aurora

Aurora adalah fenomena pancaran cahaya yang menyala-nyala pada lapisan ionosfer dari sebuah planet sebagai akibat adanya interaksi antara medan magnetik yang dimiliki planet tersebut dengan partikel bermuatan yang dipancarkan oleh Matahari (angin surya). Angin surya ini adalah aliran elektron dan proton yang terlepas dari matahari akibat tingginya energi kinetik yang dimiliki kedua partikel serta suhu matahari. Aliran partikel-partikel angin surya ini terperangkap di medan magnetik bumi, beberapa dari partikel-partikel ini mengarah ke kutub bumi dengan kecepatan yang terus bertambah.

Benturan antara partikel-partikel ini dan atom-atom yang terdapat dalam atmosfer bumi melepaskan energi yang menyebabkan terbentuknya aurora di kutub bumi yang nampak seperti lingkaran besar yang mengelilingi kutub. Makanya aurora lebih sering muncul dan bersinar lebih terang ketika matahari sedang aktif-aktifnya mengeluarkan Corona Mass Ejection yang menyebabkan meningkatnya intensitas dari angin surya.

Energi yang dilepaskan pada saat partikel tersebut bertubrukan dapat dilihat secara visual melalui warna cahaya yang berbeda-beda. Warna yang terlihat bergantung pada ketinggian dan jenis molekul yang ada.

Pada ketinggian di atas 300 km partakel tersebut bertumbukan dengan atom hydrogen menimbulkan warna aurora kemerah-merahan. Ketinggian 140 km, tumbukan dengan molekul oksigen menimbulkan aurora biru atau ungu. Ketinggian 100 km, partikel bertumbukan dengan atom oksigen dan nitrogen menimbulkan cahaya warna hijau atau merah muda
.

Di bumi, aurora terjadi di daerah di sekitar kutub Utara dan kutub Selatan magnetiknya. Aurora yang terjadi di daerah sebelah Utara dikenal dengan nama Aurora Borealis, yang dinamai bersempena Dewi Fajar Rom, Aurora, dan nama Yunani untuk angin utara, Boreas. Ini karena di Eropa, aurora sering terlihat kemerah-merahan di ufuk utara seolah-olah Matahari akan terbit dari arah tersebut. Aurora borealis selalu terjadi di antara September dan Oktober dan Maret dan April. Fenomena aurora di sebelah Selatan yang dikenal dengan Aurora Australis mempunyai sifat-sifat yang serupa.Tapi kadang-kadang aurora muncul di puncak gunung di iklim tropis.

kemagnetan di bumi adalah kemunculan aurora di daerah kutub. Misalkan sebuah muatan dengan kecepatan tertentu masuk ke dalam daerah yang mengandung medan magnet dengan sudut yang tidak tegak lurus dengan medan magnet. Bentuk lintasan partikel berubah menjadi spiral. Bumi memiliki medan magnet dengan arah keluar dari kutub selatan (kutub utara geografi bumi) dan masuk di utara (kutub selatan geografi bumi) . jika partikel bermuatan dari luar angkasa masuk ke bumi dengan sudut tertentu, maka partikel tersebut akan bergerak dan melintasi menuju ke arah kutub bumi. selama bergerak dalam lintasan spiral, partikel memiliki percepatan sehingga memancarkan gelombang elektromagnetik. saat mendekati kutub bumi, konsentrasi partikel besar dan gelimbang elektromagnetik sangat besar. dan dapat di amati di langit kutub bumi.

