Proses Terjadinya Aurora

Bagaimana proses terjadinya aurora? Jika Anda sedang berkemah dekat perbatasan Amerika Serikat dan Kanada atau tempat lebih jauh ke utara, Anda mungkin melihat cahaya mengerikan di langit malam. Kadang-kadang bisa terlihat seperti senja. Di lain waktu dapat terlihat seperti bersinar, pita cahaya yang menari-nari. Cahaya tersebut mungkin berwarna hijau, merah, biru atau kombinasi dari warna-warna ini. Apa yang Anda lihat disebut aurora borealis, atau hanya aurora.

Aurora diartikan secara berbeda oleh setiap budaya yang berbeda. Orang Viking berpikir bahwa aurora adalah refleksi dari perlengkapan senjata mitos Valkyrie. Untuk Penduduk asli Eskimo di Greenland dan dekat Kanada, aurora adalah komunikasi antara orang mati. Untuk orang Indian Amerika, aurora adalah cahaya dari api unggun besar jauh di utara. Pada abad pertengahan, aurora menjadi pertanda perang atau bencana, seperti wabah. Hari ini, kita tahu bahwa aurora adalah fenomena cahaya yang disebabkan oleh partikel berenergi tinggi dari angin surya matahari yang berinteraksi dengan medan magnet bumi.

Karena aurora disebabkan oleh interaksi angin surya dengan medan magnet bumi, Anda dapat melihat mereka paling sering di dekat kutub, utara dan selatan. Di utara, mereka disebut aurora borealis, atau Cahaya Utara. Aurora adalah nama dewi romawi yaitu fajar, dan “boreal” berarti “utara” dalam bahasa Latin. Di belahan bumi selatan, aurora disebut aurora australis (bahasa Latin untuk “selatan”).

Aurora mengikuti siklus matahari dan cenderung lebih sering terjadi pada akhir musim gugur dan awal musim semi (Oktober, Februari, dan Maret adalah bulan-bulan terbaik untuk melihat aurora). Disekitar Lingkaran Arktik di utara Norwegia dan Alaska, Anda dapat melihat aurora hampir setiap malam. Jika Anda bergerak ke selatan, frekuensi aurora berkurang. Disekitar bagian selatan Alaska, Norwegia selatan, Skotlandia dan Inggris, aurora mungkin muncul sekitar satu sampai 10 kali per bulan. Dekat perbatasan antara Amerika Serikat dan Kanada, Anda mungkin dapat melihat aurora dua sampai empat kali setahun. Satu atau dua kali dalam satu abad, mereka mungkin muncul di Amerika Serikat bagian selatan, Meksiko, dan daerah khatulistiwa.

Seperti Apa Penampakan Aurora?

Seperti yang telah disebutkan, penampakan aurora bisa berbeda-beda. Aurora dapat terlihat seperti cahaya orange atau merah di cakrawala – seperti matahari terbit atau terbenam. Kadang-kadang aurora bisa disalahartikan sebagai kebakaran di kejauhan, seperti pemikiran orang Indian Amerika. Aurora dapat terlihat seperti tirai atau pita yang bergerak dan berombak-ombak pada malam hari.

Aurora bisa berwarna hijau, merah, atau biru. Seringkali mereka akan menjadi kombinasi warna, dengan masing-masing warna terlihat pada ketinggian yang berbeda di atmosfer.

• Biru dan ungu: kurang dari 120 kilometer (72 mil)
• Hijau: 120-180 km (72-108 mil)
• Merah: lebih dari 180 km (108 mil)

Setelah surya maksimum sangat aktif dalam siklus matahari, warna merah mungkin muncul pada ketinggian antara 90 dan 100 km (54-60 mil).

Ion oksigen memancarkan cahaya merah dan kuning. Ion Nitrogen memancarkan merah, biru, dan ungu. Kita melihat hijau dalam wilayah atmosfer di mana terdapat oksigen dan nitrogen. Kita melihat warna yang berbeda pada ketinggian yang berbeda karena konsentrasi relatif dari oksigen ke nitrogen di atmosfer berubah sesuai dengan ketinggian.

Aurora dapat bervariasi pada tingkat kecerahan. Orang yang secara teratur mengamati aurora dan melaporkannya, mereka umumnya menggunakan skala penilaian dari nol (samar) sampai empat (sangat terang). Mereka akan mencatat data dari aurora berupa waktu, tanggal, garis lintang, dan warna serta meraka membuat sketsa dari aurora terhadap langit. Laporan tersebut membantu para astronom, astrofisikawan, dan ilmuwan Bumi dalam memonitor aktivitas aurora. Aurora dapat membantu kita memahami medan magnet bumi dan bagaimana perubahannya dari waktu ke waktu.

