北極光（英文：AURORA borealis ；芬蘭語：revontulet），是地球周圍的一種大規模放電的過程，出現于星球高磁緯地區上空的一種絢麗多彩的發光現象。它是太陽風暴吹過來的帶電粒子與地球高空大氣中的原子與分子在地球大氣層最上層（距離地面100~200千米處的高空）運作激發的光學現象。
極光（aurora）來源于拉丁文伊歐斯一詞。20世紀60年代，科學家將地面觀測結果與衛星和火箭探測到的資料結合起來研究，才逐步形成了極光的物理性描述。來自太陽的帶電粒子到達地球附近，地球磁場迫使其中一部分沿著磁場線集中到南北兩極。當它們進入極地的高層大氣時，與大氣中的原子和分子碰撞并激發，產生光芒，這種在極地形成的光在天文學上就稱為“極光”，在北極地區形成的叫北極光，在南極地區形成的叫南極光。
世界各地都有發生這種現象。包括中國黑龍江省漠河地區、多倫多北部等地。此外，木星、土星和水星都出現過極光現象。
命名
極光來源于拉丁文伊歐斯一詞。傳說伊歐斯是希臘神話中“黎明”的化身，是希臘神泰坦的女兒，是太陽神和塞勒涅的妹妹。當人類第一次仰望天際驚見北極光的那一刻開始，北極光就一直是個“謎”，長久以來，人們都各自發展出自己的極 光傳說。
形成原理
長期以來，由于科學知識的貧乏，人們對北極光現象一直眾說紛紜。20世紀60年代，科學家將地面觀測結果與衛星和火箭探測到的資料結合起來研究，才逐步形成了極光的物理性描述。極光是地球周圍的一種大規模放電的過程。來自太陽的帶電粒子到達地球附近，地球磁場迫使其中一部分沿著磁場線集中到南北兩極。當它們進入極地的高層大氣時，與大氣中的原子和分子碰撞并激發，產生光芒，這種在極地形成的光在天文學上就稱為“極光”，在北極地區形成的叫北極光，在南極地區形成的叫南極光。
太陽向各個方向噴射出了無數的帶電微粒。當這些帶電微粒撞向地球、進入地球磁場的作用范圍時，由于地球磁場的影響，這些帶電微粒便沿著地球的磁力線高速進入南北磁極附近，與高層空氣中的分子發生碰撞。碰撞的過程中會釋放能量出現發光現象。
形成條件
綜述
極光的形成有三大要素：太陽風、地球磁場和大氣。本質上說，極光是太陽風暴吹過來的帶電粒子與地球高空大氣中的原子與分子在地球大氣層最上層運作激發的光學現象。
太陽風
“太陽風”是太陽對宇宙不斷放射的一種能量，它是由電子與質子所組成，是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流。太陽風的強弱，是極光暴發規模大小的先決條件。
星球磁場
地球磁場亦稱“地磁場”。在北極附近的稱為“磁北極”，在南極附近的稱為“磁南極”。受地球磁場的作用，由太陽發出的高速帶電粒子沿著磁場線，大約以400 km/s的速度撞擊地球磁場兩極。所以極光常見于地球兩極的高磁緯地區。
高層大氣
高層大氣是極光的舞臺，由于太陽的激烈活動，放射出無數的帶電微粒，受地球磁場的影響，這些帶電粒子便沿著地球磁力線高速進入到南北磁極附近的高層大氣中，與氧原子、氮分子等質點碰撞，產生了“電磁風暴”和“可見光”的現象，這些繽紛的色彩組成了綺麗壯觀的極光景象。
形態特征
亮度
極光的型態可分為弧狀極光、帶狀極光、幕狀極光、放射狀極光等四種。顏色有灰白色、紅、藍、紫等色。一般呈帶狀、弧狀、幕狀、放射狀，這些形狀有時穩定有時作連續性變化。
