De aurora borealis, die beter de aurora borealis zou worden genoemd, omdat hij voorkomt in de poolgebieden van de aarde, is een van de mooiste natuurverschijnselen. De essentie van dit fenomeen ligt in het feit dat de zonnewind, afgebogen door het magnetisch veld van de aarde naar zijn polen, botst met de atomen van gassen in de atmosfeer van de aarde. Bij deze botsing gaat het gasatoom over in een aangeslagen toestand en komt energie vrij in de vorm van een foton - een deeltje dat geen massa en geen lading heeft. Het zijn deze fotonen die het effect van de aurora borealis produceren.
Hoe dieper de geladen deeltjes van de zonnewind doordringen in de atmosfeer van de aarde, hoe vaker ze botsen met atomen, omdat de concentratie van gasatomen merkbaar toeneemt naarmate ze het aardoppervlak naderen. Dienovereenkomstig, hoe sterker en langer het noorderlicht zal zijn.
De kleur van de aurora hangt af van twee factoren: de hoogte waarop de botsing plaatsvond; het type gas waarvan het atoom in een aangeslagen toestand is gekomen. Als de kleur bijvoorbeeld rood of groen is, betekent dit dat deeltjes van de zonnewind in contact zijn gekomen met zuurstofatomen. Dienovereenkomstig betekent de rode kleur dat het op grote hoogte is gebeurd (meer dan 200 kilometer boven de aarde) en groen - op gemiddelde hoogte (van 100 tot 200 kilometer). Als de kleur blauw of violet is, betekent dit dat stikstofatomen in een aangeslagen toestand zijn gekomen. De fotonen die worden gevormd wanneer de atomen van andere gassen worden geëxciteerd, zijn bijna niet te onderscheiden, aangezien stikstof en zuurstof de meest massieve componenten van de atmosfeer van de aarde zijn.
Het verschil in kleuren geproduceerd door fotonen van geëxciteerde zuurstofatomen wordt verklaard door het volgende patroon. Als het botsende zuurstofatoom niet binnen een seconde botst met een ander zuurstofatoom, zendt het een groen foton uit. Als deze botsing niet binnen twee hele minuten plaatsvindt, zendt het een rood foton uit. Maar in het geval dat de botsing sneller dan een seconde plaatsvindt, wordt er helemaal geen foton gevormd. Het is gemakkelijk te begrijpen dat rode kleur alleen optreedt op hoogten, meer dan 200 kilometer, waar de concentratie van atomen verwaarloosbaar is en hun botsingen zelden voorkomen. Welnu, op een hoogte van minder dan 100 kilometer komen botsingen zo vaak voor dat een aangeslagen zuurstofatoom geen tijd heeft om ook maar een seconde intact te blijven en er geen foton wordt gevormd.
Natuurlijk, hoe sterker de verstoringen in de atmosfeer van de zon, hoe sterker de zonnewindfluxen zijn. Daarom moeten inwoners van de poolgebieden op het noordelijk halfrond, evenals overwinteraars op Antarctica, bij het horen van een nieuwe zonnevlam, voorbereid zijn: na een tijdje zullen ze een bijzonder sterke en mooie aurora zien.
