大自然如同一位神奇的魔术师，时不时地带给我们惊喜和震撼。神奇的寒夜灯柱天象就是大自然赐予我们的视觉盛宴。
寒夜灯柱天象背后的科学原理并不复杂，简单来讲，就是光的镜面反射现象。寒夜灯柱究竟是如何产生的？要形成这种奇异的天象，需要具备哪些要素，它们又各自发挥了哪些作用？
在寒夜灯柱产生的过程中，冰晶起到了决定性作用：大气中排列的冰晶就像一层层舞台幕布，挡在地面和夜空之中，成为地面灯光的“幕布”。我们知道，空气中含有大量的水蒸气，它们凝结后会成为水滴；若水蒸气发生凝华，就变成了冰晶。凝华是寒冷地区很容易出现的一种天气现象：过低的气温让大气里的水汽结冰，形成细小的冰晶。生活中，我们肉眼能够辨认的云中就含有大量的水滴和冰晶。
大气中的冰晶主要有柱状冰晶（柱晶）和片状冰晶（片晶）两种，这两类冰晶都是六棱柱形的。此外，还有罕见的角锥状冰晶（锥晶）和异形冰晶（异晶）。其中，片状冰晶对寒夜灯柱现象做出的贡献最大。片状冰晶产生于空气非常寒冷且下层大气结构相当稳定的环境中。其形成一般会受到空气温度与湿度等因素的影响。如果夜空中悬浮着大量呈水平方向排列的片状冰晶，且天空无风，这些冰晶就会像一面面微型镜子一般飘浮于空中。
此时，在大气层竖直方向上，各类灯光被处在不同高度的片状冰晶反射和折射，最终集合成了一根根光柱。这就是我们所看见的寒夜灯柱。
除了冰晶，寒夜灯柱的主要贡献者中还包括人造光源；否则，即使冰晶在天地之间形成了“幕布”，缺少照射光源，也无法产生寒夜灯柱。这与彩虹的形成有着相同的原理；所不同的是，彩虹反射的是太阳光线，而在寒夜灯柱的形成过程中，人造光源的贡献最大。
在无雨的天气情况下，这些人造光源在人类肉眼中就是原始的点光；而在下雨天，由于雨滴的反射和折射，我们所看到的就是线状或多维度的射线状光束。能够照射在冰晶上发生反射的地面光源有许多，如地面的射灯，城市中明亮的街灯、探照灯、霓虹灯等。
气象要素也是不容小觑的“小人物”。气温是其中最重要的因素。
因为冰晶需要在较低的天气条件下才能形成，尤其当气温在-20℃以下时，对冰晶的形成最为有利；不过，气温也不是越低越好，因为气温过低时，容易形成棱形冰晶，不利于光线的竖向反射。另一个重要的气象影响要素就是风速。冰晶的质量非常小，尤其是片状冰晶，如果风速太大，冰晶会随风剧烈摆动，不容易成为完整的准镜面，我们也就无法看到上下笔直的“灯柱”奇观了。
气象工作者在分析2015年锡林浩特市冬季寒夜灯柱现象时发现，在该现象发生的4个小时内，锡林浩特市大多处于风速为2米每秒的微风时段。这意味着，要想看到寒夜灯柱，只能在微风或是无风的天气条件下。
即使具备了上述条件，也并不意味着寒夜灯柱一定会出现。较高的相对湿度，低空没有明显的云雾遮挡，降温、降雪前后……也是影响寒夜灯柱现象的因素。这也是为什么大多数寒夜灯柱发生在高寒地区降雪前后、天气较通透的夜间的重要原因。