Fenomena Aurora

Aurora adalah fenomena yang terjadi karena sinar (cahaya) yang menyala-nyala pada lapisan ionosfer dari sebuah planet. Aurora terjadi sebagai akibat adanya interaksi antara medan magnetik yang dimiliki planet tersebut dengan partikel bermuatan yang dipancarkan oleh matahari (angin matahari)
Aurora bisa juga disebut akibat dari reaksi partikel-partikel bermuatan listrik dengan atmosfir bumi.

Warna aurora bisa bermacam-macam. Biasanya hijau, merah, biru dan lembayung. Nama aurora sendiri pertama kali dipakai oleh Pierre Gassend, seorang ilmuwan dari abad ke-17. Sedangkan Galileo Galilei yang dikenal sebagai ilmuwan menamai aurora borealis pada tahun 1619.
Aurora borealis adalah istilah aurora yang muncul pada belahan bumi utara, sedang nama Aurora australis terlihat di bumi selatan. Aurora borealis paling sering disaksikan di Fairbanks, Alaska, dan beberapa lokasi di Kanada Timur, Islandia dan Skandinavia Utara. Sedangkan Aurora australis jarang sekali terlihat. Aurora australis biasanya sering terlihat di Australia pada siklus 11 tahun aktivitas titik matahari. Titik-titik matahari maksimum berlangsung pada tahun 2000. Aurora Australis paling sering terlihat di Tasmania. Aurora ini pertama kali dikenal para ilmuwan Eropa pada abad ke-18, tetapi telah dikenal oleh kaum Aborigin dan Maori sejak tujuh ratus tahun yang lalu.

Aurora dipercaya dapat mengganggu gelombang radio. Ini terjadi saat titik-titik di atmosfer terganggu oleh proton dari matahari, atmosfer tidak lagi menahan sinyal dan memantulkannya ke bumi, tetapi sinyal tersebut justru diteruskan keluar angkasa, sehingga tidak ada sinyal yang diterima radio dan televisi.Selain aurora berwarna cerah, ada juga aurora berwarna hitam, walaupun sebagian ilmuwan percaya aurora hitam bukanlah aurora. Kimball dan dosen pembimbingnya Professor Emeritis Tom Hallinan melihat tiga jenis aurora hitam, yaitu gulungan hitam yang berbentuk seperti garpu yang nampak di depan aurora asli; cincin hitam yang kelihatan seperti cincin asap berwarna gelap di depan aurora asli yang lebih pucat. Aurora ini muncul pada tahun 1970 oleh Poker Flat Research Range di sebelah Utara Fairbanks, Alaska.
Seperti pelangi, aurora adalah fenomena alam yang luar biasa yang menunjukkan kebesaran Tuhan sebagai pemilik jagad raya ini.

Orang Skotlandia menamainya Nimble Men. Di Denham dikenal sebagai Merry Dancers. Orang-orang kuno percaya bahwa mereka dapat melihat pasukan perang si dalam cahaya aurora.

Di belahan bumi Utara terutama Alaska, seringkali langit malam yang gelap tiba-tiba menjadi terang-benderang. Warnanya biasanya hijau, merah, biru atau lembayung. Orang-orang kuno menghubung-hubungkan munculnya fenomena alam itu dengan penyakit dan peperangan. Aurora berwarna merah terang pernah dianggap sebagai “kolam darah” para pejuang yang gugur dalam peperangan.  di North Country, Inggris, aurora dikenal sebagai “lembing terbakar”.  Sebelum revolusi perancis meletus, sebuah aurora muncul. Penduduk Skotlandia dan Inggris mengaku mendengar suara pertempuran dan melihat peperangan di angkasa. Pada tanggal 24 Februari 1716, berbarengan dengan kematian James Ratcliffe, Earl Derwentwater terakhir, muncul aurora berwarna merah terang dan bergerak cepat di langit. Sejak saat itu aurora itu dikenal sebagai “Cahaya Lord Derwenwater”.

Di masa lalu, aurora dipercaya dapat meramalkan cuaca, meskipun kebenarannya kadang-kadang berlawanan. Di Labrador, aurora merupakan pertanda cuaca yang baik, sedangkan di Greenland dianggap sebagai tanda datangnya angin selatan dan badai. Di Norwegia Utara, aurora sering dihubung-hubungkan dengan cuaca dingin.

Aurora adalah cahaya yang tercipta di udara. Cahayanya yang gemerlapan disebabkan oleh atom-atom dam molekul yang bertumbukan dengan partikel-partikel bermuatan, terutama elektron dan proton yang berasal dari matahari.  Partikel-partikel tersebut terlempar dari matahari dengan kecepatan lebih dari 500 mil per detik dan terhisap medan magnet bumi di sekitar kutub Utara dan Selatan. Warna-warna yang dihasilkan disebabkan benturan partikel dan molekul atau atom yang berbeda. Misalnya, aurora hijau terbentuk oleh benturan partikel elektron dengan molekul nitrogen. Aurora merah terjadi akibat benturan antara partikel elektron dan atom oksigen.

 

Dewi Fajar

Nama aurora pertama kali dipakai oleh Pierre Gassend, seorang ilmuwan dari abad ke-17. Aurora sebenarnya nama dewi fajar Romawi kuno.  Sebenarnya ada dua jenis aurora. Aurora borealis terlihat di belahan bumi Utara, sedangkan Aurora australis terlihat di belahan bumi Selatan. Aurora sebenarnya bisa dijumpai di setiap bagian langit. Tetapi seringkali nampak terlalu pucat untuk terlihat dengan jelas kecuali di daerah-daerah di dekat Kutub Utara dan Selatan.

