极光(Aurora)是一种出现在地球两极高纬度地区上空的发光现象，因其绚丽夺目而又神秘莫测的气质令无数人神往和赞叹。相信多数Geek只是大致知道，极光是由来自地磁圈或太阳的高能带电粒子流使离层大气分子或原子电离而产生的，那么极光的能量源到底是什么，为什么极光在春分和秋分时期最甚?长期以来，都没有人对极光的产生提出令人信服的解释，直到NASA实行了THEMIS(Time Hisory of Events and Macroscale Interactions During Substoms)计划，科学家才初步揭开了极光的一系列秘密。

THEMIS任务的目的就是通过调查极光剧烈变化的原因来研究地磁扰动现象。这不仅有着理论探索意义，同样有着非常重要的现实意义。因为地球磁场是保护地球不受宇宙空间恶劣气候影响的重要屏障，地磁扰动不仅会影响到在轨卫星的工作，还可能会引起地面电力网络出现故障。整个THEMIS系统包括5颗人造卫星群和20座地面监测站，这5颗人造卫星于2007年2月成功发射升空，而坐落于北美大陆的20座地面站作为卫星群的助手，配备了全天成像白光极光相机(ASI)和磁强计，每天监视着北美的夜空。

根据THEMIS卫星系统观测到的一场极光亚暴(Auroral Substorm)，科学家们发现形成极光的能量是一种地球磁场和太阳磁场相混合的特殊磁场。他们称这种磁场为“磁索”(Magnetic Ropes)，这是因为这种磁场的结构类似于相互交织的绳索。在进入地球上层大气之前，太阳释放的带电粒子(太阳风)就是沿着这条“绳索”运动的。当太阳粒子来到地球附近，碰到北极上空的磁场时又形成若干扭曲的磁场，带电粒子的能量在瞬间释放，以灿烂眩目的北极光形式呈现。而地球的极光主要只有红、绿二色，是因为在热成层的氮气和氧原子被电子破撞，分别发出红色和绿色光。至于为什么在春分和秋分两节气时期极光频发，是因为此时地球位置与“磁索”交错最甚，而非因四季交替影响才有此结果。

不仅如此，THEMIS卫星还观测到了作为太阳风暴护盾的地球磁场有史以来最大的撕裂，这引起了科学家们的高度关注。当太阳风的磁场方向指向北方时，地球磁场常常会出现两个裂缝，从而让大量的太阳粒子溜进大气层，从而激发强烈的极光和磁层亚暴(Megnetospheric Substorm)。科学家原本以为，太阳风对地球磁场最大限度的入侵发生在地球磁场和太阳磁场正好指向相反方向时，但THEMIS卫星的观测结果显示这一设想是错误的，当两大磁场方向一致时，穿透地球保护磁场的太阳风量相对于两者磁场方向相反时增加了20倍。2007年夏天，THEMIS卫星发现地球磁场出现了一个空洞——在地球磁气圈的最外缘，侵人的太阳粒子层厚达至少6400公里!不过，跟踪THEMIS卫星系统的加州大学伯克利分校的科学家马里特奥伊罗塞特指出，太阳粒子对地球磁场的这种入侵是暂时的，像这次观测到的现象只持续了一个小时。虽然太阳风的入侵对地球表面生活的人基本不造成伤害，但是可能对地球电网、航班、军事通讯和卫星信号造成影响，同时对正在太空轨道的宇航员也是一个潜在威胁。

有科学家预测，两千年后地球磁场可能会全部消失，到那个时候，地球上就再也没有美丽的极光可看了——当然在那之前，人类和地球上的其它生物早就被宇宙射线杀光光了。