北極光是一種出現在地球高磁緯度地區上空，特別是北極附近的多彩發光現象。它的形成主要是由於太陽風中高能帶電粒子與地球高層大氣中的分子或原子發生碰撞，導致這些分子或原子被激發或電離，進而發出光芒。這些高能粒子通常來源於太陽活動期間釋放的帶電粒子流，它們穿透地球的磁層並進入大氣層。
在北極光形成的過程中，這些粒子沿着地球的磁場線進入大氣層，並與大氣中的氣體（如氧氣和氮氣）發生碰撞。當氣體中的電子從激發態回到基態時，會釋放出光能，形成我們看到的北極光。這種光芒可以呈現不同的顏色，這取決於與哪些氣體分子發生了碰撞以及碰撞的類型。例如，與氧和氮的相互作用可以產生紅色、紫羅蘭色，有時甚至是藍色。
此外，北極光的出現頻率與太陽活動的週期有關，太陽活動期間釋放的帶電粒子增多，從而增加了北極光的出現頻率。科學家們通過使用各種儀器測量大氣層中的粒子濃度、速度和能量等參數，並與北極地區的觀測數據進行對比，以更好地理解北極光的形成過程。