オーロラとは
オーロラとは、極域近辺に見られる大気の発光現象。名称はローマ神話の暁の女神アウロラに由来する。外来語は「極光」とも称される。明るさはレイリーで表され、通常は数から数十キロレイリー、明るいもので百キロレイリー以上になる。
発生の原理
太陽に端を発する「太陽風」と呼ばれるプラズマ粒子の流れが地球磁場と相互作用し、複雑な浸入過程を経て地球磁気圏内の夜側に広がる「プラズマシート」と呼ばれる領域にたまる。プラズマシート中のプラズマ粒子が地球大気（電離層）に向かって高速で降下し、大気中の粒子と衝突すると、大気粒子が一旦励起状態になり、それが元の状態に戻るときに発光する。これがオーロラの光である（発光の原理自体は蛍光灯と同じ）。
オーロラは肉眼では白くぼんやりとしかみえないことが多いが、それは発光自身が暗いためで、いくつかの色をもっている。本が読めるほどの明るいオーロラだと、はっきりとその色を識別できる。
肉眼で見られるオーロラの色はほとんどが電子の降り込みが原因で、発光が起こっている高度によって違う。上方の高度200 km以上では赤色（630nm）、200kmから100kmの低高度では緑色（557.7nm）、そして稀に100km以下の最下部にピンク色や紫色を見ることができる。赤と緑は酸素原子によるもので、ピンク色（連続光）は窒素分子、紫（427.8nm）は窒素分子イオン（N2+）による。通常見られるのは緑色のオーロラである。これは大気の主組成の高度変化と関連しており、100km以上では窒素分子に比べ酸素原子が卓越していることを示す。また赤と緑の境は酸素原子の密度変化が影響している。降り込む電子のエネルギーが高くなると、平均的なオーロラの発光高度は低くなる。太陽活動現象に伴う磁気嵐により、たまに日本のような低緯度地方でも赤いオーロラが観測されることがある。これは磁気嵐によって磁力線が低緯度側にゆれることや、赤いオーロラが高高度であるために地平線に沈みにくいことと関係がある。
プロトン（陽子）オーロラの場合、励起され発光するのは降下してくるプロトン自身である。
オーロラ領域から観測されるのは可視光だけではなく、紫外線や、「AKR」と呼ばれるkm帯の電波、さらには振込み電子の制動輻射によるX線など様々な波長の電磁波が存在する。