2016年3月14日拍摄的北极光，最常见的极光是绿色，图片中可以看到非常少见的紫色，并夹杂着蓝色和红色
Credit: Olivier Morin
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黑暗的晴朗天空，远离都市的光害，我们裸眼可以看到月亮、行星、恒星、银河，甚至还有很多深空天体。但如果我们身处靠近两极地区，并在合适的情况下，我们可以看到闪烁着移动着的色彩光幕——极光。通常是鲜艳的绿色，有时会出现蓝色和红色。历史长河，人们赞叹着南北极极光胜景，但并不知道它是如何产生的，这让极光更加神秘，关于它的魔幻故事在高纬度地区广为流传。现在我们不仅知道它缘何而来，还能够准确预测在何时何地上演、是否壮观，从而规划自己的极光之旅。
2015年11月12日，在挪威北部小城希尔科内斯拍摄的典型极光。
Credit: Jonathan Nackstrand
随着海拔的升高，大气层开始变得稀薄，大气的各种特性开始改变。在大约80-105公里的高度，稀薄的大气中有一层钠，它会在太阳辐射下进入激发态。到晚上，大气冷却，钠离子状态还原，并辐射出黄色光线（电磁波波长决定颜色）。而高层大气中稀薄的氮、氢、氧会以各种形式结合，产生多种光学透镜效果，从而呈现出多变的极光秀。
国际空间站拍摄的南极光，黄绿光是最常见的，由外层的稀薄大气中被激发的钠和氧发出
Credit: ESA/NASA
钠层下面的羟基，会形成红色气辉。在钠层上方的氧原子及氮氧化物（NO）则会产生明亮的绿色。在这一层的上边缘，当氧原子在夜间合成为氧分子，又会释放出蓝色光线。在更高海拔处，激发的氧原子和激发的羟基自由基（OH-）中的电子轨道下降时，又会产生红色光芒。
第30期国际空间站指挥官丹·勃班克拍摄的气辉背景下的爱喜彗星
Credit: NASA/Dan Burbank
这种太阳光与地球大气的相互作用无时不刻的发生着。在日间，日光激发地球大气的原子、分子和离子，使它们激发或离子化；到晚上，电子由高能级回归低能级，发射不同波长的光。此外，由于太阳给地球带来的不仅是光线（电磁波），还包括粒子。太阳风就是一种持续的粒子流，不但经过地球、其他行星，甚至最终到达太阳系外。不时发生的太阳耀斑、日冕物质抛射等现象，还会抛来更多更高速度的粒子，形成更加壮观的极光！
地球磁场是一个非常有效的保护罩，大多数的带电粒子在地磁作用下向两极地区移动，产生了极光
Credit: NASA/GSFC/SOHO/ESA
太阳发射的带电粒子并不是直线行进的，它会在太阳的磁场作用下曲线轨迹移动。同样，地球也有磁场，大多数带电粒子会偏向地球两极，仅有少数高速粒子能够到达赤道上空的大气，这就如同是在地球周围搭起了一个隐形的保护罩。
北半球极光发生几率的研究，指数K从0到9，1代表典型且稳定的极光
Credit: NOAA
地磁作用下，带电粒子偏移两极地区，并且在两极地区上空形成环形的激发区域。
美国宇航局通过卫星拍摄的紫外波段照片（非真实颜色）
Credit: NASA
因此极光的壮观程度取决于太阳风暴的剧烈程度，而外层大气的各种被激发的原子、分子和离子以及他们的复杂构成决定了它变化多端。
新西兰上空的银河和极光，展示出不同的颜色层次
Credit: Ben
很遗憾大多数人没有亲眼看过极光。即便是专业摄影师，也无法给观众完美的呈现极光的壮美，因为极光是动态的，它是大自然的霓虹灯光秀。我们可以规划一场前往高纬度地区的极光之旅，但说实话，最佳观测地点是我们很难有机会前往的低轨道太空！
还是现实一些吧，开启我们的极光之旅可以选择在极地周围的30度区域，包括加拿大、俄罗斯和挪威的北部地区，以及瑞典、芬兰、冰岛、格林兰以及南极洲。即使没有太阳风暴爆发，这些地区也很容易看到极光，但是最好还是选择冬季观看，这样夜间时间较长，有更多晴朗夜空的几率。
冰岛极光摄影师的自拍秀。使用15-30秒曝光带来了不错的效果
Credit: Óðinn Kári Karlsson
上图来自职业的极光摄影师，他的足迹遍布极地和北欧地区，图片中的极光非常壮观，它展示了短短15-30秒的景象。他介绍“这是他第一次拍摄极光下的自己，使用三脚架自拍，ISO1600，光圈28，曝光时间约15-30秒”。
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