Το aurora borealis, το οποίο θα μπορούσε να ονομάζεται σωστά το aurora borealis, καθώς εμφανίζεται στις πολικές περιοχές της Γης, είναι ένα από τα πιο όμορφα φυσικά φαινόμενα. Η ουσία αυτού του φαινομένου έγκειται στο γεγονός ότι ο ηλιακός άνεμος, που εκτρέπεται από το μαγνητικό πεδίο της γης προς τους πόλους του, συγκρούεται με τα άτομα των αερίων στην ατμόσφαιρα της γης. Σε αυτήν τη σύγκρουση, το άτομο αερίου περνά σε μια διεγερμένη κατάσταση και απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή ενός φωτονίου - ένα σωματίδιο που δεν έχει μάζα και δεν φορτίζει. Αυτά τα φωτόνια παράγουν το αποτέλεσμα της aurora borealis.
Όσο βαθύτερα διεισδύουν τα φορτισμένα σωματίδια του ηλιακού αέρα στην ατμόσφαιρα της γης, τόσο πιο συχνά συγκρούονται με άτομα, επειδή η συγκέντρωση των ατόμων αερίου αυξάνεται αισθητά καθώς πλησιάζουν την επιφάνεια της Γης. Κατά συνέπεια, τόσο ισχυρότερα και μακρύτερα θα είναι τα βόρεια φώτα.
Το χρώμα της αύρας εξαρτάται από δύο παράγοντες: το ύψος στο οποίο συνέβη η σύγκρουση. ο τύπος αερίου, το άτομο του οποίου έχει φτάσει σε μια διεγερμένη κατάσταση. Για παράδειγμα, αν το χρώμα είναι κόκκινο ή πράσινο, αυτό σημαίνει ότι σωματίδια του ηλιακού ανέμου έχουν έρθει σε επαφή με άτομα οξυγόνου. Κατά συνέπεια, το κόκκινο χρώμα σημαίνει ότι συνέβη σε μεγάλο υψόμετρο (πάνω από 200 χιλιόμετρα πάνω από τη Γη) και πράσινο - σε μεσαίο υψόμετρο (από 100 έως 200 χιλιόμετρα). Εάν το χρώμα είναι μπλε ή μοβ, αυτό σημαίνει ότι τα άτομα αζώτου έχουν εισέλθει σε διεγερμένη κατάσταση. Τα φωτόνια που σχηματίζονται όταν τα άτομα άλλων αερίων είναι διεγερμένα είναι σχεδόν αδιάκριτα, καθώς το άζωτο και το οξυγόνο είναι τα πιο ογκώδη συστατικά της ατμόσφαιρας της γης.
Η διαφορά στα χρώματα που παράγονται από φωτόνια ατόμων διεγερμένου οξυγόνου εξηγείται από το ακόλουθο σχέδιο. Εάν το συγκρουόμενο άτομο οξυγόνου δεν συγκρούεται με άλλο άτομο οξυγόνου εντός ενός δευτερολέπτου, θα εκπέμπει ένα πράσινο φωτονίο. Εάν αυτή η σύγκρουση δεν συμβεί μέσα σε δύο ολόκληρα λεπτά, θα εκπέμψει ένα κόκκινο φωτόνιο. Αλλά σε περίπτωση που η σύγκρουση συμβαίνει γρηγορότερα από ένα δευτερόλεπτο, δεν δημιουργείται καθόλου φωτονίο Είναι εύκολο να καταλάβουμε ότι το κόκκινο χρώμα θα εμφανιστεί μόνο σε υψόμετρα, περισσότερα από 200 χιλιόμετρα, όπου η συγκέντρωση των ατόμων είναι αμελητέα και οι συγκρούσεις τους σπάνια συμβαίνουν. Λοιπόν, σε υψόμετρο μικρότερο από 100 χιλιόμετρα, οι συγκρούσεις συμβαίνουν τόσο συχνά, ώστε ένα άτομο διεγερμένου οξυγόνου να μην έχει χρόνο να παραμείνει άθικτο ακόμη και για ένα δευτερόλεπτο και να μην σχηματιστεί φωτόνιο.
Φυσικά, όσο ισχυρότερες είναι οι διαταραχές στην ατμόσφαιρα του Ήλιου, τόσο ισχυρότερες είναι οι ηλιακές ροές ανέμου. Επομένως, αφού ακούσουν για μια άλλη ηλιακή φωτοβολίδα, οι κάτοικοι των πολικών περιοχών στο βόρειο ημισφαίριο, καθώς και οι χειμερινοί στην Ανταρκτική, πρέπει να είναι προετοιμασμένοι: μετά από λίγο θα δουν μια ιδιαίτερα ισχυρή και όμορφη αύρα.
