我们从地面看到的北极光是由太阳带电粒子以极高的速度进入地球上层大气造成的。极光以地球磁极为中心，在其周围大致呈圆形的区域可见。由于磁极和地极不一样，有时北极光在比预期更南的地方可见，也有时会在更北的地方可见。

地球产生的不可见磁场线的示意图，以二极磁场表示。图片来源：美国宇航局

极光起源于太阳表面的太阳活动喷出的气体云。科学家称之为日冕物质抛射（CME）。如果其中一个物质到达地球，需要2到3天的时间，之后会与地球磁场发生碰撞。这个磁场是看不见的，如果你能看到它的形状，那么地球看起来就像一颗有着长长的磁场“尾巴”的彗星，在地球后面沿着太阳相反的方向延伸了一百万英里。

地球磁层和极光的图解

当日冕物质抛射与磁场碰撞时，磁场尾部区域会发生复杂的变化。这些变化会产生带电粒子的电流，然后沿着磁力线流向两极区域。这些粒子在地球上层大气中的能量增加，当它们与氧和氮原子碰撞时，就会产生耀眼的极光。