Почему происходит северное сияние?

чрезвычайно редкое явление и для наблюдения необходимо совпадение нескольких одновременно действующих факторов.
Северное ( иначе полярное сияние) наблюдается при прохождении заряженных частиц солнечного ветра (потока электрически заряженных электронов, протонов, ионов химических элементов, образующегося при хромосферных вспышках на поверхности Солнца) через верхние слои атмосферы Земли (ионосферу) . Под действием магнитного поля Земли эти частицы отклоняются магнитными силовыми линиями и направляются в сторону северного и южного магнитных полюсов. При прохождении через ионосферу заряженные частицы сталкиваются с молекулами азота и кислорода воздуха и ионизируют их. Восстанавливаясь эти молекулы отдают накопленную энергию в виде квантов света во всём видимом спектре - от низкоэнергичных красных фотонов до высокоэнергичных фиолетовых. Поскольку максимальная концентрация вспышек происходит в районе полюсов, то и наблюдать полярные сияния легче в полярных областях Земли.
Особенно фантастическое зрелище можно увидеть во время 11-летнего максимума солнечной активности. Я сам лично наблюдал северное сияние за Полярным кругом в Хибинах, когда в безлунную безоблачную зимнюю ночь при -20 градусах мороза полыхало всё небо от горизонта до горизонта всеми цветами радуги, а отдельные сполохи были такой яркости, что давали на земле тень!
В средней полосе России такую картину увидеть практически невозможно. Пробить магнитное поле Земли в средних широтах могут только самые высокоэнергичные частицы солнечного ветра при редких самых мощных вспышках, а их концентрация невелика. Затем для наблюдения слабого свечения ионизированного воздуха необходима очень тёмная безлунная безоблачная ночь и спокойное состояние верхних слоёв атмосферы. Вот на широте Санкт-Петербурга один-два раза за зиму можно увидеть довольно слабое северное сияние.