，时而光耀夺目，时而熄灭不见。
但是，当极光出现的时候，也会给人们的通信联络带来一定影响，它会使无线电短波遭到破坏，电报和电话受到严重干扰，罗盘指示紊乱。
对这种奇异的极光现象，科学家们有各种各样的解释。俄国科学家罗蒙诺索夫认为，是高空稀薄大气层里的大气放电造成的。他曾做过这样一个实验：他把一只玻璃球中的空气抽出大部分，然后在球内造成放电现象。这一实验证实了他的推测，他说：“在空气极其稀薄的玻璃球内，随着放电，不断发出闪光。”后来，又有许多人重复过罗氏的实验，也都得到了相同的结果。这种实验，证明了极光是一种放电现象。但极光之谜还远未揭开。比如，极光为什么多发生在两极？是哪种粒子引起高空空气发光的？发生在多高的高空？为什么极光的形状千奇百怪，并不断变换着花样？于是，有人便把寻极光答案的目光转向太阳。
经过多年的研究，弄清楚了一些问题，如太阳风携带着质子和电子，吹向地球，由于它们带有电荷，这些粒子陷入地球磁场。它们沿着磁力线抵达极地，然后闯入大气层上层。太阳风粒子下降时，与大气中的氧、氮分子发生冲撞。冲撞的能量以光的形式被释放，这与霓虹灯管里的发光原理类似。极光的颜色取决于粒子的类型、它们冲撞的是哪一种分子或原子、被冲击的气体中是否带电荷。在低大气层，电子撞击氮，将产生红色的光，但如果它们撞击的是大气层上层的带电荷氮，则会制造出蓝色和紫色的光。大约在100千米的上空，与氧原子撞击所产生的是最常见的极光色——白中泛绿。
通常，只有在极地地区才能见到极光，但在“太阳活动高峰期”极光也会出现在比北纬48度还要偏南的地区。在太阳活动高峰期，从太阳吹来的风暴将用粒子填满地球的磁场，太阳风“侵蚀”着地球磁场。这使得更多的粒子能够朝赤道飞移，因而扩大了极光发生的范围。但许多问题仍然没有令人信服的答案。
有些人称不仅看到了极光，还听到了极光的声音。自几个世纪前第一次有此类报道开始，这个现象一直困扰着科学家们。极光发生在地表以上100～320千米的高空，那里空气非常稀薄，不可能传载声波。然而，类似的报道依然不断。物理学家罗伯特·依瑟在他的著作《壮丽的极光》中列举了许多这一类的报道。他写到人们所描述的伴随极光的声音都“非常相似，是一种微弱的沙沙、嘶嘶、嗖嗖或噼啪声”。
就人们所观察到的极光现象，有各种各样的形状。有的极光像探照灯光束，从地平线上升起。早在1883年8月的一天，有人在英国伦敦以南的沿海一带，就发现一次这样的极光。当时，在东北方向的地平线，升起了一束亮光，光线越来越亮，向上呈放射状，地平线附近还有几朵远处的层积云与它交错。1837年，有人在多伦多湾和安大略湖之间的小岛上，看到从东方水平线上直射到天顶的一道白色强光柱，光亮稳定，并很慢地整体向西运动，一直占据着从地平线到天顶的空间，先是上部逐渐消失，然后整体消失。还有的极光则呈弧状，跨越整个天空，由地平线的一端到另一端。
1882年，就曾有人报道过这样一次极光。它缓慢地升起，移向天顶，并越过天顶，逐渐从月亮的上边穿过，降向西方，同时逐渐减小和减弱，在达到地平线时消失。其样子像个长纺锤。其实，极光的形状还有多种多样，这里列举的，不过是几种比较典型的。
1903年8月21日，有人在纽约的北部一带就发现了这样一次奇异的极光。当时人们看到，有两道明显的光弧横贯天空，在天顶附近以大角度互相交叉，其中一条是银河，一条就是光弧。这条光弧宽约为6个满月并列那样，从西略偏北伸到东略偏南。这条光弧持续了大约半个多钟头，形状和亮度都没什么变化。有些地方呈弯曲波浪状，有几处完全断开，也有的地方仅断开极窄的间隔。还有的极光呈流星状穿过天空。
有人分析，极光可能和太阳黑子活动有关。有人发现过这样一种现象，当一个大黑子经过太阳中心的子午线时，在20～40小时以后，地球上一定会发生极光。这时因为太阳在产生黑子时，由黑子区抛出强大的带电粒子流——质子和电子。当这些由太阳远道而来的“客人”到达地球高空的稀薄大气层时，就和大气层中的气体相撞，这些气体的原子和分子就会发出光来。这一过程大约发生在100～900千米的高空中，有时还要高些。这种现象之所以会发生在两极，是因为地球本身是个大磁石。像所有磁体一样，周围环绕着磁场，这磁场使太阳送来的粒子流飞向两极地区，因为地磁的两极非常接近地理上的两极。在太阳喷发的带电粒子流非常强烈的年份，在极区以外的一些地方也常能观察到极光。这种观点只能解释高空出现的极光现象，却无法解释距地面附近出现的极光现象。
有人曾发现离地面仅数米左右的极光。有时人们在出现极光的地方还闻到了臭氧的气味。所以，有人把这种现象归因于地磁的干扰，或是由于地面附近的静电放电所致。还有人认为，极光现象可能是彗星物质激发所致，因为许多极光现象与彗星的尾巴有相似之处。
古时候，由于人们无法解释这种现象，便产生了种种离奇的传说，可连现代人，每当看到奇形怪状的极光和目睹或听到上述的传闻同样也会感到迷惑。尽管今天人们用宇宙飞船、探空火箭以及其他科学仪器进行研究，也仍然未能彻底揭穿极光的全部奥秘。