Інтенсивність полярних сяйв визначається вимірюванням поверхні яскравості. Поверхня яскравості I полярного сяйва у визначеному напрямку визначається сумарною емісією 4I фотон/(см2· с). Тому що ця величина не є істинною поверхневою яскравістю, а являє собою емісію зі стовпа, звичайно при дослідженні полярних сяйв використовують одиницю фотон/(см2*стовп.*с). Звичайна одиниця для виміру сумарної емісії – Рэлей (Рл) рівний 106 фотон/(см2*стовп.*с). Ця класифікація не може бути використана для сяйв червоного кольору. Овал полярних сяйв являє собою область найбільш інтенсивного впливу сонячного вітру на верхню атмосферу Землі. Інтенсивність полярних сяйв найбільша саме в овалі, а за його динамікою ведуться безперервні спостереження за допомогою супутників.

Стійка авроральна червона дуга, інакше називана як середньоширотна червона дуга або М-дуга, являє собою субвізуальну (нижче межі чутливості ока) широку дугу, витягнуту зі сходу на захід на тисячі кілометрів і що оперізує, можливо, усю Землю. Широтна довжина дуги 600 км. Випромінювання стійкої авроральної червоної дуги практично монохроматичне в червоних лініях l 6300 Е і l 6364 Е. Недавно повідомлялося також про слабкі емісійні лінії l 5577 Е (OI) іl 4278 Е (N+2) Стійкі червоні дуги класифікуються як полярні сяйва, але вони виявляються на набагато вищих висотах. Нижня границя розташовується на висоті 300 км, верхня межа близько 700 км. Інтенсивність спокійної авроральной червоної дуги в емісії l 6300 Е складає від 1 до 10 крл (типова величина 6 крл). Поріг чутливості ока на цій довжині хвилі близько 10 крл, так що дуги рідко спостерігаються візуально. Однак, спостереження показали, що їхня яскравість складає >50 крл у 10% ночей. Звичайний час життя дуг біля однієї доби, і вони рідко з'являються в наступні дні. Радіохвилі від супутників або радіоджерел, що перетинають стійкі авроральні червоні дуги, піддані мерехтінням, що вказує на існування неоднорідноістей електронної щільності. Теоретичне пояснення червоних дуг полягає в тому, що нагріті електрони області F іоносфери викликають збільшення атомів кисню. Супутникові спостереження показують збільшення електронної температури уздовж силових ліній геомагнітного поля, що перетинають стійкі авроральні червоні дуги. Інтенсивність цих дуг позитивно корелює з геомагнітною активністю (бурями), а частота появи дуг – із сонячною активністю.

Мінливе полярне сяйво.

Деякі форми полярних сяйв підпорядковані квазіперіодичним і когерентним тимчасовим варіаціям інтенсивності. Ці полярні сяйва з приблизно стаціонарною геометрією і швидкими періодичними варіаціями, які відбуваються синфазно, називаються мінливими полярними сяйвами. Вони класифікуються як полярні сяйва форми р за даними Міжнародного атласу полярних сяйв:

· р1 (пульсуюче полярне сяйво) являє собою світіння з однорідними фазовими варіаціями яскравості за усією формою полярного сяйва. По визначенню, в ідеальному пульсуючому полярному сяйві просторова і тимчасова частини пульсації можуть бути розділені, тобто яскравість I(r,t) = Is(r)·IT. У типовому полярному сяйві р1 відбуваються пульсації з частотою від 0,01 до 10 Гц низької інтенсивності (1–2 крл). Більшість полярних сяйв р1 – це плями або дуги, що пульсують з періодом у кілька секунд.

· р2 (полум'яне полярне сяйво). Цей термін звичайно використовується для позначення рухів, подібним язикам полум'я, що заповнює небосхил, а не для опису окремої форми. Сяйва мають форму дуг і звичайно рухаються нагору з висоти 100 км. Ці полярні сяйва відносно рідкісні і частіше відбуваються за межами полярних сяйв.

· р3(мерехтливе полярне сяйво). Це полярні сяйва зі швидкими, іррегулярними або регулярними варіаціями яскравості, що створюють враження мерехтливого полум'я на небозводі. Вони з'являються незадовго до розпаду полярного сяйва. Частота варіацій, що спостерігається звичайно, для р3 дорівнює 10 ± 3 Гц..

Струмливе полярне сяйво, що відноситься до іншого класу пульсуючих полярних сяйв з іррегулярними варіаціями яскравості, які швидко рухаються горизонтально в дугах і смугах полярних сяйв. Мінливе полярне сяйво - це одне із сонячно-земних явищ, що супроводжуює пульсації геомагнітного поля й аврорального рентгенівського випромінювання, викликані висипанням часток сонячного і магнітосферного походження. Світіння полярної шапки характеризується великою інтенсивністю смуги першої негативної системи N+2 (л 3914 Е). Звичайно ці смуги N+2 інтенсивніше зеленої лінії OI l 5577 Е в п'ять разів, абсолютна інтенсивність світіння полярної шапки складає від 0,1 до 10 кРл (звичайно 1–3 кРл). При цих сяйвах, що з'являються в періоди ППШ, однорідне світіння охоплює всю полярну шапку аж до геомагнітної широти 60° на висотах про 30 до 80 км. Воно генерується переважно сонячними протонами і d -частками з енергіями 10–100 Мев, що створюють максимум іонізації на цих висотах. Існує й інший тип світіння в зонах полярних сяйв, називаний мантійним полярним сяйвом. Для цього типу аврорального світіння добовий максимум інтенсивності, що приходиться на ранкові години, складає 1–10 крл, а мінімум інтенсивності в п'ять разів слабкіший. Спостереження мантійних полярних сяйв нечисленні, їхня інтенсивність залежить від геомагнітної і сонячної активності.

Світіння атмосфери визначається як випромінювання, що утворено і випромінюється атмосферою планети. Це нетеплове випромінювання атмосфери, за винятком емісії полярних сяйв, блискавичних розрядів і випромінювання метеорних слідів. Цей термін використовується стосовно до земної атмосфери (нічне світіння, сутінкове світіння і денне світіння).