Norrsken uppstår när elektriskt laddade partiklar från solen, främst elektroner och protoner i solvinden, fångas in och styrs av jordens magnetfält mot polområdena. Där kolliderar dessa partiklar med atomer och molekyler i jordens övre atmosfär, främst syre och kväve. Vid kollisionerna överförs energi till atomerna som sedan avger ljus när de återgår till sitt normala tillstånd. Det är detta ljusfenomen som vi ser som norrsken. Färgerna i norrsken beror på vilken gas som kollideras med och på vilken höjd i atmosfären detta sker; syre ger oftast grönt och rött ljus medan kväve kan ge lila nyanser. Norrsken är vanligast runt de magnetiska polerna och förekommer när solens aktivitet är hög. Det uppträder på mycket hög höjd, cirka 100-400 km över jordytan, och är oberoende av vanligt väder vid marknivå. Norrsken kan ses i norra Skandinavien, Kanada, Alaska och andra områden nära polerna, och kan också ibland ses längre söderut vid starkare solaktivitet.