Протоны, излучаемые Солнцем во время вспышек, захватываются поле земли" href="http://celinereplica.ru/page/magnitnoe-pole-zemli">магнитным полем Земли. При этом атомы атмосферных газов, взаимодействуя с протонами, возбуждаются. Возбуждение атомов происходит в результате поступления в них дополнительной энергии, которая затем снова излучается — обычно в виде света.

Свет, излучаемый возбужденными атомами атмосферных газов, наблюдатель воспринимает как полярное сияние. Таким образом, полярные сияния, наблюдающиеся в северном и южном полушариях Земли, представляют собой световые явления, вызванные ионизацией газов атмосферы.

В северном полушарии полярные сияния чаще возникают в поясе 65—70° с. ш., на севере Норвегии, в Гренландии, а также в Сибири и на Аляске. Самые интенсивные полярные сияния бывают в толще атмосферы до 480 км. В южном полушарии полярные сияния чаще наблюдаются в Антарктике.

Полярное сияние состоит из множества разноцветных лучей. Когда возбужденные электроны, т. е. поднявшиеся до более высоких орбит, окружающих ядро атома, возвращаются на прежние орбиты, возникает свечение, причем у разных атомов свечение различного цвета. Обычно атомы кислорода дают красные и желтые лучи, атомы азота — оранжевые и фиолетовые. Хотя и кажется, будто полярное сияние начинается от самой поверхности Земли, на самом деле оно чаще наблюдается на высотах от 80 до 960 километров.

Полярные сияния возникают очень часто, но интенсивнее они в периоды повышенной солнечной активности, что совпадает с большим числом пятен на поверхности Солнца. В земную атмосферу тогда от Солнца поступает повышенное количество заряженных частиц и сопровождается увеличением числа и интенсивности полярных сияний.

Существует много разных форм полярных сияний: в виде полос, лучей, дуг, драпри и др.