Az aurora borealis, amelyet helyesebben aurora borealisnak hívnánk, mivel a Föld sarkvidékein fordul elő, az egyik legszebb természeti jelenség. Ennek a jelenségnek a lényege abban rejlik, hogy a napszél, amelyet a föld mágneses tere eltérít pólusai felé, ütközik a föld atmoszférájában található gáz atomjaival. Ebben az ütközésben a gázatom gerjesztett állapotba kerül, és energiát szabadít fel foton formájában - olyan részecske, amelynek nincs tömege és nincs töltése. Ezek a fotonok keltik az aurora borealis hatását.
Minél mélyebben behatolnak a napszél töltött részecskéi a föld légkörébe, annál gyakrabban ütköznek atomokkal, mert a földfelszínhez közeledve érezhetően növekszik a gázatomok koncentrációja. Ennek megfelelően az északi fény erősebb és hosszabb lesz.
Az aurora színe két tényezőtől függ: az ütközés magasságától; a gáz típusa, amelynek atomja gerjesztett állapotba került. Például, ha a szín piros vagy zöld, az azt jelenti, hogy a napszél részecskéi érintkezésbe kerültek oxigénatomokkal. Ennek megfelelően a piros szín azt jelenti, hogy nagy magasságban történt (több mint 200 kilométerrel a Föld felett), és zöld - közepes magasságban (100-200 kilométer). Ha a szín kék vagy ibolya, ez azt jelenti, hogy a nitrogénatomok gerjesztett állapotba kerültek. A más gázok atomjainak gerjesztésekor keletkező fotonok szinte megkülönböztethetetlenek, mivel a nitrogén és az oxigén a Föld légkörének legnagyobb tömegű alkotórészei.
A gerjesztett oxigénatomok fotonjai által előállított színbeli különbséget a következő minta magyarázza. Ha az ütköző oxigénatom egy másodpercen belül nem ütközik össze egy másik oxigénatommal, akkor zöld fotont bocsát ki. Ha ez az ütközés nem következik be két egész percen belül, akkor vörös fotont bocsát ki. De abban az esetben, ha az ütközés másodpercnél gyorsabban következik be, egyáltalán nem képződik foton. Könnyű megérteni, hogy a vörös szín csak 200 kilométernél nagyobb magasságokban fordul elő, ahol az atomok koncentrációja elhanyagolható és ütközésük ritkán fordul elő. Nos, kevesebb mint 100 kilométeres magasságban olyan gyakran ütköznek össze az ütközések, hogy egy gerjesztett oxigénatomnak nincs ideje egy másodpercig sem érintetlen maradnia, és nem képződik foton.
Természetesen minél erősebben zavarják a Nap légkörét, annál erősebbek a napszéláramok. Ezért egy újabb napkitörés hallatán fel kell készülni az északi félteke sarki régióinak lakóira, valamint az Antarktisz telelőire: egy idő után egy különösen erős és gyönyörű aurorát látnak.
