Aurora borealis, som mer korrekt vil bli kalt aurora borealis, siden den forekommer i polarområdene på jorden, er et av de vakreste naturfenomenene. Essensen av dette fenomenet ligger i det faktum at solvinden, som avbøyes av jordens magnetfelt mot polene, kolliderer med atomer av gasser i jordens atmosfære. I denne kollisjonen overgår gassatomet til en eksitert tilstand og frigjør energi i form av et foton - en partikkel som ikke har masse og ikke har noen ladning. Det er disse fotonene som produserer effekten av aurora borealis.
Jo dypere de ladede partiklene fra solvinden trenger inn i jordens atmosfære, jo oftere kolliderer de med atomer, fordi konsentrasjonen av gassatomer øker merkbart når de nærmer seg jordoverflaten. Følgelig vil jo sterkere og lengre nordlyset være.
Nordlysfargen avhenger av to faktorer: høyden kollisjonen skjedde i; typen gass, hvis atom har kommet til en opphisset tilstand. For eksempel, hvis fargen er enten rød eller grønn, betyr det at partikler fra solvinden har kommet i kontakt med oksygenatomer. Følgelig betyr den røde fargen at den skjedde i stor høyde (over 200 kilometer over jorden), og grønn - i middels høyde (fra 100 til 200 kilometer). Hvis fargen er blå eller fiolett, betyr dette at nitrogenatomer har kommet i en eksitert tilstand. Fotonene som dannes når atomene til andre gasser er opphisset, kan nesten ikke skilles, siden nitrogen og oksygen er de mest massive komponentene i jordens atmosfære.
Forskjellen i farger produsert av fotoner av eksiterte oksygenatomer forklares med følgende mønster. Hvis det kolliderende oksygenatomet ikke kolliderer med et annet oksygenatom i løpet av ett sekund, vil det avgi et grønt foton. Hvis denne kollisjonen ikke skjer innen to hele minutter, vil den avgi en rød foton. Men i tilfelle kollisjonen skjer raskere enn et sekund, dannes det ikke noe foton i det hele tatt. Det er lett å forstå at rød farge bare vil vise seg i høyder, mer enn 200 kilometer, hvor konsentrasjonen av atomer er ubetydelig og kollisjonene deres sjelden forekommer. Vel, i en høyde under 100 kilometer, oppstår kollisjoner så ofte at et eksitert oksygenatom ikke har tid til å forbli intakt selv i et sekund, og det blir ikke dannet noe foton.
Jo sterkere forstyrrelsene i solens atmosfære er, desto sterkere er solvindstrømmene. Derfor må innbyggere i polarområdene på den nordlige halvkule, så vel som overvintrer i Antarktis, være forberedt når de hører om en annen solfakkel, etter en stund vil de se en spesielt sterk og vakker nordlys.
