按照阿尔文波产生的条件，地球磁力线发生弯曲时，就会产生出具备一定传播速度的阿尔文波。其中，被引导至地球两极的太阳高能粒子，在两极大气层上部所形成的阿尔文波最为密集，同时也最为混乱。

在两极上空形成的阿尔文波，就像滑雪者从雪山上冲下来一样，将大气层上部大气分子中的电子进行了加速，这些电子随后又与空气中的氮原子、氧原子相撞击，在此过程中释放出新的能量，从而形成让我们眼花缭乱的极光。

如果想从深层次来解释地球磁场形成阿尔文波的机理，显然通过高空的航天器很难做到，唯一的途径就是人为制造出等离子体与磁场之间的“橡皮筋”效应。于是，美国芝加哥惠顿学院的研究团队，采用了在磁化等离子体中通过产生扰动的方式，来产生阿尔文波，参与实验的设备为该校的大型等离子体装置。

这个大型等离子体装置，是一个直径40多厘米、长度10米左右、笼罩在磁场线圈中的设备。在实验时，操作人员在装置内部填充特定的气体物质，并向里面发射高强度的电子束，快速制造出被磁化的等离子体，然后对比扰动之下电子的实际运行速度与原先电子的运行速度差异。

这个实验看上去非常简单，但是由于实验的难度相当大，原本研究团队计划用3年时间达到研究目标，结果足足花了20多年，才取得实质性的成果。

实验的难度主要表现在以下几个方面：一是并不是所有产生的阿尔文波都有用，需要反复研究和制造合适的电子发射天线，来产生具有足够振幅的阿尔文波。二是需要非常灵敏的观测手段，在等离子体中，大约只有千分之一的电子，能够与阿尔文波发生相互作用，而且等离子体中被加速的电子速度太快，测量起来难度也非常大。三是需要反复发射电子束，研究团队利用电磁测量和电子测量相结合的方式，每组实验需要进行6万多次，频率为1秒重启运行一次，即每组实验下来就得需要1天的时间，然后通过测量出的数据，来判断电子是否真的与阿尔文波一起运行。