As auroras são formadas quando partículas carregadas emitidas pelo sol atingem o campo magnético da Terra e os átomos da atmosfera. Essa interação faz com que os gases na atmosfera emitam fótons de diferentes energias, que podem ser vistos da Terra como luz.
O sol emite um fluxo constante de partículas carregadas em todas as direções, no entanto, durante uma explosão solar, a concentração de partículas aumenta. Quando essas partículas carregadas atingem os pólos magnéticos da Terra, elas seguem o caminho das linhas do campo magnético da Terra. As auroras ocorrem perto dos pólos norte e sul do planeta porque as linhas do campo magnético estão mais concentradas perto dos pólos magnéticos da Terra nos círculos Ártico e Antártico. Essas partículas carregadas atingem os átomos de nitrogênio e oxigênio na atmosfera em diferentes altitudes. Dependendo dos átomos que atingem e da altitude, as cores da aurora mudam.
Por exemplo, a até 150 milhas de altitude da superfície da Terra, quando as partículas carregadas atingem o oxigênio, elas criam luz vermelha, mas acima de 150 milhas, elas emitem luz verde. O nitrogênio, por outro lado, cria uma luz azul quando abaixo de 60 milhas e roxa quando acima.
