Aurora borealis, mida õigemini nimetataks aurora borealiseks, kuna see esineb Maa polaarpiirkondades, on üks ilusamaid loodusnähtusi. Selle nähtuse olemus seisneb selles, et päikesetuul põrkub maa magnetvälja poolt pooluste suunas kõrvale põrkudes kokku Maa atmosfääri kuuluvate gaaside aatomitega. Selle kokkupõrke korral läheb gaasi aatom ergastatud olekusse ja vabastab energia footoni kujul - osakesena, millel puudub mass ja laengud. Just need footonid tekitavad aurora borealise efekti.
Mida sügavamale päikesetuule laetud osakesed maa atmosfääri tungivad, seda sagedamini põrkuvad nad aatomitega kokku, sest Maa pinnale lähenedes suureneb märgatavalt gaasi aatomite kontsentratsioon. Vastavalt sellele on virmalised tugevamad ja pikemad.
Aurora värvus sõltub kahest tegurist: kokkupõrke tekkimise kõrgusest; gaasi tüüp, mille aatom on jõudnud ergastatud olekusse. Näiteks kui värv on kas punane või roheline, tähendab see, et päikesetuule osakesed on kokku puutunud hapnikuaatomitega. Vastavalt tähendab punane värv, et see juhtus suurel kõrgusel (üle 200 kilomeetri Maast) ja roheline - keskmisel (100 kuni 200 kilomeetrit). Kui värv on sinine või violetne, tähendab see, et lämmastiku aatomid on jõudnud ergastatud olekusse. Teiste gaaside aatomite ergastamisel tekkivad footonid on peaaegu eristamatud, kuna lämmastik ja hapnik on Maa atmosfääri kõige massilisemad komponendid.
Erutatud hapniku aatomite footonite tekitatud värvide erinevust seletatakse järgmise mustriga. Kui põrkuv hapniku aatom ei põrka ühe sekundi jooksul kokku teise hapniku aatomiga, eraldab see rohelise footoni. Kui seda kokkupõrget ei toimu kahe terve minuti jooksul, eraldab see punase footoni. Kuid juhul, kui kokkupõrge toimub kiiremini kui sekund, ei moodustu footon üldse. On lihtne mõista, et punane värv tuleb välja ainult kõrgustel, enam kui 200 kilomeetril, kus aatomite kontsentratsioon on tühine ja nende kokkupõrkeid esineb harva. Noh, vähem kui 100 kilomeetri kõrgusel toimuvad kokkupõrked nii sageli, et ergastatud hapniku aatomil pole aega sekunditki terveks jääda ja footonit ei teki.
Muidugi, mida tugevamad on häired Päikese atmosfääris, seda tugevamad on päikesetuule voogud. Seetõttu tuleb teisest päikesepõletusest kuuldes valmistuda nii põhjapoolkera polaarpiirkondade elanikele kui ka Antarktika talvitajatele: mõne aja pärast näevad nad eriti tugevat ja kaunist auroorat.
