Normale Wolken gibt es nur in der Wetterschicht der Atmosphäre, also unterhalb 13 km. Die leuchtenden Nachtwolken dagegen entstehen zwischen 50 und 80 km Höhe. Sie sind dünn und fein und man kann sie nur sehen, wenn die Sonne zwischen 6 und 16 Grad unter dem Horizont steht. Dann werden diese Schleier noch von der Sonne beschienen, während der Rest des Himmels schon recht dunkel ist.
Damit die leuchtenden Nachtwolken überhaupt entstehen, muss es sehr kalt sein. Die Nachtwolken bestehen aus Wassereis. In 50 bis 80 km Höhe gibt es aber nur noch wenige Wasserteilchen. Um mit diesen wenigen Teilchen überhaupt Eis bilden zu können, muss die Temperatur unter -125 °C sinken. So tief sinken die Temperaturen dort oben nur zwischen Mitte Mai und Mitte August. Denn im Gegensatz zu den erdnahen Luftschichten, wo die Sommermonate wärmer als der Winter sind, ist auf dieser Höhe der Sommer kälter als der Winter. Vor allem im Juni und Juli kann man in einigen klaren Nächten solche leuchtende Nachtwolken beobachten.
Nebst Wasser braucht es für die Eiskristallbildung auch Staubpartikel als Kondensationskeime. Bis heute ist aber unklar, ob dieser Staub von der Erde kommt oder ob es Meteoritenstaub ist.
