Polární záře vznikají v důsledku složité interakce mezi nabitými částicemi ze Slunce, zemskou magnetosférou a atmosférou. Tento jev lze vysvětlit v několika klíčových krocích:

1. Sluneční vítr: Slunce neustále uvolňuje proud nabitých částic, známý jako sluneční vítr. Tento vítr obsahuje hlavně protony a elektrony, které se pohybují vysokou rychlostí vesmírem.

2. Magnetosféra Země: Země je obklopena magnetickým polem (magnetosférou), které chrání planetu před přímým dopadem slunečního větru. Toto magnetické pole zachycuje nabité částice slunečního větru a směřuje je k polárním oblastem.

3. Zachycení částic: Částice slunečního větru, které jsou zachyceny zemskou magnetosférou, jsou vedeny podél siločar magnetického pole směrem k magnetickým pólům. Zde dochází k jejich koncentrování a směrování do vyšších vrstev atmosféry, zejména do ionosféry.

4. Kolize s atmosférickými plyny: Jakmile se nabité částice dostanou do horních vrstev atmosféry (ve výškách kolem 80 až 500 km), začnou interagovat s molekulami plynů, jako je kyslík a dusík. Tato interakce probíhá prostřednictvím kolizí mezi nabitými částicemi (elektrony nebo protony) a atomy atmosférických plynů.

5. Energie a excitace atomů: Kolize přenáší energii z nabitých částic na atomy atmosférických plynů. Tím dojde k excitaci těchto atomů – elektrony v atomech jsou posunuty na vyšší energetické hladiny.

6. Emise světla: Když excitované atomy kyslíku a dusíku uvolní přebytečnou energii, vrací se jejich elektrony zpět do původních energetických hladin. Při tomto procesu emitují světlo různých vlnových délek, což vytváří záři na obloze. Barva světla závisí na typu atomu, výšce a energii kolize.

   Zelená barva: Vzniká díky excitaci kyslíku ve výškách kolem 100 km. Tato barva je nejčastější.
   Červená barva: Vzniká ve větších výškách (nad 200 km) při excitaci kyslíku. Je vzácnější než zelená.
   Modrá a fialová: Tyto barvy jsou spojeny s excitací dusíku ve středních až nižších vrstvách atmosféry (kolem 100 km).

7. Geomagnetické bouře: Při intenzivní sluneční aktivitě, jako jsou erupce nebo koronální výtrysky hmoty, může dojít ke zvýšení intenzity slunečního větru. To způsobuje silnější interakce v magnetosféře, což vede k jasnějším a rozsáhlejším polárním zářím, někdy viditelným i ve středních zeměpisných šířkách.

Celý tento proces vytváří úchvatnou světelnou show na noční obloze v polárních oblastech, kterou nazýváme polární záře, známé také jako aurora borealis na severní polokouli a aurora australis na jižní polokouli. Tento jev odráží složitou interakci mezi sluneční aktivitou a zemským magnetickým polem, což nám poskytuje nejen krásný vizuální zážitek, ale i důležité informace o slunečním počasí a jeho vlivu na naši planetu.