Như chúng tôi đã đề cập, các cực quang có các hình dạng khác nhau. Chúng có thể trông giống như một đốm sáng màu cam hoặc đỏ ở đường chân trời - giống như bình minh hoặc hoàng hôn. Đôi khi chúng có thể bị nhầm với những đám cháy ở xa, như người da đỏ Mỹ nghĩ. Chúng có thể trông giống như những tấm rèm hoặc dải ruy băng và di chuyển và uốn lượn trong đêm.
Cực quang có thể có màu xanh lá cây, đỏ hoặc xanh lam. Thường thì chúng sẽ là sự kết hợp của nhiều màu, với mỗi màu có thể nhìn thấy ở một độ cao khác nhau trong khí quyển.
- Xanh lam và tím: dưới 120 km (72 dặm)
- Màu xanh lá cây: 120 đến 180 km (72 đến 108 dặm)
- Màu đỏ: hơn 180 km (108 dặm)
Sau khi mặt trời hoạt động cực đại đặc biệt trong chu kỳ của mặt trời, màu đỏ có thể xuất hiện ở độ cao từ 90 đến 100 km (54 đến 60 dặm).
Các ion oxy phát ra ánh sáng đỏ và vàng. Các ion nitơ phát ra ánh sáng đỏ, lam và tím. Chúng ta nhìn thấy màu xanh lá cây ở những vùng khí quyển có cả oxy và nitơ. Chúng ta nhìn thấy các màu sắc khác nhau ở các độ cao khác nhau vì nồng độ tương đối của oxy và nitơ trong khí quyển thay đổi theo độ cao.
Cực quang có thể khác nhau về độ sáng. Những người thường xuyên quan sát cực quang và báo cáo về chúng thường sử dụng thang đánh giá từ 0 (mờ) đến 4 (rất sáng). Họ sẽ ghi chú thời gian, ngày tháng, vĩ độ và màu sắc của cực quang và tạo các bản phác thảo nhanh về cực quang trên bầu trời. Các báo cáo như vậy giúp các nhà thiên văn học, vật lý thiên văn và các nhà khoa học Trái đất theo dõi các hoạt động cực quang. Cực quang có thể giúp chúng ta hiểu được từ trường của Trái đất và cách nó thay đổi theo thời gian.
Vì từ trường của Trái đất là ba chiều nên cực quang xuất hiện dưới dạng một vòng hình bầu dục xung quanh cực. Điều này đã được quan sát từ vệ tinh, Trạm vũ trụ quốc tế và tàu con thoi. Nó không phải là một vòng tròn hoàn hảo vì từ trường của Trái đất bị gió Mặt trời làm biến dạng.
Vòng cực quang có thể khác nhau về đường kính. Cực quang có thể được nhìn thấy ở xa về phía nam như miền nam Hoa Kỳ, nhưng không thường xuyên. Nói chung, chúng ở gần các vùng cực. Chúng cũng xảy ra theo từng cặp - khi chúng ta nhìn thấy cực quang thì sẽ có cực quang tương ứng ở bán cầu nam (tìm hiểu lý do tại sao ở trang tiếp theo).
Cực quang có chỉ xảy ra trên Trái đất không?
Bởi vì cực quang được tạo ra bởi sự tương tác của gió mặt trời và pháo sáng mặt trời với từ trường của một hành tinh, bạn sẽ nghĩ rằng chúng cũng sẽ xảy ra trên các hành tinh khác. Những gì bạn cần là:
- Các tia sáng và gió mặt trời cung cấp các hạt tích điện và năng lượng để tương tác với từ trường của một hành tinh
- Từ trường hành tinh (có thể ở một mức độ nào đó) giữ các electron từ không gian
- Bầu khí quyển hành tinh có chứa các khí ion tương tác với các điện tử năng lượng từ trường và tạo ra ánh sáng thông qua sự kích thích và thư giãn của các điện tử của chúng
Vì vậy, với những điều kiện này, chúng ta đã quan sát được cực quang trên Sao Mộc và Sao Thổ . Cả hai hành tinh đều có từ trường mạnh mẽ và bầu khí quyển với các khí bị ion hóa, chủ yếu là hydro và heli.
Kính viễn vọng không gian Hubble đã chụp được hình ảnh các cực quang trên Sao Mộc và tàu thăm dò Cassini quay quanh Sao Thổ đã chụp ảnh các cực quang ở đó.
