挪威物理學家柏克蘭(Kristian O. B. Birkeland)在1896年即推論,由於電子受到地球磁場的導引而被侷限在圍繞極區的圓形區域裡,他甚至暗示太陽就是提供這些電子的來源。日後藉由人造衛星的觀測,在1963年證實了極光的出現確實被侷限在以地磁極為中心、直徑可達約4千公里之近乎圓形的環狀區域裡,稱為極光橢圓區(auroral oval)。
地球南北兩個磁極附近都會出現極光,在大多數情況裡,南極光和北極光都很相似,幾乎會在相同時間出現並以相同方式運動。法國科學家麥蘭(Jean Jacques d’Ortous de Mairan)在1733年出版第一本討論極光的教科書裡,就合理推測出這種所謂的共軛現象(conjugacy),認為南半球也可能出現極光,而且可能類似於那些在北半球看到的極光。庫克船長在1770年證實南半球也會出現極光,科學家在19世紀中葉也了解到南北半球出現的極光一般具有相似的行為。而從1967年到1971年,阿拉斯加大學費爾班克斯分校地球物理學研究所和洛沙拉摩斯科學實驗室(Los Alamos Scientific Laboratory)的研究人員執行了總共18次的雙機飛行觀測任務,證實南極光和北極光的確呈現出鏡像(mirror image)的效果。