Die Ursache der Polarlichter war lange unklar. Das Geheimnis dieses Himmelsschauspiels wurde erst relativ spät herausgefunden. Lange wurde vermutet, dass die Himmelslichter, durch Spiegelung oder eine Streuung des Sonnenlichts an Wolkengebilden, an Eiskristallen oder atmosphärischen Gasen entstehen würden. So richtig Licht ins "Dunkel" der Polarlichter kam erst mit der Erforschung der Kometen. Hier diente vor Allem die Erforschung der Kometenschweife als Grundlage.

Von unserer Sonne geht nicht nur Licht und Wärme aus, sondern auch elektrisch geladene Teilchen, der so genannte Sonnenwind. Dieser Nachweis geht sogar bis in das Jahr 1960 zurück, als die amerikanische Raumsonde Mariner 2 den Teilchenstrom Teilchenstrom aus Protonen und Elektronen entdeckte. Eben jene Teilchen fliegen mit sehr hohen Geschwindigkeiten von 300 - 800 Kilometern pro Sekunde durch das Universum. Dabei treten diese Teilchen in so großer Dichte auf, das ein Quadratzentimeter großer Gegenstand in einer Sekunde von über 100 Mio. Teilchen getroffen werden würde. Jetzt muss man sich vorstellen, der Gegenstand ist nicht nur einen Quadratzentimeter groß, sondern ist unsere Erde, so prallen diese Teilchen des Sonnenwindes eben hier dagegen. Sie dringen jedoch nicht bis zur Erdoberfläche durch, sondern werden vom Magnetfeld der Erde stark abgelenkt.

Falls Sie schon einmal das Deutsche Museum in München besucht haben und hier speziell die netzähnliche Kugel des faradayschen Käfigs an dem der auftreffende Blitz abgelenkt wird, dann können Sie es sich auch so ähnlich mit den Teilchen des Sonnenwindes vorstellen. Nur das Sie sich eben an Stelle dieses Kugelkäfigs unsere Erde denken müssen. Durch die Wucht des auftreffenden Sonnenwindes wird das Magnetfeld der Erde verformt. Auf der sonnenzugewandten Seite wird es zusammengestaucht und in Nähe der Pole dagegen brechen die Feldlinien auf und bilden ähnlich wie bei den Kometen eine Art Schweif. In den polaren Regionen unseres Planeten ist die Magnetospäre nicht so dicht und so gelangen dort doch Teilchen in die oberen Schichten unserer Atmosphäre. Hier stoßen sie mit Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen der Luft zusammen. Dabei wird Energie frei und in Form von Licht unterschiedlicher Wellenlänge abgestrahlt. Grünes und rotes Licht entsteht bei der Kollision mit Sauerstoffatomen, blaues und violettes Licht beim Zusammentreffen mit Stickstoff. Das Polarlicht kommt wie der Name schon sagt überwiegend in den polaren Gebieten unserer Erde vor. In Zeiten erhöhter Sonnenaktivität wird das Magnetfeld der Erde jedoch noch stärker verformt und so können diese elektrisch geladenen Teilchen auch in gemäßigteren Breiten in die Erdatmosphäre eindringen.