Северное сияние с точки зрения физики

Не северное, а полярное - свечение верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

Северное сияние - это ровно то же самое, что происходит в неоновых трубках или люминесцентных энергосберегающих лампочках.
Электроны обладают массой и зарядом. Когда электрон под действием эл. поля летит куда-либо, и по пути врезается в попавшуюся молекулу газа, то может выбить из его атома еще электрончик, либо хотя бы выпихнуть его на более высокую "орбиту". При этом он испытывает резкие кратковременные ускорения-замедления.
С точки зрения физики получается следующее. Любой электрический заряд создает вокруг себя эл. поле. Если этот заряд ДВИЖЕТСЯ мимо тебя (или ты - мимо него, безразлично), то его эл. поле ВЫГЛЯДИТ для тебя как "электромагнитное". А если этот заряд не просто движется, а движется УСКОРЕННО - то это ЭМ-поле еще и меняется. Деформируется, или усиливается, или слабеет - словом, как-либо изменяется во времени. Эти возмущения в поле - распространяются вокруг в виде волны. А волна ЭМ-поля - это не что иное как ФОТОН. То есть, квант света.

Вот поэтому, когда электрон (или другая частица, неважно) врезается в атом газа и выбивает оттуда электрон (или просто на короткое время перекидывает его на другую "орбиту" вокруг ядра), то это всегда сопровождается излучением ФОТОНА.

Но электроны с большим трудом могут двигаться внутри плотной атмосферы. Они на первых же миллиметрах пути затормаживаются и теряют свою инерцию. Поэтому во всех устройствах, которые используют поток летящих электронов, газ либо откачивается полностью, либо оставляется при ОЧЕНЬ слабом давлении, "почти вакуум". Например, в телевизионном кинескопе, в радиолампах, всяких цифровых индикаторах и т. п. - воздух откачан полностью. А в неоновых трубках инертный газ (необязательно именно неон - любой инертный газ, например, ксенон в автомобильных фарах) содержится в сильно разреженном виде. Вот этот газ и светится под действием потока электронов. А в люминесцентных лампочках газ излучает УФ-свет, невидимый. Он используется как бактерицидное средство в больницах. Но для бытового применения ультрафиолет вреден, поэтому трубка обмазывается еще слоем специального вещества - люминофора. Попадая под действие ультафиолета, это вещество излучает уже обычный белый (или вообще, какой надо) свет.

Что касается полярных сияний. Их вызывает поток заряженных частиц, летящих от Солнца. Магнитное поле Земли отклоняет эти частицы с прямых траекторий и перенаправляет в сторону обоих полюсов планеты - поэтому полярные сияния наблюдаются именно в полярных областях, вблизи магнитных полюсов Земли.
Эти сияния всегда имеют форму "занавесок", пронизанных вертикальными прожилками - это указывает на то, что частицы летят в-основном вертикально, сверху вниз. Но эти "занавески" всегда имеют четкую границу снизу, будто упираются в горизонтально лежащее стекло. Это оттого, что ниже этого порога давление (плотность) воздуха становится слишком большим, и частицам уже не хватает силенок сохранять свою скорость. Они растрачивают инерцию выше, где воздух сильно разрежен - как в трубке лампочки.
Ну и понятно, что полярные сияния больше всего активизируются через несколько часов после очередной бури или вспышки на Солнце. В остальное время поток частиц оттуда прилетает реденький, и заметного свечения не вызывает.

Северное оно как и южное, только северное.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Полярное_сияние

1 - северное сияние фото из космоса. 2 - РАдуга фото из космоса. 3 - РАдуга обычный вид. РАдуга (солнечная дуга) и Северное сияние это одно и тоже физическое явление. Разница лишь в том, что радуга это статическое (неподвижное) образование, а сияние это динамическое, т. е. постоянно меняющее свою структуру явление. И то и другое являются проявлением магнитного поля Земли.

С точки зрения физики - это эффект свечения ионизированного газа.

Про все остальное - ищите сами и читайте в интернете. Материалов уйма.