Die Polarlichter — die Aurora Borealis (oder Nordlichter) auf der Nordhalbkugel und die Aurora australis (die Südlichter) auf der Südhalbkugel — sind brillante Naturschauspiele, die vor allem in höheren Breitengraden am Abendhimmel zu sehen sind. Im Gegensatz zu anderen Phänomenen des Nachthimmels wie Meteoren und Kometen sind die Auroren atmosphärische Phänomene, aber was verursacht sie?
Obwohl Polarlichter in der Atmosphäre auftreten, sind sie das Ergebnis außerirdischer Kräfte; Diese Kräfte sind jedoch nicht besonders fremd. Die Sonnenkorona — der äußerste Bereich der Sonnenatmosphäre, bestehend aus Plasma (heißes ionisiertes Gas) – treibt den Sonnenwind (einen Teilchenfluss aus Protonen und Elektronen) von der Sonne weg. Einige dieser hochenergetischen Teilchen treffen auf das Erdmagnetfeld und folgen Magnetfeldlinien in die Erdatmosphäre an den Nord- und Südmagnetpolen.
Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff. Sobald die Sonnenteilchen die Erdatmosphäre erreichen, kollidieren sie mit Stickstoff- und Sauerstoffatomen und entfernen ihre Elektronen, um Ionen in angeregten Zuständen zu hinterlassen. Diese Ionen emittieren Strahlung mit verschiedenen Wellenlängen und erzeugen die charakteristischen Farben. Kollisionen von Sonnenteilchen mit Sauerstoff erzeugen rotes oder grünes Licht; Kollisionen mit Stickstoff erzeugen grünes und violettes Licht.In Zeiten geringer Sonnenaktivität — die oft mit Perioden verbunden sind, in denen die Sonne weniger Sonnenflecken hat – werden weniger dieser energiereichen Partikel von der Sonne emittiert, und die schimmernden Farbschichten, die die Polarlichtzonen der Erde charakterisieren, verschieben sich polwärts. Wenn die Sonne aktiver ist und größere Mengen Plasma von der Sonnenoberfläche ausbrechen, erreichen mehr Partikel die Erdatmosphäre, und die Auroren erstrecken sich gelegentlich bis in die mittleren Breiten. Zum Beispiel wurde die Aurora Borealis so weit südlich wie 40 ° Breite in den Vereinigten Staaten gesehen. Die Polarlichter treten typischerweise in Höhen von etwa 100 km (60 Meilen) auf; Sie können jedoch irgendwo zwischen 80 und 250 km (etwa 50 bis 155 Meilen) über der Erdoberfläche auftreten.