大气成分的电离和激发会产生各种颜色和复杂程度的光。极光的形成（出现在两个极区周围的波段）也取决于沉淀粒子加速度的大小。从大气中得到电子后，沉淀质子通常会作为入射氢原子来产生光发射。质子极光可以在低纬度地区被观察到。
“极光”一词来源于罗马的黎明女神，奥罗拉。她从东走到西来宣布太阳的到来。古希腊诗人用奥罗拉这个名字来隐喻黎明，常会提到在原本黑暗的天空中的色彩表现（例如：玫瑰色黎明）。
1960年，在加拿大丘吉尔堡的一次开创性火箭飞行中发现一束电子从上方进入了大气，从而发现了导致大气成分电离和激发以产生极光的直接原因。从那时起，自从1960年代以来，许多研究小组利用火箭和卫星穿越极光区，一直在辛苦地获得大量数据且分辨率在不断提高。其中最主要的发现是，极光弧以及其他一些光形式，是由于电子在进入大气的最后约10，000千米左右的阶段中被加速了。这些电子经常（但不总是）在能量分布中占据着峰值，并优先沿着磁场的局部方向进行排列。相反，主要负责扩散和脉动极光的电子却具有平稳下降的能量分布形态，以及有利于局部磁场方向的角分布（螺距角分布）。脉动被发现起源于或接近极光带磁场线的赤道交叉点。质子的分立和扩散也与极光有关。