جوّ زمین لایه لایه است و قسمت بیرونی آن 10 تا 100 برابر شعاع زمین گسترده شده و به شدت یونیزه شده می باشد. وقتی که بادهای خورشیدی به ذرات کوچک هوا که همه جا را احاطه کرده اند، برخورد می کنند، انرژی الکتریکی تولید می کنند. این انرژی وقتی که بادهای خورشیدی از میان جوّ- که از لحاظ الکتریکی هادی است- عبور می کند، تولید می گردد. الکتریسیته ای که تولید می شود انرژی را به الکترون های موجود در هوای رقیق می رساند که باعث می شود آن ها در طول خطوط قطب های مغناطیسی زمین به جریان درآیند. برخورد الکترون ها در لایه های بالایی جوّ پرتو افکنی ای به نام «شفق» تولید می کنند.

* چرا شفق به شکل حلقه مشاهده می شود؟

     ذرات خورشیدی که در سطح خورشید، توسط مغناطیس خورشید، مغناطیسی می شوند، اثر متقابل با فعل و انفعالات بین ذرات مغناطیسی خورشید و مغناطیس زمین- فضایی را پدید می آورند، که «میدان مغناطیسی» نامیده می شود. در این فضا، شارژ الکتریکی تولید می شود و این شارژ ذرات پیرامون سطح فضای مغناطیسی را شتاب می دهند و این امر باعث می شود که آن ها در طول خطوط میدان مغناطیسی جریان می یابند و به بالای جوّ پیرامون قطب های شمال و جنوب ضربه می زنند.

     با تخلیه شدن بارهای الکتریکی در این برخورد شفق شکل می گیرد. شکل حلقوی شفق توسط راهی که خطوط مغناطیسی از زمین سرچشمه می گیرند، توزیع می شوند. الکترون هایی که در طول مرز بین این بخش ها از حلقه ها در لایه بالایی اتمسفر به دام می افتد، به شکل حلقه ای شفق شکل می دهند.

      به طور معمول شفق در مناطقی مثل: سیبری، آلاسکا، قطب جنوب، شمال کانادا و شمال اروپا و در نهایت شمال و جنوب زمین قابل دیدن است. فعالیت های خورشید هر 9 تا 11 سال اوج می گیرد. این فعالیت های خورشیدی باعث شتاب گرفتن بادهای خورشیدی می شود و آن را در میدان مغناطیسی گسترش می دهد. باد خورشیدی مقدار زیادی از خطوط نیروی مغناطیسی را کج می کند. در ماکسیمم، وضع فعالیت خورشیدی به اندازه کافی قوی است تا یک شفق عظیم خلق کند و نتیجه بسیار مهیجی در بر دارد. شعله های خورشیدی باعث می شود شفق حتی در عرض های پایین تر قابل دیدن باشد.