Aurora borealis, Dünya'nın kutup bölgelerinde meydana geldiği için daha doğru bir şekilde aurora borealis olarak adlandırılacak, en güzel doğa olaylarından biridir. Bu fenomenin özü, dünyanın manyetik alanı tarafından kutuplarına doğru sapan güneş rüzgarının, dünya atmosferindeki gaz atomlarıyla çarpışmasıdır. Bu çarpışmada, gaz atomu uyarılmış bir duruma geçer ve bir foton şeklinde enerji yayar - kütlesi ve yükü olmayan bir parçacık. Aurora borealis'in etkisini yaratan bu fotonlardır.
Güneş rüzgarının yüklü parçacıkları dünyanın atmosferine ne kadar derin nüfuz ederse, atomlarla o kadar sık çarpışırlar, çünkü gaz atomlarının konsantrasyonu Dünya yüzeyine yaklaştıkça gözle görülür şekilde artar. Buna göre, kuzey ışıkları o kadar güçlü ve uzun olacaktır.
Aurora'nın rengi iki faktöre bağlıdır: çarpışmanın meydana geldiği yükseklik; atomu uyarılmış duruma gelen gaz türü. Örneğin, renk kırmızı veya yeşil ise, güneş rüzgarının parçacıklarının oksijen atomlarıyla temas ettiği anlamına gelir. Buna göre, kırmızı renk, yüksek bir irtifada (Dünya'nın 200 kilometre üzerinde) ve yeşil - orta irtifalarda (100 ila 200 kilometre arasında) gerçekleştiği anlamına gelir. Renk mavi veya menekşe ise bu, nitrojen atomlarının uyarılmış bir duruma girdiği anlamına gelir. Diğer gazların atomları uyarıldığında oluşan fotonlar neredeyse ayırt edilemez, çünkü nitrojen ve oksijen dünya atmosferinin en büyük kütleli bileşenleridir.
Uyarılmış oksijen atomlarının fotonları tarafından üretilen renklerdeki fark, aşağıdaki modelle açıklanmaktadır. Çarpışan oksijen atomu bir saniye içinde başka bir oksijen atomu ile çarpışmazsa yeşil bir foton yayar. Bu çarpışma iki dakika içinde gerçekleşmezse, kırmızı bir foton yayacaktır. Ancak çarpışmanın bir saniyeden daha hızlı gerçekleşmesi durumunda hiç foton oluşmaz. Kırmızı rengin yalnızca atom konsantrasyonunun ihmal edilebilir olduğu ve çarpışmalarının nadiren meydana geldiği 200 kilometreden daha yüksek irtifalarda ortaya çıkacağını anlamak kolaydır. Eh, 100 kilometreden daha az bir yükseklikte çarpışmalar o kadar sık gerçekleşir ki, uyarılmış bir oksijen atomunun bir saniye bile bozulmadan kalması için zamanı yoktur ve foton oluşmaz.
Tabii ki, Güneş'in atmosferindeki bozulmalar ne kadar güçlüyse, güneş rüzgarı akımları da o kadar güçlü olur. Bu nedenle, başka bir güneş patlaması duyduktan sonra, kuzey yarım küredeki kutup bölgelerinin sakinleri ve Antarktika'daki kışçılar hazırlıklı olmalıdır: bir süre sonra özellikle güçlü ve güzel bir aurora görecekler.
