Vilket spektakel ett stort norrsken är, dess skimrande gardiner och färgglada ljusstrålar som lyser upp en mörk himmel. Många människor hänvisar till norrsken som norrsken (norrsken), men det finns också södersken (norrsken). Hur som helst, om du har turen att få en glimt av detta fenomen, är det något du sent kommer att glömma.

Norrsken förklaras ofta enkelt som att "partiklar från solen" träffar vår atmosfär. Men det är inte tekniskt korrekt utom i några få begränsade fall. Så vad händer för att skapa detta naturliga underverk?

Vi ser norrskenet när energiladdade partiklar – elektroner och ibland joner – kolliderar med atomer i den övre atmosfären. Även om norrskenet ofta följer explosiva händelser på solen, är det inte riktigt att säga att dessa energiska partiklar som orsakar norrskenet kommer från solen.

Jordens magnetism, kraften som styr kompassnålen, dominerar rörelserna hos elektriskt laddade partiklar i rymden runt jorden. Magnetfältet nära jordens yta är normalt stabilt, men dess styrka och riktning fluktuerar när det finns visningar av norrsken. Dessa fluktuationer orsakas av vad som kallas en magnetisk substorm – en snabb störning i magnetfältet i rymden nära jorden.

För att förstå vad som händer för att utlösa en substorm måste vi först lära oss om plasma. Plasma är en gas där ett betydande antal av atomerna har brutits till joner och elektroner. Gasen i de översta delarna av jordens atmosfär är i plasmatillstånd, liksom gasen som utgör solen och andra stjärnor. En plasmagas strömmar bort kontinuerligt från solen:detta kallas solvinden.

Plasma beter sig annorlunda än de gaser vi möter i vardagen. Vifta runt med en magnet i ditt kök och ingenting händer. Luften i köket består till övervägande del av elektriskt neutrala atomer, så den är ganska ostörd av den rörliga magneten. I ett plasma, med sina elektriskt laddade partiklar, är saker och ting annorlunda. Så om ditt hus var fyllt med plasma skulle luften röra sig om du viftade med en magnet.

När solvindsplasma anländer till jorden interagerar den med planetens magnetfält (som illustreras nedan - magnetfältet representeras av linjerna som ser lite ut som en spindel). För det mesta rör sig plasma lätt längs magnetfältets linjer, men inte över dem. Detta innebär att solvinden som anländer till jorden avleds runt planeten och hålls borta från jordens atmosfär. I sin tur drar solvinden fältlinjerna ut i den långsträckta formen som ses på nattsidan, kallad magnetotail.

Ibland sammanför rörlig plasma magnetiska fält från olika regioner, vilket orsakar ett lokalt sammanbrott i mönstret av magnetfältslinjer. Detta fenomen, som kallas magnetisk återkoppling, förebådar en ny magnetisk konfiguration och, viktigare, släpper lös en enorm mängd energi.

Dessa händelser inträffar ganska ofta i solens yttre atmosfär, vilket orsakar en explosiv energifrisättning och driver moln av magnetiserad gas, kallade koronala massutstötningar, bort från solen (som ses på bilden ovan).

Om en koronal massutstötning anländer till jorden kan det i sin tur utlösa återkoppling i magnetsvansen, vilket frigör energi som driver elektriska strömmar i rymden nära jorden:substormen. Starka elektriska fält som utvecklas i denna process accelererar elektroner till höga energier. Vissa av dessa elektroner kan ha kommit från solvinden, som släppts in i rymden nära jorden genom återanslutning, men deras acceleration i substormen är avgörande för deras roll i norrskenet.

Dessa partiklar leds sedan av magnetfältet mot atmosfären högt över polarområdena. Där kolliderar de med syre- och kväveatomerna och får dem att lysa som norrskenet.

Nu vet du exakt vad som orsakar norrskenet, hur optimerar du dina chanser att se det? Sök upp mörka himlar långt från städer och städer. Ju längre norrut du kan gå desto bättre men du behöver inte vara i polcirkeln. Vi ser dem då och då i Skottland, och de har till och med setts i norra England – även om de fortfarande syns bättre på högre breddgrader.

Webbplatser som AuroraWatch UK kan berätta när det är värt att gå ut. Och kom ihåg att även om händelser på solen kan ge oss några dagars varning, är dessa vägledande, inte idiotsäkra. Kanske ligger en del av magin i det faktum att du behöver lite tur för att se norrskenet i all sin glans.