L'aurora boreale, che sarebbe più correttamente chiamata aurora boreale, poiché si verifica nelle regioni polari della Terra, è uno dei fenomeni naturali più belli. L'essenza di questo fenomeno risiede nel fatto che il vento solare, deviato dal campo magnetico terrestre verso i suoi poli, si scontra con gli atomi di gas nell'atmosfera terrestre. In questa collisione, l'atomo di gas passa in uno stato eccitato e rilascia energia sotto forma di fotone, una particella che non ha massa e non ha cariche. Sono questi fotoni che producono l'effetto dell'aurora boreale.
Più le particelle cariche del vento solare penetrano nell'atmosfera terrestre, più spesso si scontrano con gli atomi, perché la concentrazione degli atomi di gas aumenta notevolmente man mano che si avvicinano alla superficie terrestre. Di conseguenza, più forte e lunga sarà l'aurora boreale.
Il colore dell'aurora dipende da due fattori: l'altezza alla quale è avvenuta la collisione; il tipo di gas il cui atomo è giunto allo stato eccitato. Ad esempio, se il colore è rosso o verde, significa che le particelle del vento solare sono venute a contatto con atomi di ossigeno. Di conseguenza, il colore rosso significa che è successo ad alta quota (oltre 200 chilometri sopra la Terra) e verde - ad altitudini medie (da 100 a 200 chilometri). Se il colore è blu o viola, significa che gli atomi di azoto sono entrati in uno stato eccitato. I fotoni che si formano quando vengono eccitati gli atomi di altri gas sono quasi indistinguibili, poiché azoto e ossigeno sono i componenti più massicci dell'atmosfera terrestre.
La differenza di colori prodotta dai fotoni di atomi di ossigeno eccitati è spiegata dal seguente schema. Se l'atomo di ossigeno in collisione non si scontra con un altro atomo di ossigeno entro un secondo, emetterà un fotone verde. Se questa collisione non si verifica entro due minuti interi, emetterà un fotone rosso. Ma nel caso in cui la collisione avvenga più velocemente di un secondo, non si forma alcun fotone. È facile capire che il colore rosso risulterà solo ad altitudini, più di 200 chilometri, dove la concentrazione di atomi è trascurabile e le loro collisioni si verificano raramente. Ebbene, a un'altitudine inferiore a 100 chilometri, le collisioni si verificano così spesso che un atomo di ossigeno eccitato non ha il tempo di rimanere intatto nemmeno per un secondo e non si forma alcun fotone.
Naturalmente, più forti sono le perturbazioni nell'atmosfera solare, più forti sono i flussi del vento solare. Pertanto, dopo aver sentito parlare di un'altra eruzione solare, i residenti delle regioni polari nell'emisfero settentrionale, così come gli svernanti in Antartide, devono essere preparati: dopo un po' vedranno un'aurora particolarmente forte e bella.
