Polarna svetloba, ki bi ji pravilneje rekli severna polarna svetloba, saj se pojavlja v polarnih predelih Zemlje, je eden najlepših naravnih pojavov. Bistvo tega pojava je v tem, da sončni veter, ki ga zemeljsko magnetno polje odbije proti svojim polovom, trči z atomi plinov v zemeljski atmosferi. Pri tem trku plinski atom preide v vzbujeno stanje in sprosti energijo v obliki fotona - delca, ki nima mase in nabojev. Prav ti fotoni povzročajo učinek polarne svetlobe.
Globlje ko nabiti delci sončnega vetra prodirajo v zemeljsko atmosfero, pogosteje trčijo z atomi, ker se koncentracija plinastih atomov opazno poveča, ko se približajo površju Zemlje. Skladno s tem bo močnejša in daljša severna luč.
Barva polarnega sija je odvisna od dveh dejavnikov: višine, na kateri je prišlo do trka; vrsta plina, katerega atom je prišel v vzburjeno stanje. Na primer, če je barva rdeča ali zelena, to pomeni, da so delci sončnega vetra prišli v stik z atomi kisika. V skladu s tem rdeča barva pomeni, da se je to zgodilo na visoki nadmorski višini (več kot 200 kilometrov nad Zemljo), zelena pa na srednji nadmorski višini (od 100 do 200 kilometrov). Če je barva modra ali vijolična, to pomeni, da so atomi dušika prešli v vznemirjeno stanje. Fotoni, ki nastanejo ob vzbujanju atomov drugih plinov, se skoraj ne ločijo, saj sta dušik in kisik najmasivnejša sestavina zemeljske atmosfere.
Razlika v barvah, ki jih povzročajo fotoni vzbujenih atomov kisika, je razložena z naslednjim vzorcem. Če trčeči atom kisika v eni sekundi ne trči z drugim atomom kisika, bo seval zeleni foton. Če se to trčenje ne zgodi v dveh minutah, bo oddalo rdeč foton. Toda v primeru, da pride do trka hitreje kot sekundo, foton sploh ne nastane. Lahko je razumeti, da se bo rdeča barva pojavila le na nadmorski višini, več kot 200 kilometrov, kjer je koncentracija atomov zanemarljiva in se njihovi trki redko pojavljajo. No, na nadmorski višini manj kot 100 kilometrov se trki zgodijo tako pogosto, da vzbujeni atom kisika nima časa, da bi ostal nedotaknjen niti za sekundo, in ne nastane foton.
Seveda, močnejše so motnje v sončnem ozračju, močnejši so sončni vetrovi. Zato morajo biti prebivalci polarnih regij na severni polobli in zimovalci na Antarktiki, ko slišijo o drugem sončnem izbruhu, pripravljeni: čez nekaj časa bodo videli še posebej močno in lepo polarno sijo.
