Северное сияние возникают вследствие бомбардировки верхних слоёв
атмосферы заряженными частицами, движущимися к Земле вдоль силовых линий
геомагнитного поля из области околоземного космического пространства,
называемой плазменным слоем. Проекция плазменного слоя вдоль
геомагнитных силовых линий на земную атмосферу имеет форму колец,
окружающих северный и южный магнитные полюса.
Выявлением причин, приводящим к высыпаниям заряженных частиц из
плазменного слоя, занимается космическая физика . Экспериментально
установлено, что ключевую роль в стимулировании высыпаний играет
ориентация межпланетного магнитного поля и величина давления плазмы
солнечного ветра. В очень ограниченном участке верхней атмосферы сияния
могут быть вызваны низко энергичными заряженными частицами солнечного
ветра, попадающими в полярную ионосферу через северный и южный полярные
каспы. В северном полушарии каспенные сияния можно наблюдать над
Шпицбергеном в около полуденные часы. При столкновении энергичных частиц
плазменного слоя с верхней атмосферой происходит возбуждение атомов и
молекул газов, входящих в её состав. Излучение возбуждённых атомов в
видимом диапазоне и наблюдается как полярное сияние. Спектры полярных
сияний зависят от состава атмосфер планет: так, например, если для Земли
наиболее яркими являются линии излучения возбуждённых кислорода и азота
в видимом диапазоне, то для Юпитера — линии излучения водорода в
ультрафиолете. Поскольку ионизация заряженными частицами происходит
наиболее эффективно в конце пути частицы и плотность атмосферы падает с
высотой в соответствии с барометрической формулой, то высота появлений
полярных сияний достаточно сильно зависит от параметров атмосферы
планеты, так, для Земли с её достаточно сложным составом атмосферы
красное свечение кислорода наблюдается на высотах 200—400 км, а
совместное свечение азота и кислорода — на высоте ~110 км. Кроме того,
эти факторы обуславливают и форму полярных сияний — размытая верхняя и
достаточно резкая нижняя границы.
Томас Булфинч утверждал в 1855 году, что в
скандинавской мифологии северное сияние объясняли так: это были воинственные девы, верхом
на лошадях, вооруженные шлемами и копьями.Когда они мчались на лошадях их доспехи проливали
странный мерцающий свет вспыхивающий в северной части неба, делая
то, что люди называют "Северное сияние".
Северяне считали, что полярные сияния были отражением крупных стай сельди, в небо.
В Эстонии северное сияние считали духовным существом из высших сфер.
В Латышском фольклоре "северное сияние" это борьба душ погибших воинов.
Старатели во время золотой лихорадки Клондайка считали, что северное сияние являлось отражением большого скопления золота.
