Nordlyset inneholder også informasjon om temperaturen i den gassen som sender ut lyset. Temperaturen kan bestemmes på følgende to måter:

1. Nøyaktige målinger av bredden på enkelte nordlyslinjer
2. Nøyaktig bestemmelse av intensitetsforholdet mellom de forskjellige emisjonsbåndene fra nitrogen.

Fra slike observasjoner kan en få informasjon om temperaturen for den atmosfæregassen som sender ut nordlyset. Det var professor L. Vegard som først brukte denne metoden for temperaturmålinger. For at metoden skal ha generell nytte må en anta at de atomene og molekylene som sender ut lys er i temperaturlikevekt med resten av gassen i dette høydeområdet.

Som nevnt har den røde nordlyslinjen ved 630 nm en levetid på ca. to minutter. Antagelsen om termodynamisk likevekt (se punkt 1) er derfor rimelig. De fleste nitrogenbåndene har levetider på mindre enn en milliondels sekund. På så kort tid kan ikke temperaturen i de emitterende molekylene forandre seg mye fra den omgivende gassen. Derfor bør også målingene referert til i punkt 2 gi realistiske temperaturer for atmosfæren i nordlyshøyden. Før raketter og satellitter ble tatt i bruk, var nordlysobservasjonene den eneste måten en kunne få informasjon om temperaturen i høydeområdet 100–300 km som normalt varierer mellom 400 og 1500 K.