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极光是地球两极附近天空中出现的绚丽光芒现象。这种美丽的自然奇观主要呈现绿色、红色、蓝色和紫色等多种颜色，其中绿色最为常见。极光主要出现在地球南北两极附近的椭圆形区域内，北半球称为北极光，南半球称为南极光。这些光芒在夜空中舞动，形成了大自然最壮观的光影表演之一。
太阳风是太阳持续向太空喷射的带电粒子流。在太阳内部，核聚变反应产生巨大的能量，将氢原子核融合成氦原子核，同时释放出大量高能粒子。这些粒子主要包括质子和电子，它们以每秒数百公里的高速从太阳表面向四面八方喷射而出。太阳风的粒子密度虽然很低，每立方厘米只有约5到10个粒子，但由于其巨大的速度和持续不断的特性，对整个太阳系都产生重要影响。
地球磁场是保护我们免受太阳风伤害的重要屏障。地球磁场的形成源于地核中液态铁的对流运动，这种运动产生电流，进而形成磁场。磁力线从地球南极指向北极，在地球周围形成一个保护性的磁层。当太阳风粒子接近地球时，大部分粒子被磁场偏转，无法直接到达地球表面。然而，部分粒子会沿着磁力线被引导向地球的两极地区，这正是极光形成的关键步骤。
极光的发光原理是一个精妙的物理过程。当太阳风中的带电粒子沿着地球磁力线进入大气层时，它们会与大气中的氧原子和氮原子发生碰撞。这种高能碰撞会激发原子中的电子，使电子从低能级轨道跃迁到高能级轨道。然而，处于激发态的电子是不稳定的，它们很快就会回到基态。在这个回落过程中，电子会释放出特定波长的光子。当大量原子同时经历这个过程时，就形成了我们看到的绚丽极光。
极光呈现不同颜色的原因在于不同的气体分子在不同高度发出特定波长的光。最常见的绿色极光是由氧原子在100到300公里高度发出波长557.7纳米的光产生的。红色极光则来自氧原子在300公里以上高度发出的630纳米波长的光。蓝色极光主要由氮分子发出427.8和470.9纳米的光形成。紫色极光是氮分子发出的多种波长光的混合结果。大气密度、温度和粒子能量的不同，决定了在不同高度哪种颜色占主导地位，从而形成了极光丰富多彩的色彩层次。