首先我們需要知道，極光由來自地球磁場或太陽的高能帶電粒子流使高層大氣分子或原子激發(fā)而產(chǎn)生。

根據(jù)能量最低原理，激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，被激發(fā)的原子一段時間后（這段時間稱為壽命）會釋放出一定能量的光子，然后回到穩(wěn)定的基態(tài)，在這一過程中放出的光就是極光。而大氣分子主要是由什么構(gòu)成的呢？沒錯，主要是氮?dú)夂脱鯕狻?/p>

極光顏色主要靠激發(fā)態(tài)決定，也就是由大氣分子的組成以及入射電子能量大小決定。當(dāng)入射電子能量不太大時，氧原子容易被激發(fā)，最終產(chǎn)生的光波為557.7納米的淡綠色光。而能量較大時，氮原子容易被激發(fā)，最終產(chǎn)生427.8納米的藍(lán)色光。能量很大的時候，容易發(fā)出630納米的紅光。

雖然高層內(nèi)空氣密度小，但是碰撞對于壽命長的激發(fā)態(tài)而言依然是有巨大影響的，比如，630納米的紅光壽命約為110秒，而處于這種激發(fā)態(tài)的原子，只要被其他原子碰撞，激發(fā)態(tài)就會改變，再躍遷回基態(tài)時發(fā)出的光的顏色也會隨之改變，不會再是紅光。而557.7納米的淡綠色光壽命為1秒左右。

人眼可以觀測到的較低層大氣空氣密度相對高層較大，碰撞較多，因此人們看到的極光多為綠色光。