南極光是一種自然現象，主要由太陽發射的高能帶電粒子形成。這些粒子，稱為太陽風，主要由質子和電子組成，它們在太陽的日冕中形成，這是太陽大氣的最外層區域。當這些高能粒子撞擊地球的磁場時，它們沿著磁力線進入地球大氣層，特別是在南極地區。由於地球磁場在兩極較為集中，沒有磁場保護，因此這些粒子能夠進入大氣層。
當這些來自太陽的電漿粒子進入大氣層時，它們與大氣中的氮氣和氧氣分子發生碰撞。這些碰撞導致氣體分子被激發到激發態，這是一個不穩定的狀態。當這些分子從激發態返回到基態時，它們會釋放出光子，這些光子的不同波長產生不同的顏色。與氮氣碰撞產生的光通常是綠色和紫色，而與氧氣碰撞產生的光通常是紅光或綠光。
南極光通常發生在約100公里至250公里的高度，但它們可能發生在地球表面上方80至250公里的任何地方。這種現象在太陽活動較低的時期較少見，而在太陽活動較高的時期，更多的電漿從太陽表面噴發，導致更多的粒子到達地球大氣層，極光可能會延伸到中緯度地區。