Perjalanan angin matahari menuju bumi, dapat ditempuh selama 18 jam hingga 2 hari perjalanan antariksa. Ketika melewati Merkurius dan Venus, angin matahari akan langsung begitu saja menerpa atmosfernya, sehingga planet tersebut mengalami peningkatan suhu yang luar biasa akibat dari terpaan aliran proton dan elektron yang dibawanya. Namun demikian, lain halnya ketika angin matahari itu menghantam bumi.
Bumi ini bagaikan magnet yang berukuran sangat besar, dengan kutub-kutub magnetnya hampir berdekatan dengan kutub geografis bumi. Sehingga bumi ini dilapisi oleh medan magnet (magnetosfer) yang berbentuk sebuah perisai yang mirip dengan buah apel, dimana bumi berada pada inti buahnya dan magnetosfer berada pada kulit buah apel.magnetosfer ini terdiri dari beberapa lapisan, dengan lapisan terbawahnya, sabuk radiasi van allen yang berada di sekitar ekuator (khatulistuwa). Layaknya sebuah perisai, magnetosfer dan sabuk van allen melindungi bumi dari terpaan partikel angin matahari.

Angin matahari ditunjukkan pada garis kuning sedang medan magnet bumi ditunjukkan pada garis biru.

Ketika angin matahari menerpa magnetosfer, partikel-partikel angin matahari dibelokkan dan tertarik menuju kutub medan magnet bumi. Semakin tinggi energi partikel, maka semakin dalam lapisan magnetosfer yang berhasil ditembus olehnya. Aliran partikel yang tertarik ke kutub medan magnet bumi akan bertumbukan dengan atom-atom yang ada di atmosfer. Energi yang dilepaskan akibat reaksi dari proton dan elektron yang bersinggungan dengan atom-atom di atmosfer, dapat dilihat secara visual melalui pendar cahaya yang berwarna-warni di langit, atau yang kita kenal sebagai Aurora. Di kutub utara bumi, aurora ini disebut sebagai aurora borealis, dan di kutub selatan, disebut sebagai aurora australis.

Interaksi antara angin matahari dengan medan magnet bumi. Sebagian partikel-partikel matahari tertarik menuju kutub.

Reaksi antara partikel angin matahari dengan atmosfer bumi, menghasilkan berbagai macam warna pada aurora. Perbedaan warna ini dipengaruhi oleh jenis atom yang berinteraksi dengan proton dan elektron, mengingat pada ketinggian-ketinggian tertentu, jenis atom penyusun atmosfer tidaklah sama. Pada ketinggian di atas 300 km, partikel angin matahari akan bertumbukan dengan atom-atom hidrogen sehingga terbentuk warna aurora kemerah-merahan. Semakin turun, yakni pada ketinggian 140 km, partikel angin matahari bereaksi dengan atom oksigen yang membentuk cahaya aurora berwarna biru atau ungu. Sementara itu, pada ketinggian 100 km proton dan elektron bersinggungan dengan atom oksigen dan nitrogen sehingga aurora tervisualisasikan dengan warna hijau dan merah muda.

Cahaya Aurora yang berwarna warni mengandung arti ketinggian.

Jika teman-teman berniat dan berminat untuk melihat keelokan aurora secara langsung, bisa langsung saja berkunjung ke daerah-daerah lintang tinggi, seperti Kanada, New Zeland, Antartika, dll. Ketika aktivitas matahari dalam keadaan stabil, maka frekuensi terbentuknya aurora lebih sering pada bulan-bulan ekuinoks. (ekuinoks musim semi jatuh pada tanggal 23 Maret, dan ekuinoks musim gugur adalah tanggal 21 September). Namun demikian ketika aktivitas matahari sedang meningkat, atau dengan kata lain intensitas angin matahari tinggi, maka cahaya aurora pun akan terbentuk semakin terang.
Potret Aurora di kutub utara





Referensi:
Fredette. 2006. Visual Ilmua dan pengetahuan Populer untuk Pelajar dan Umum: Memahami alam Semesta. Bandung: PT Bhuana Ilmu Populer.
Sudibyo. 2011. Mengenal Badai Matahari (Dan Implikasinya bagi Pengukuran Arah Kiblat). Diakses di http://www.facebook.com/note.php?note_id=10150220689144595
Visualisasi: http://vimeo.com/25811412
Aurora Image Credit : Shawn Malone, Lundeimages.com