¿Qué causa el borde nítido en la parte inferior de la aurora boreal?

Ha elegido una imagen muy llamativa para ilustrar su pregunta, aunque las auroras boreales no siempre tienen un borde inferior tan nítido.

Sin embargo, permítanme avanzar una explicación plausible. Las auroras boreales verdes se forman en lo alto ($\geq 100$km) en la atmósfera terrestre, en gran parte por fotones a 557,7 nm emitidos por átomos de oxígeno excitados. Este es un ejemplo de una transición prohibida con una larga vida radiativa (un segundo más o menos).

Las líneas prohibidas se "apagan" por las colisiones si la densidad es lo suficientemente alta, es decir, los átomos se desexcitan por una colisión en lugar de emitir un fotón de "línea prohibida". A alturas más bajas, las densidades aumentan y la emisión prohibida se extingue, por lo que no podemos esperar ver ninguna luz verde emitida más abajo en la atmósfera. Esta bien puede ser la explicación de lo que ve, en lugar de la profundidad de penetración de las partículas cargadas de alta energía. Esto también explica las franjas de diferentes colores que a veces se ven, causadas por transiciones con diferentes tiempos de vida radiativos que se apagan a diferentes densidades y, por lo tanto, alturas.