Auroren entstehen, wenn geladene Teilchen, die von der Sonne emittiert werden, auf das Erdmagnetfeld und die Atome in der Atmosphäre treffen. Diese Wechselwirkung bewirkt, dass die Gase in der Atmosphäre Photonen unterschiedlicher Energie abgeben, die von der Erde aus als Licht gesehen werden können.
Die Sonne strahlt einen konstanten Strom geladener Teilchen in alle Richtungen aus, aber während einer Sonneneruption nimmt die Konzentration der Teilchen zu. Wenn diese geladenen Teilchen auf die magnetischen Pole der Erde treffen, folgen sie dem Weg der magnetischen Feldlinien der Erde. Polarlichter treten in der Nähe des Nord- und Südpols des Planeten auf, da die Magnetfeldlinien in der Nähe der magnetischen Pole der Erde innerhalb des arktischen und antarktischen Kreises am stärksten konzentriert sind. Diese geladenen Teilchen treffen in unterschiedlichen Höhen auf die Stickstoff- und Sauerstoffatome in der Atmosphäre. Abhängig von den getroffenen Atomen und der Höhe ändern sich die Farben der Polarlichter.
Zum Beispiel erzeugen geladene Teilchen in einer Höhe von bis zu 240 Meilen von der Erdoberfläche, wenn sie auf Sauerstoff treffen, rotes Licht, aber oberhalb von 240 Meilen geben sie stattdessen grünes Licht ab. Stickstoff hingegen erzeugt ein blaues Licht, wenn es unter 100 Meilen liegt, und violett, wenn es darüber liegt.
