Polarlichter entstehen, wenn energiereiche Teilchen aus dem Weltraum entlang des Erdmagnetfeldes in die obere Atmosphäre gelangen. Dort stoßen sie mit Sauerstoff- und Stickstoffteilchen zusammen und regen diese zum Leuchten an.
Die Erscheinungen treten besonders häufig in ringförmigen Gebieten um die magnetischen Pole auf. Auf der Nordhalbkugel heißen sie Aurora borealis, im Süden Aurora australis. Bei starken Sonnenstürmen kann sich das sichtbare Gebiet bis in niedrigere Breiten ausdehnen.
Die Farben hängen von der Höhe und den beteiligten Gasen ab. Sauerstoff erzeugt häufig grünes oder rotes Licht, Stickstoff eher blaue und violette Farbtöne. Polarlichter zeigen zugleich, wie Sonnenwind, Magnetfeld und Erdatmosphäre zusammenwirken. Andere Planeten mit Atmosphäre und Magnetfeld besitzen ebenfalls solche Leuchterscheinungen.