Aby vůbec mohlo dojít k tvorbě polární záře, musí daná planeta splňovat dvě základní podmínky. Zaprvé je to existence magnetického pole planety a zadruhé samotná atmosféra. Většina ionizovaných částic slunečního větru mine magnetické pole planety. Přesto jsou některé zachyceny magnetickým polem planety. Jejich dráha se potom zakřiví podle magnetických siločar, které směřují k magnetickým pólům planety. Ve Sluneční soustavě nesplňují dané podmínky akorát planety Merkur, Venuše a Mars.

Polární záře nad Norskem. Zdroj: novinky.cz

Majoritní roli při tvorbě polárních září sehrávají elektrony. Ty se po vniknutí do vysoké atmosféry začnou srážet a interagovat s atmosférickými plyny. Při těchto interakcích elektrony ze Slunce předají část své energie a dojde k excitaci atomu. To je proces, kdy daný elektron přechází na vyšší energetickou hladinu. Excitovaný stav atomu je v tomto případě nestabilní, tudíž jen přechodný. Následně dojde k deexcitaci, kdy elektron přeskočí zpátky z vyšší energetické hladiny na původní. Při deexcitaci se musí z atomu uvolnit energie získaná při excitaci. Forma uvolněné energie se různí podle toho, ze kterého orbitalu se elektron deexcitoval. Elektron z vnějšího orbitalu se při sestupu zbaví energie vyzářením světelného kvanta - fotonu. Tento děj se označuje jako radioluminiscence. Dále se ze střední slupky při sestupování elektronů uvolňuje ultrafialové záření a nakonec se při deexcitaci z vnitřní slupky uvolní rentgenové záření.

Nejtypičtěji se polární záře formuje ve tvaru rozevlátých záclon či závěsů. Každý závěs sestává z mnoha dalších paralelních paprsků, z nichž se každý line vzhůru ve směru lokálního magnetického pole. Vzhled závěsu ještě posilují četné zákruty a oblouky na polární záři. Polární záře jsou charakteristické rychlými vizuálními proměnami. Někdy mohou pokrýt celou oblohu a poskytnout dostatečné osvětlení i pro četbu. Tato světélkující show se odehrává ve výškách zhruba 80-300 km nad zemí. Šířka těchto záclon osciluje v řádu kilometrů, délka však dosahuje až tisíců kilometrů. Jednotlivé záře se liší trváním své existence. Některé krášlí noční oblohu jen několik sekund či minut, jiné zase přetrvají i hodiny. Polární záře je pozorovatelná samozřejmě jen v noci, přes den ji přezáří sluneční světlo.  

Schematické znázornění sluneční bouře a struktury zemské magnetosféry. Zdroj: vtm.e15.cz

Barva polární záře se odvíjí od aktuálního stavu atmosféry a jejího chemického složení. Jakmile narazí elektrony do atomů kyslíku, dochází k vyzáření nejčastěji červeného (630 nm) a také zeleného (557,5 nm) světla. K tvorbě červených odstínů dochází ve vyšších nadmořských výškách. V některých případech se červená a zelená mohou smíchat a vytvořit tak odstíny narůžovělé či žluté barvy. Při srážce s dusíkem se uvolňuje záření o vlnové délce 428 nm, což odpovídá modré barvě.

Rozsah polární záře závisí na intenzitě dané sluneční bouře. Oblak částic uvolněný ze Slunce při sluneční bouři zasáhne Zemi po přibližně dvou dnech. Tzv. aurorální ovál se nachází kolem 70. stupně zeměpisné šířky a právě zde dochází k tvorbě polárních září. Ovál svou šířkou okupuje plochu širokou zhruba 5 stupňů.

Na intenzitě polárních září se majoritně participuje známý jedenáctiletý sluneční cyklus. Při největší aktivitě Slunce, tedy při slunečním maximu, lze na Slunci detekovat velké množství slunečních skvrn a zároveň na Zemi zvýšenou intenzitu polárních září. Polární záře se mohou při intenzivních slunečních bouřích vyskytovat i v nižších zeměpisných šířkách, například v České republice či dokonce v Itálii.

Zdroje:

Kniha - Pozorování a předpovědi počasí od Petra Dvořáka, kapitola polární záře

https://en.wikipedia.org/wiki/Aurora