顏色
勻光弧極光是一種最常見也最簡單的極光形態，呈現為一條或多條平行于地平線的弧形亮帶，通常是靜止或緩慢移動的，顏色為淡綠或淡紅。
射線式光柱極光是一種較為復雜也較為壯觀的極光形態，呈現為一束或多束從地平線向上伸展的細長亮柱，通常是快速移動或閃爍的，顏色為綠、紅、紫等。
射線式光弧光帶極光是一種介于前兩種之間的極光形態，呈現為一條或多條帶有射線狀結構的弧形亮帶，通常是緩慢移動或變化的，顏色為綠、紅、紫等。
簾幕狀極光是一種最為精彩也最為復雜的極光形態，呈現為一幅或多幅像簾幕一樣垂直于地平線掛在空中的亮帶，通常是快速變化或閃爍的，顏色為綠、紅、紫等。簾幕狀極光的亮帶上有許多細小的射線或條紋，呈現出豐富的細節和層次。簾幕狀極光是極光活動最強烈的時候出現的，也是最能吸引人們目光的極光形態。
聲音
2012年7月，芬蘭阿爾托大學研究人員發現北極光聲音來自地面以上約70米的高處。但受地球磁場干擾所致的北極光出現在地面以上約120公里的高空。聲音和人們所見的景象有關。研究表明，北極光有關的聲音很可能是由來自太陽、相同的高能粒子產生的，這些粒子造成了出現在遙遠天空中的北極光。這些粒子或由它們產生的地磁干擾好像制造了更接近地面的聲音。
出現地點
北極光，按原理在北極圈內全年晴朗的夜晚都可以觀賞到，而在冬天的夜空常出現。但世界各地都有北極光現象。包括中國黑龍江省漠河地區、東北地區、內蒙古自治區大部、新疆北部處在磁緯約35°以北，這些地區都有大小不等的幾率觀測到極光；還有多倫多北部等地也可以看見極光。由于北半球的磁極更加偏向北美大陸，加拿大、美國北部更有機會觀測到極光，而在歐洲，挪威、瑞典、芬蘭及俄羅斯的北部地區才能看到極光。
此外，極光不只在地球上出現，具備這三個條件的太陽系其他行星，如木星、土星和水星都出現過極光。在地球上能否看到極光與所處地磁緯度有直接關系。
觀測歷史
古代
中國古代史料中將極光稱為“天沖”“天狗”等，中國是記載極光最早的國家，在公元前2世紀對極光進行了分類。
公元前4世紀，古希臘的學者亞里士多德，在他的《氣象匯論》一書中，對極光形狀使用了“裂縫”或“洞穴”之類的詞匯。亞里士多德的學說認為，太陽的熱使地球表面升起一種蒸汽，后者與火相遇，燃起火焰，形成極光。
近現代
19世紀，人們利用照相機，攝影機及衛星，才能清楚的看到及了解到太陽能流與地球磁場碰撞產生的放電現象（極光），它是一束束電子光河，在離地球60英里的天空，釋放出一百萬兆瓦的光芒，但在無科學的時代，人們發揮想象力，來敘述這奇妙的大自然景色。
人類將衛星火箭送上太空之后，北極光現象才有了物理性、合理的解釋。
電子龍卷風向地球襲來，接觸到大氣上層的電離層時，就會產生極光。巨大的太陽粒子云團生成的這些龍卷風，會以每小時超過100萬英里的速度向前飛駛。太陽粒子云團在地表上方慢慢積聚到高達40000英里，當它們受到自己攜帶的電荷刺激時，就會產生旋風。天文學家早就知道，當太陽粒子流——太陽風接觸到地球的磁場時，就會產生極光。
1956~2010年，中國出現極光有據可查共72次，其中漠河市出現58次。出現最多的年代為20世紀80年代共28次，出現最多的年份是1989年共9次。?
