Natural Phenomenon Aurora

Hal-hal yg dapat disaksikan dengan panca indra dan dapat diterangkan serta dinilai secara ilmiah merupakan definisi dari fenomena alam. Ada fenomena alam yang sudah biasa kita jumpai sehari-hari yang tak berbahaya seperti hujan dan yang berbahaya seperti tsunami atau tornado. Ada juga fenomena alam yang jarang terjadi dalam kehidupan sehari-hari yang dapat terjadi dengan tak terduga dan tampaknya mustahil untuk terjadi.

Aurora merupakan salah satu fenomena alam yang jarang terlihat di bumi. Fenomena unik ini sering terjadi di langit malam yang gelap dan menyala di belahan bumi utara dianggap oleh beberapa orang sebagai peristiwa yang mengandung unsur kepercayaan kuno. Orang-orang kuno menghubungkan munculnya fenomena alam oleh penyakit dan perang. Aurora terbentuk akibat dari pembelokan partikel angin matahari oleh magnetosfer ke arah kutub, serta adanya reaksi dengan molekul-molekul atmosfer. Aurora biasanya muncul dalam warna hijau, merah, biru atau ungu.

Penggunaan nama Aurora pertama kali digunakan oleh seorang ilmuwan bernama Pierre Gassend pada abad ke-17. Sementara nama "Aurora Borealis" diambil dari nama Dewi Romawi "Aurora" dan Dewa Yunani "Boreas". Aurora adalah nama Dewi Fajar, sedangkan Boreas adalah nama Dewa Penguasa Angin Utara.

Mungkin orang yang tinggal di Indonesia tidak akan memiliki kesempatan melihat aurora secara langsung. Akan tetapi, hal ini bukan hal yang mustahil bagi orang yang tinggal di Utara dan Selatan. Kecerahan perubahan aurora dan bervariasi warna akan muncul ketika intensitas sudah mencapai maksimum.

Dulu, orang mengira bahwa aurora adalah sinar matahari yang tercermin oleh kristal es kecil di langit. Benjamin Franklin berteori bahwa "Misteri Cahaya Utara" itu disebabkan oleh konsentrasi muatan listrik di daerah kutub yang didukung oleh salju dan uap air. Kristian Birkeland juga berteori bahwa Aurora Elektron terjadi dari sinar yang dipancarkan matahari dan elektron tersebut dibimbing menuju kutub utara.  

Tetapi ketika para ilmuwan menganalisis spektrum aurora, mereka menemukan bahwa itu tidak membuktikan kemiripan dengan spektrum matahari dan karenanya teori ini dibantah. Di sisi lain, spektrum dari aurora sangat mirip dengan yang dihasilkan oleh pembuangan gas di bawah tegangan yang sangat tinggi. Bahkan, aurora diproduksi di atmosfer lapisan atas oleh atom dan molekul yang bertabrakan dengan elektron energik yang berasal dari matahari. Singkatnya, ketika atom dan molekul bertabrakan dengan elektron, energi atom dan molekul meningkat atau bahkan mungkin terionisasi. Ketika ion menangkap kembali elektron, dan transit kembali ke keadaan awal melalui proses yang kompleks, gelombang cahaya panjang gelombang tertentu akan dipancarkan.

Variasi Warna Aurora

Radiasi ultra-violet yang berasal dari matahari berdisosiasi dengan molekul oksigen menjadi atom oksigen akan menjadi komponen utama dari atmosfer lapisan atas (ionosfer). Keindahan warna-warni Aurora disebabkan karena benturan partikel dan molekul atau atom yang berbeda. Warna yang dihasilkan Aurora ini tergantung pada komposisi atmosfer dan ketinggiannya, sehingga warnanya bisa berubah-ubah. 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.

Bagaimana Aurora Terjadi?

Aurora berhubungan kait dengan aktifitas matahari. Elektron kuat yang menghasilkan aurora berasal dari matahari. Matahari merupakan bola api yang sangat panas. Dalam suasana luarnya, suhu bisa mencapai lebih dari satu juta derajat. Dalam apa yang disebut korona matahari, atom terionisasi menjadi gas kepadatan yang sangat panas tapi rendah akan ion dan elektron bebas. Aktivitas matahari memiliki siklus 11 tahun, yaitu, untuk setiap 11 tahun, aktivitas matahari akan mencapai maksimum. Pada saat itu, terjadi letusan dari korona yang secara terus menerus mengeluarkan ion dan elektron ke ruang angkasa membentuk apa yang disebut angin matahari. Jika letusan korona terhadi dengan intensitas yang besar maka dinamakan badai matahari. Partikel yang bermuatan tersebut membawa medan magnet matahari ke bumi selama hampir 18 jam sampai 2 hari. Elektron yang ditangkap oleh medan magnet Bumi akan tertarik ke dua wilayah yang dekat dengan Kutub Utara dan Kutub Selatan, di mana mereka bertabrakan dengan partikel-partikel di atmosfer lapisan atas dan menghasilkan keindahan aurora. Oleh karena itu, munculnya aurora berkaitan erat dengan aktivitas matahari.

Untuk memahami gerakan partikel-partikel bermuatan apabila angin matahari berinteraksi dengan medan magnet bumi tidak lah mudah. Gambar 1 menunjukkan beberapa daerah yang terbentuk dari interaksi antara medan magnet bumi dan angin matahari. Ilustrasi medan magnet bumi ini terlihat seperti komet oleh angin matahari dan medan magnet yang saling berhubungan pada batas wilayah ini disebut sebagai magnetosfer. Magnetosfer ini terdiri dari beberapa lapisan, dengan lapisan terbawahnya, sabuk radiasi van allen yang berada di sekitar garis khatulistuwa. Layaknya sebuah perisai, magnetosfer dan sabuk van allen melindungi bumi dari terpaanpartikel angin matahari. Ketika angin matahari melewati magnetopause (Gambar 2), partikel bermuatan dipengaruhi oleh medan magnet; proton yang dibelokkan ke kanan dari Gambar 3 sementara elektron dibelokkan ke kiri. Pemisahan muatan-muatan ini menghasilkan positif dan terminal negatif, dan menghasilkan arus yang mengalir dari positif ke terminal negatif. Bagaimanapun juga arus ini tidak langsung menghubungkan ke terminal, tetapi arus mengalir melalui jalan lain. Hal ini dipengaruhi oleh medan magnet bumi dan spiral sepanjang garis medan magnet ke ionosfer, dimana ia mendirikan jalur konduktif oval yang disebut oval aurora. Aurora diproduksi di oval aurora, yang merupakan wilayah berbentuk cincin berpusat di Kutub Utara, membentang dari dalam lintang. Sebuah wilayah yang sama ada sekitar Kutub Selatan. Di kutub utara bumi, aurora ini disebut sebagai aurora borealis, dan di kutub selatan, disebut sebagai aurora australis. Itulah sebabnya aurora hanya dapat dilihat di Utara jauh dan jauh Selatan, dan jarang terlihat di dekat khatulistiwa.

Munculnya aurora harus memiliki dua prasyarat, pertama suhu harus rendah, kedua cuaca harus cerah. Sejumlah besar negara di dunia juga kerap akan tampak aurora, tempat terbaik untuk melihat Aurora antara lain Alaska, Kanda, Finland, Iceland, Sweden, dan Norway. Selain terjadi pada bumi, Aurora juga diketahui pernah terjadi di Saturnus dan Jupiter pada masing-masing kutubnya. Kejadian itu terpotret oleh teleskop milik Amerika yang bernama Hubble.