Северное сияние похоже на текучие расписанные занавеси, но его цвета подчиняются строгим законам атмосферы. Каждый оттенок связан с определённой высотой, где частицы солнечного ветра сталкиваются с атомами кислорода и азота, превращая околоземное пространство в многослойную светящуюся карту.
Заряженные частицы солнечного ветра скользят вдоль магнитного поля Земли и врываются в верхние слои атмосферы, передавая энергию при столкновениях и ионизации. На больших высотах разреженный атомарный кислород медленно возвращается в спокойное состояние и излучает зелёные, а иногда и красные фотоны в своих характерных линиях. Ниже, где преобладают молекулярный азот и его ионы, быстрая дезактивация даёт фиолетовые, розовые и синие отблески по нижнему краю сияния, так что высота буквально кодируется в длине волны.
Физики читают этот спектр так же, как прибор читает штрихкод, извлекая из него данные о передаче энергии, потоке частиц и перепадах плотности атмосферы. Те же уравнения излучения, которые описывают туманности в глубоком космосе, работают и над полярными широтами, превращая каждую ночную бурю в наглядный график космической погоды, растянутый прямо по небу.