1986年，瑞典第一顆研究北極光的衛星進入軌道。
美國東部時間2007年2月17日，1枚德爾他一2火箭從美國肯尼迪航天中心成功發射了5顆“西彌斯”(THEMIS)微型衛星，用于研究地磁亞暴下的動態北極光，意欲探明地磁亞暴的成因。
2009年4月，媒體報道，德國不倫瑞克地球物理學和宇宙物理學研究所一個科研組，已經清楚地球磁場是如何在偏轉太陽粒子的運行路線，讓它們飛向地球陰面之前，捕捉地球陽面上的太陽粒子的。揭開這種自然奇觀的產生之謎。
研究進展
2017年6月13日，日本國立極地研究所與東京大學、京都大學和名古屋大學的研究團隊宣布，利用高性能攝像機，歷時3年成功拍攝到高速閃爍的極光影像。短時間里重復出現明暗閃爍的特殊極光是在氫離子作用下產生。外界期待此研究能進一步揭開極光發生之謎。
2022年，媒體報道，北極光可以發出聲音和氣味。2023年5月，媒體報道，中國科學技術大學團隊成功設計研制出國內首個地面模擬極光的實驗室裝置“USTC極光一號”并成功放電。
歷史文化
神話傳說
黃帝軒轅氏
在中國，極光的傳說更離奇。相傳公元前2000多年的一天，夜幕降臨，群星閃爍。一個獨自坐在曠野中名叫附寶的少女，沉醉在恬靜優美的夜色之中。突然，在北斗七星中飄過一縷彩虹般的神奇光帶，如煙似霧，搖曳不定，時動時靜，若行云，似流水，最后化成一個碩大無比的光環，縈繞在北斗星的周圍。霎時，光環又奇亮無比，宛如皓月當空，向大地瀉下一片淡銀色的光華，映亮了整個原野。附寶見狀，心中不禁為之一動。由此便身懷六甲，生下一子，這男孩就是黃帝。這男孩就是黃帝軒轅氏。以上可能是世界上關于極光的最古老神話傳說之一。
山海經
中國古書《山海經》中也有極光的記載。書中談到北方有個神仙，形貌如一條紅色的蛇，在夜空中閃閃發光，它的名字叫觸龍。關于觸龍有如下一段描述：“人面蛇身，紅色，身長千里，鐘山之神也。”這里所指的觸龍，實際上就是極光。在古代，中國沒有極光這個詞，所以是根據極光不的形狀差異分別加以稱謂，如叫做“天狗”“刀星”“蚩尤旗”“天開眼”“星隕如雨”等等，大部分散落在史書的星象、妖星、異星、流星、祥氣的記載中。
其他傳說
古時的芬蘭人相信，北極光是一只狐貍在白雪覆蓋的山坡奔跑時，由尾巴掃起的晶瑩閃爍的雪花一路伸展到空中形成的。部分薩米人和西伯利亞地區人相信，北極光來自于逝者的創傷，是幽靈們在后世玩耍球類或騎馬奔跑時受傷所留下的血跡。愛斯基摩人認為，極光是鬼神引導死者靈魂上天堂的火炬。原住民則視極光為神靈現身，深信極光會發出聲音，取走人的靈魂，留下厄運。
參考資料 >
時隔14天，漠河再現北極光!.大興安嶺日報.2023-10-17
極光降臨加拿大多倫多.光明網.2023-10-17
Aurora Borealis Over the Midwest.NASA.2023-10-26
揭曉極光這一天象之謎：原來與太陽風暴有關.環球網.2023-10-26
[科普中國]-北極光.科普中國網.2023-10-17
在外星球也能看到極光?.新浪財經.2023-10-30
極光：地球大放電.中國科學技術館.2023-10-17
太陽風暴會導致“互聯網末日”？科學家：AI可快速準確作出全球預測.海外網.2023-10-26
【每日科普】極光. 廣西師大物理科學與技術學院.2023-10-17
絢麗多彩的極光也能被人為制造！帶你了解極光背后的原理.福建科普.2023-10-17
揭開北極光神秘的面紗.科普中國網.2023-10-17
科學家找到極光轟鳴聲來源.新浪網.2023-10-30
德國科學家發現極光產生過程.科學網.2023-10-17
日本團隊拍攝高速閃爍極光 耀目光芒燦爛美麗.中國寧波網.2023-10-17
北極光不僅有味道，還能發出聲音?.中國青年網.2023-10-26
把極光“搬進”實驗室.合肥在線.2023-10-17