极光
极光的形成有三要素：高能带电粒子流、地球磁场以及地球的大气层
太阳剧烈活动时会向外抛射出大量的高能带电粒子流，这些粒子是由比原子还小的基本粒子—质子和电子等组成的等离子体，它们扩散到宇宙中，飞向地球。
太阳向外抛射带电粒子流
这些高能带电粒子流进入地球磁场后，受洛伦兹力（运动电荷在磁场中所受到的力）的作用，会向地球南北两极做螺旋运动进入地球大气。
带电粒子受磁场作用进入南北两极
带电粒子受洛伦兹力的运动形式
由于带电粒子具有较高的能量，当与大气中的气体原子发生碰撞的时候，原子中的电子就可以吸收能量。
原子中的基态电子吸收能量跃迁至激发态，不过由于激发态不稳定，电子又会回到基态，电子由高能级（激发态）跃迁回低能级（基态）的过程称为自发辐射，会以光的形式释放能量。
电子高低能级跃迁示意图
电子也有可能吸收过多能量直接脱离原子核的束缚，发生电离，但有电离就有复合，失去电子的原子也可以重新和电子复合，在复合过程，电子能量同样以光的形式释放出来。
极光主要发生在电离层，电离层大气主要成分为氧和氮，氧原子辐射的光主要以红光和绿光为主，氮原子辐射的光主要以蓝光为主，这几种光还可以混合生成其他的颜色的光。
这就是极光形成的全部过程了。
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