Не скажу, что до конца разобрался, но некоторую логику, спасибо Владимиру Бомбину, надыбал. Однако, основное, пока разбирался столько красивых фото увидел, что грех частью не поделиться.
Северные сияния вещь простая. Солнце выплюнуло частицы (солнечный ветер), они долетели до Земли, возбудили атомы в атмосфере, атомы рекомбинировали и мы получили возможность наблюдать их спектр во всей красе на небе. Пока любопытна здесь величина скорости частиц (долетают до нас (150 млн км) за 2-3 дня, т. е. 500-800 км/сек) + то, что солнечный ветер накрывает всю Землю, даже если у него расходимость как у луча лазера (10тыс км/150 млн км ~ 10-4).
Северное сияние бывает везде, где есть север. Его видели даже на Юпитере.
(слева Земля со спутника; справа Юпитер).
Север/юг нужен, т. к. заряженные частицы дрейфуют к магнитному полюсу по линиям магнитного поля.
(справа невозмущённое поле; слева возмущённые солнечным ветром радиационные пояса, «авроральный» это про северные сияния)
Теперь о цвете/спектре. На Юпитере возбуждается /рекомбинирует водород и снимок сделан в ультрафиолете.
На Земле мы наблюдаем глазом спектр азота и кислорода. Выглядят они так:
красный, жёлто-оранжевый, зелёный, синий. Поэтому «нормальный» вид сияния — многоцветный, как на правой фотграфии (Омск).
Меня удивила левая (южная) фотография (все фото от 5 ноября). Откуда такая монохроматичность? Объяснение из ФИАНа Вячеслава Авдеева– «Его цвет зависит от высоты, с которой идёт излучение. При большей плотности газов, то есть в более низких слоях атмосферы, оно бывает зелёным, а в верхних слоях – красным.», меня не устроило. Спектр от плотности не зависит, а распределение газов по высоте:
Кислорода везде больше азота. Только в слое F2 – 9:1 ; F1 -2:1 . Почему чем меньше кислорода, тем лучше видны его линии и именно зелёные непонятно.
Однако, известен ответ на древний вопрос: «Почему Солнце красно на закате?» А потому, что длинноволновое излучение слабее рассеивается (потому и «стоп» на светофоре — красный). Издали, а на юге как солнечный ветер ни бушуй, но северное сияние ближе к полюсу, нежели к Крыму, красный виден лучше. Зелёный и синий просто не дошли. Именно здесь основная причина красного северного сияния в Крыму.
