A sarki fény (északon: aurora borealis, délen: aurora australis) a Föld pólusainál kialakuló fényjelenség, amelyet a világűrből (napszélből) érkező nagy energiájú töltött részecskék (protonok és elektronok) okoznak. Ezek nagy részét a Föld mágneses burka, a magnetoszféra eltéríti, ám a pólusok környékén be tudnak jutni a légkörbe. A protonok és elektronok ionizálják az atmoszféra 80-100 km feletti rétegében található atomokat és molekulákat, amelyek aztán a fölös energiát fény (fotonok) formájában kibocsátják. Ez okozza a lenyűgöző fényjelenséget.

Aurora borealis: holdkelte Alaszka északi részén
2008 decemberében. guardian.co.uk

Minden atom vagy molekula a rá jellemző, sajátos színnel járul hozzá a jelenséghez: az oxigén az elektromágneses spektrum (színkép) zöld és barnásvörös, a nitrogénmolekulák a kékesibolya (esetleg vörös) tartományában sugároznak. A sarki fényt azonban legtöbbször zöld árnyalatban látjuk pompázni - az oxigén barnásvörös színe ugyanis a láthatóság határán van, ezért noha gyakran igen fényes, az emberi szem alig érzékeli; a fotókon azonban már jól kivehetővé válik.

Vörös és zöld aurora az alaszkai Fairbanks fölött.
princesslodges.com

A szín tehát függ egyrészt a kibocsátott energiától, azaz a gerjesztett részecske fajtájától, másrészt a légköri tartománytól, pontosabban annak sűrűségétől. Az oxigén esetében ugyanis, míg a zöld fény kibocsátásához kevesebb, mint egy másodperc szükséges, a vörösé két percig is eltarthat. Ez idő alatt az oxigénatom ütközhet más légköri részecskékkel, ami felemésztheti a gerjesztett energiát, és így az oxigén nem fog fotonokat kibocsátani. A légkör felső tartománya azonban igen ritka, kevés az ütközés, így van idő a vörös fény kibocsátására is. Ahogy azonban lejjebb megyünk, egyre több lesz a részecske, egyre több az ütközés, míg végül (100 km alatt) már a zöld fény kibocsátására sem marad elegendő idő.

Vörös és ibolya aurora az alaszkai Anchorage egén 2005. április 11-én. Dennis Zaki fotója, alaskatrekker.com

A magassággal tehát a következőképp változik az aurora színe: legfelül az oxigén barnásvörös színe látható, ez alatt az oxigén zöldje részben keveredve a nitrogén ibolyakékjével, majd csak az ibolyakék marad.

A sarki fény alsó határa 80-100 km-nél kezdődik, felső határa pedig több száz (akár 600) km magasra is felnyúlhat.

2005. szeptember 11.: sarki fény az Antarktisz fölött.
Az űrből nézve az aurora egy fényes gyűrűként öleli át a pólusokat.
earthobservatory.nasa.gov.

Általában a sarkkörökön túl eső területeken, leginkább Alaszka, Kanada és Skandinávia felett figyelhető meg a tél folyamán. Erős naptevékenység, ún. mágneses vihar idején azonban alacsonyabb szélességekig hatolhat, és olykor hazánk egén is láthatóvá válik, mint pl. 2003. november 20-án, amikor szokatlanul erősen és sokáig volt megfigyelhető nálunk is.

Beringer Pál feltévetele a 2003. november 20-i hazai sarki fényről Tatabányáról. astro.u-szeged.hu