Norrsken är det mest magnifika resultatet av komplexa fysikaliska processer som sker i jordens närhet. Norrsken är resultatet av växelverkan mellan energirika laddade partiklar från magnetosfären och molekyler/atomer i den övre atmosfären. När dessa energirika partiklar rör sig genom atmosfären kolliderar de och överför energi till molekyler/atomer som sedan avges bl. a. i form av synligt norrsken. De infallande energirika partiklarna ger inte bara synliga optiska effekter utan stimulerar också ett antal plasmaprocesser i jonosfären.De orsakar jonisering och kan ge upphov till olika typer av vågor i plasmat. Därför kan norrskensområdet betraktas som ett naturligt laboratorium för plasmafysikstudier.

Färgen på de optiska norrskensemissionerna innehåller information om de infallande partiklarna samt om de fysikaliska processer de orsakar. För att kunna förstå processerna behövs numeriska modeller som beskriver växelverkan mellan de energirika partiklarna och den övre atmosfären.
Detta projekt syftar till att utveckla sådana modeller. Växelverkan mellan partiklarna och atmosfären baseras på en Monte Carlo-metod, eftersom den på det mest realistiska sättet återger stokastisk växelverkan mellan elektroner och atmosfärens beståndsdelar.
För validering av modellerna kommer vi att använda mätningar gjorda med instrument ombord på satelliter samt markbaserade radar- och optiska mätningar.