شفق‌های قطبی نورهایی مایل به قرمز یا سبز در آسمان هستند. به آن‌ها شفق شمالی یا جنوبی هم می‌گویند. این نورهای خیره‌کننده‌ی طبیعی در مناطق قطبی زمین ظاهر می‌شوند. شفق شمالی یا شفق قطبی را می‌توان در کانادا و ایسلند و هم‌چنین گرینلند و نروژ دید.
اما شفق‌های قطبی چگونه ایجاد می‌شوند؟ این نورهای زیبا که در آسمان مناطق قطبی، رنگ‌هایی درخشان ایجاد می‌کنند، در واقع نمایش عجیبی هستند که فیزیک در جو زمین اجرا می‌کند.
خورشید به‌طور مداوم جریانی از ذرات باردار یا پلاسما را در فضا منتشر می‌کند. این جریان پلاسما باد خورشیدی نامیده می‌شود و تا حد زیادی در اطراف میدان مغناطیسی زمین نیز وجود دارد. مانند آبی که در اطراف یک صخره در رودخانه جریان دارد.
میدان مغناطیسی زمین برخی از این ذرات پلاسما را جذب می‌کند. این ذرات در امتداد خطوط میدان مغناطیسی به سمت قطب‌های زمین حرکت می‌کنند. در این‌جا، ذرات پلاسمایی با اتم‌های اکسیژن و نیتروژن موجود در جو برخورد می‌کنند. این برخوردها مقداری انرژی اضافی به اتم‌ها می‌دهد. سپس اتم‌ها آن انرژی را به شکل نور آزاد می‌کنند و شفق قطبی شکل می‌گیرد.
رنگ شفق به شدتِ انرژی ذرات باردار ورودی بستگی دارد. اگر شفق قرمز را دیدید، به این معنی است که ذرات باردار کم‌انرژی هستند. آن‌ها باعث می‌شوند اتم‌های اکسیژن نور قرمز با فرکانس پایین منتشر کند. هنگامی که ذرات پر انرژی به اکسیژن برخورد کنند، می‌توانید یک شفق سبز ببینید. انرژی بالای ذرات باعث می‌شود اتم‌های اکسیژن، نور سبز با فرکانس بالا از خود ساطع کنند. و در نهایت، بالاترین انرژی در ذرات باعث می‌شود اتم‌های نیتروژن به رنگ آبی بدرخشند.
شفق‌های قطبی معمولاً رنگارنگ هستند، اما همیشه هم این‌طور نیست. شفق‌های به اصطلاح سیاه به‌صورت تکه‌های جوهر در آسمان شب ظاهر می‌شوند. بنابراین تشخیص آن‌ها در پس‌زمینه‌ی تاریک آسمان شب دشوار است. این لکه‌های سیاه را ضدشفق می‌گوییم. در هرجایی که ذرات باردار به سمت بالا حرکت کنند، ضدشفق شکل می‌گیرد.
شفق‌های قطبی علاوه بر رنگ‌های متنوع، شکل‌ها و اندازه‌های گوناگونی هم دارند. این ویژگی‌ها با شرایط جو و میدان مغناطیسی زمین تغییر می‌کند. شکل رایج شفق، پرده‌ای بلند از نور است. شفق نادرتری هم هست که به تپه‌های شنی معروف است؛ این نوارهای سبز موازی با زمین ممکن است صدها کیلومتر باشند.
زیبایی شفق‌های قطبی این است که آن‌ها فقط یک شگفتی طبیعی در زمین نیستند. در سیارات دیگری که میدان مغناطیسی دارند، مانند مشتری و زحل هم شفق قطبی دیده می‌شود.