Oko 200 kilometara iznad površine Zemlje atmosfera je vrlo rijetka, pa su njeni atomi jako raspršeni. Do nje se na toj visini iz svemira probijaju sitne električki nabijene čestice – elektroni.
Kad se sudare s atmosferskim atomima nastaje bljesak svjetlosti. Polarna svjetlost se javlja kad takvih bljeskova svakog trenutka ima mnogo, naročito u razdoblju pojačane sunčeve aktivnosti. Elektroni koji stvaraju polarnu svjetlost ne dolaze izravno sa Sunca, već iz nevidljivih slojeva elektrona koji orkužuju Zemlju, tzv. Van Allenovih pojaseva.
Zbog čestica koje dolaze sa Sunca ti elektroni padaju u atmosferu, te slijede Zemljino magnetsko polje koje ih obično vodi prema Sjevernom i Južnom polu, gdje se polarno svjetlo najčešće i javlja. Za vrijeme pojačane Sunčeve aktivnosti u 1980. i 1981. godini, polarna svjetlost se mogla vidjeti prilično često.
Na sjeveru tu pojavu zovemo aurora borealis (“sjeverna zora”), a ime je dobila prema rimskoj božici zore Aurori i grčkom nazivu za sjeverni vjetar, Boreas. Najčešće se pojavljuje tijekom rujna i listopada te ožujka i travnja (do danas nije potpuno razjašnjeno zašto). Na jugu se naziva aurora australis (“južna zora”).
Polarnu svjetlost uzrokuje Sunčev vjetar. To je struja vruće plazme koju Sunce izbacuje u svim smjerovima (zbog ogromne vreline Sunčeva vanjskog sloja, Sunčeve korone). U normalnim uvjetima, Sunčev vjetar dolazi do Zemlje brzinom od oko 400 km/s i s gustoćom od oko 5 iona/cc, no za vrijeme magnetskih oluja tok može biti nekoliko puta jači, kao i međuplanetarno magnetsko polje, koje također potječe sa Sunca i povezano je s gustoćom Sunčevih pjega.
Na svom putu kroz svemir, dio Sunčevog vjetra nailazi na Zemljinu magnetosferu, područje svemira kojim dominira Zemljino magnetsko polje. Magnetosfera zakreće Sunčev vjetar oko sebe (i oko Zemlje) na udaljenosti od oko 70,000 km (fronta udara se formira na udaljenosti od oko 12,000 – 15,000 km). Širina Zemljine magnetosferske prepreke Sunčevom vjetru uglavnom iznosi oko 190,000 km, dok se iza Zemljine noćne strane pruža dugačak “rep” rastegnutih magnetskih silnica.
Silnice Zemljine magnetosfere zakreću dio Sunčevog vjetra prema Zemljinim magnetskim polovima. Polarna svjetlost nastaje kad se elektroni Sunčevog vjetra na visini od 80 – 150 km sudaraju s atomima gornjih slojeva atmosfere. Prevladavaju emisije atoma kisika – zelena i crvena svjetlost, u spektralnom rasponu od 557.7 nm (zeleno) do 630.0 nm (crveno, uglavnom slabije nabijeni elektroni i na većim visinama), zatim molekularnog dušika i dr.
