في ليلة صافية قرب القطبين، قد يتوهج السماء بألوان الأخضر والأحمر والأرجواني. هذه هي ظاهرة الشفق القطبي. تحدث هذه الظاهرة عندما تصطدم الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس، والتي تحملها الرياح الشمسية، بالغلاف المغناطيسي للأرض. يقوم الغلاف المغناطيسي بتوجيهها نحو القطبين، حيث تصطدم بالأكسجين والنيتروجين في طبقات الجو العليا. تُثير هذه التصادمات الذرات، وعندما تهدأ، تُصدر ضوءًا.

اللون الأخضر هو الأكثر شيوعًا، وينتج عن الأكسجين على ارتفاع يتراوح بين 100 و150 كيلومترًا. أما اللون الأحمر فينتج عن الأكسجين في طبقات الجو العليا. بينما ينتج اللونان البنفسجي والأزرق عن النيتروجين. وتعتمد الألوان على نوع الغاز المصطدم وارتفاع الاصطدام.

الشفق القطبي ليس مجرد ظاهرة جميلة، بل هو علامة مرئية على الطقس الفضائي، وهو النشاط نفسه الذي قد يُعطّل الأقمار الصناعية والاتصالات اللاسلكية وشبكات الطاقة. تسبب حدث كارينغتون عام 1859 في ظهور الشفق القطبي بالقرب من خط الاستواء، وأدى إلى انقطاع أنظمة التلغراف. من شأن عاصفة مماثلة اليوم أن تُسبب أضرارًا أكبر بكثير.

يدرس العلماء الشفق القطبي لفهم كيفية استجابة الغلاف المغناطيسي للنشاط الشمسي. فالضوء ليس سوى جزء صغير من ظاهرة أوسع بكثير.