Karena medan magnet bumi berupa tiga dimensi, aurora tampak seperti lingkaran oval di sekitar kutub. Hal ini telah diamati dari satelit, stasiun luar angkasa internasional, dan pesawat ruang angkasa. Tapi bukan merupakan lingkaran sempurna karena medan magnet bumi terdistorsi oleh angin surya.

Diameter lingkaran aurora bisa bervariasi. Aurora dapat dilihat jauh di selatan dari Amerika Serikat bagian selatan, tapi tidak sering. Secara umum, aurora berada di dekat daerah kutub. Aurora juga muncul berpasangan – ketika kita melihat aurora borealis, ada keterkaitan dengan aurorai australis di belahan bumi selatan.

Proses Terjadinya Aurora

Proses terjadinya aurora merupakan indikator keterkaitan antara bumi dan matahari. Frekuensi aurora berkorelasi dengan frekuensi aktivitas surya dan aktivitas siklus 11-tahunan matahari.

Seiring dengan proses peleburan terjadi di dalam matahari, hal itu mengeluarkan partikel berenergi tinggi (ion, elektron, proton, neutrino) dan radiasi pada angin surya. Ketika aktivitas matahari tinggi, Anda juga akan melihat letusan besar yang disebut jilatan api matahari (solar flares) dan coronal mass ejections. Partikel-partikel berenergi tinggi dan radiasi dilepaskan ke ruang angkasa dan menyebar di seluruh tata surya kita. Ketika mereka menghantam bumi, mereka menemui medan magnet.

Kutub medan magnet bumi terletak dekat (tapi tidak tepat) dengan kutub geografis (di mana planet berputar pada porosnya). Para ilmuwan percaya bahwa inti luar besi cair bumi berputar dan membuat medan magnet. Medan ini terdistorsi oleh angin surya, semakin terkompresi pada bagian yang menghadap matahari (bow shock) dan ditarik keluar pada sisi yang berlawanan (magnetotail). Angin surya menciptakan sebuah lubang di medan magnet pada katup kutub. Katup kutub dapat ditemukan pada sisi surya dari magnetosfer (daerah sekitar Bumi yang dipengaruhi oleh medan magnet). Mari kita lihat bagaimana hal ini mendorong proses terjadinya aurora.

1. Sebagaimana partikel bermuatan dari angin surya dan flare terkena medan magnet bumi, mereka akan berjalan di sepanjang garis-garis medan.
2. Beberapa partikel bisa dibelokkan di sekitar Bumi, sementara yang lain berinteraksi dengan garis-garis medan magnet, sehingga arus partikel bermuatan dalam medan magnet dipancarkan ke kedua kutub – inilah mengapa ada aurora simultan di kedua belahan bumi. (Arus ini disebut arus Birkeland setelah Kristian Birkeland, fisikawan Norwegia yang menemukan hal tersebut.)
3. Ketika muatan listrik berjalan melintang di medan magnet itu menghasilkan arus listrik. Sebagaimana arus ini turun ke atmosfer di sepanjang garis-garis medan, mereka mengambil lebih banyak energi.
4. Ketika mereka mencapai wilayah ionosfer dari bagian atas atmosfer bumi, mereka bertumbukan dengan ion oksigen dan nitrogen.
5. Mempengaruhi ion oksigen dan nitrogen serta mentransfer energi mereka untuk ion tersebut.
6. Penyerapan energi oleh oksigen dan nitrogen ion menyebabkan elektron di dalamnya menjadi “exited” dan bergerak dari energi rendah ke orbital yang berenergi tinggi.
7. Ketika ion “exited” tenang, elektron dalam atom oksigen dan nitrogen kembali ke orbital aslinya. Dalam prosesnya, mereka kembali memancarkan energi dalam bentuk cahaya. Cahaya ini yang membuat aurora, dan perbedaan warna berasal dari cahaya yang terpancar dari ion yang berbeda.

Catatan: Partikel yang berinteraksi dengan ion oksigen dan nitrogen di atmosfer bukan berasal dari matahari, melainkan sudah terperangkap oleh medan magnet bumi. Angin surya dan flare mengacaukan medan magnet dan mengatur partikel-partikel ini dalam magnetosfer bergerak. Itulah bagaimana proses terjadinya aurora.