Solución:
Solución 1:
Hay buena información en Glowing Gases – Aurorae
Hay muchos factores que deben tenerse en cuenta.
Una vez que un átomo o molécula se excita, puede perder energía por colisión o por emisión de luz.
Cuanto mayor sea la vida útil del estado excitado, mayor será la altitud que se requiere para generar radiación frente a colisión, la forma en que se pierde la energía.
La transición del oxígeno atómico con la luz verde tiene una vida útil de aproximadamente 1 segundo, mientras que la transición de la luz roja es de 110 segundos, por lo que se requiere una mayor altitud para que la transición al rojo sea significativa.
Para el nitrógeno molecular, el tiempo de vida radiativo es de sólo $ 4 veces 10 ^ {- 8} $ segundos de acuerdo con nitrógeno molecular y oxígeno molecular excitados electrónicamente en la atmósfera superior de alta latitud Ann. Geophys., 26, 1159-1169, 2008
Además, los ojos humanos son más sensibles a la luz verde que a la luz roja.
Solución 2:
Este fenómeno ya está explicado en este sitio web, pero lo parafrasearé.
Todas las imágenes aquí son de ese sitio web.
los atómico el oxígeno causa el color verde y rojo, mientras que diatónico el nitrógeno causa azul y rojo:
No se explica el efecto de la altitud sobre el color.
Sin embargo, se encuentra una explicación en Wikipedia:
Las altitudes más altas tienen menos partículas, por lo tanto, menos colisiones. En este estado, el oxígeno emite la energía más baja $ 630.0 mathrm {nm} $ (rojo).
En altitudes más bajas, hay más colisiones y la molécula de nitrógeno también ayuda a excitar el oxígeno atómico, por lo que domina la emisión de $ 557.7 mathrm {nm} $ (verde) de mayor energía.
Solución 3:
La respuesta radica en comprender las transiciones prohibidas. Se trata de transiciones que están “prohibidas” por las reglas de selección de dipolos eléctricos de la mecánica cuántica, tienen una vida útil radiante prolongada y solo se producen de forma radiativa si la densidad cae por debajo de algún umbral de extinción. Por encima de esta densidad, la dexcitación se produce por colisión.
Permítanme ofrecer una explicación plausible. Las auroras boreales verdes se forman en lo alto ($ geq 100 $ km) en la atmósfera de la Tierra, principalmente por fotones a 557,7 nm emitidos por átomos de oxígeno excitados. Este es un ejemplo de una transición prohibida con una larga vida útil radiativa (aproximadamente un segundo).
Las líneas prohibidas se “apagan” por colisiones si la densidad es lo suficientemente alta, es decir, los átomos se desactivan por una colisión en lugar de emitir un fotón de “línea prohibida”. A alturas más bajas en la atmósfera, las densidades aumentan y la emisión prohibida se apaga, por lo que no podemos esperar ver ninguna luz verde emitida más abajo en la atmósfera. Esto también explica las franjas de diferentes colores que se ven a veces, causadas por transiciones con diferentes vidas radiativas y diferentes secciones transversales de colisión que se apagan a diferentes densidades y, por lo tanto, alturas.
Una respuesta cuantitativa a la pregunta requeriría un modelo detallado de la atmósfera (dado que las densidades de extinción también dependen de la temperatura), un modelo para el espectro de energía y el flujo (en función de la altura) de las partículas excitantes incidentes, así como la información detallada. tiempos de vida radiativos de la mecánica cuántica y secciones transversales de colisión para cada una de las transiciones relevantes. Creo que las abundancias relativas de oxígeno y nitrógeno juegan un papel muy secundario en comparación con estos factores.