Istilah aurora borealis pertama kali digunakan oleh Galileo Galilei pada tahun 1619. Galilei sudah lama mempelajari cahaya-cahaya yang menakjubkan tersebut. Sayang sekali ia tidak dapat bekerja dengan leluasa. Saat itu, pihak Gereja Roma sangat membatasi ruang geraknya. Maklum, Galilei dianggap berseberangan dengan doktrin gereja yang sudah dianut selama ratusan tahun lamanya yang menyatakan bahwa bumi adalah pusat alam semesta. Galileo terpaksa menyamarkan tulisan-tulisannya dengan meminjam nama muridnya, Mario Guiducci. Tetapi pendapatnya tentang aurora masih kurang pas. Menurutnya, aurora disebabkan oleh pantulan sinar matahari pada lapisan atmosfer atas.

Aurora dapat terlihat hingga tengah malam. Pada saat itu, cahayanya terlihat turun. Beberapa saat kemudian, pita-pita cahaya yang melengkung muncul di atas cahaya, dan sinar mulai bergerak menuju bagian tengah langit. Cahaya ini semakin benderang. Pada intensitas penuh, aurora menutup seluruh angkasa seperti kelambu cahaya yang tertiup angin. Kadang-kadang cahaya ini muncul kurang dari jarak 500 mil di atas permukaan bumi dan kadang-kadang lebih dari 600 mil. Aurora terlihat paling terang saat terjadi  badai magnetik. Aura paling sering terlihat pada saat aktivitas titik matahari yang terbesar. Aurora borealis paling sering disaksikan di Fairbanks, Alaska, dan beberapa lokasi di Kanada Timur, Islandia dan Skandinavia Utara. Aurora australis paling jarang terlihat. Maklum, aurora ini biasanya justru terlihat terang di daerah yang jarang penduduknya. Aurora australis biasanya sering terlihat di Australia pada siklus 11 tahun aktivitas titik matahari. Titik-titik matahari maksimum berlangsung pada tahun 2000. Aurora Australis paling sering terlihat di Tasmania. Aurora ini pertama kali dikenal para ilmuwan Eropa pada abad ke-18, tetapi telah dikenal oleh kaum Aborigin dan Maori sejak tujuh ratus tahun yang lalu.

Selain lokasi, cuaca dan polusi cahaya juga mempengaruhi kualitas aurora. Di Alaska, waktu terbaik untuk melihat aurora adalah pada bulan-bulan Maret dan September hingga Oktober akhir. Saat itu langit dalam keadaan gelap dan cuacanya sangat cerah. Saat musim panas, langit malam tidak terlalu gelap. Sebaliknya pada musim dingin, udara menjadi terlalu dingin sehingga mengganggu kenyamanan orang-orang yang ingin mengamatinya.

Aurora muncul dalam berbagai bentuk yang berbeda. Penampakannya berubah-ubah tergantung pada panjangnya malam. Tahap paling indah adalah pada tengah malam. Aurora juga membentuk pita-pita  cahaya dengan berbagai warna, biasanya berwarna hijau, kuning, biru atau merah tua.

Menurut Syun Akasofu, bagian penting lainnya dari mekanisme aurora adalah “angin matahari”, yaitu sebuah aliran partikel yang keluar dari matahari. Akasofu dari Alaska Geophysical Institute, adalah orang yang sangat berperan dalam meneliti aurora. "Angin matahari menggerakkan sejumlah besar listrik di atmosfer (Sabuk Van Allen). Energi ini akan mempercepat partikel ke atmosfer bagian atas yang kemudian akan bertabrakkan dengan berbagai gas. Hasilnya adalah warna-warna di angkasa yang bergerak-gerak", ucapnya. Tekanan listrik mengeluarkan molekul gas menjadi keadaan energi yang lebih tinggi, yang mengakibatkan lepasnya foton. Warna tergantung pada frekuensi tumbukkan antara partikel-partikel dan gas-gas. Mekanisme ini hampir sama dengan nyala lampu berpendar atau lampu neon.

 

Trio Norwegia

Penelitian aurora borealis dirintis oleh trio Norwegia, yaitu Lars Vegard, Kristian Birkeland dan Carl Stxrmer. Vegard adalah orang pertama yang memetakan warna aurora. Ia menggunakan spektrograf untuk mencatat panjang gelombang dan warna aurora. Menurut perhitungannya, warna hijau aurora mempunyai panjang gelombang 558 x 10E-9 m. Birkeland menyusun teori  yang menjelaskan fenomena aurora borealis pada  tahun 1896. Sebagian besar teorinya yang telah diuji di laboratorium tersebut, masih dipakai hingga sekarang. Birkeland dapat menciptakan aurora dengan membombardir bola logam yang mengandung elektromagnet (berperan sebagai bumi) dengan elektron  (berperan angin matahari). Ia juga menyusun serangkaian perhitungan teoritis.  Arus listrik di atmosfer kini dikenal sebagai arus Birkeland.

Stxrmer melanjutkan perhitungan teoritis Birkeland. Menurut Stxrmer, ada daerah seperti sabuk di sekeliling bumi dimana partikel-partikel akan saling memantul diantara kedua kutub. Beberapa tahun kemudian, daerah ini kemudian diukur dari satelit oleh ahli fisika Amerika bernama James Van Allan. Daerah ini kini dikenal sebagai sabuk Van Allen. Stxrmer juga meramalkan tinggi aurora borealis, yaitu sekitar 80-130 km, dengan cara membandingkan foto posisinya dengan bintang-bintang.

 

Mengganggu gelombang radio

Pengaruh proton-proton yang bertumbukkan dengan atom di atmosfer dapat mengganggu penerimaan radio, televisi dan telegram. Hal ini disebabkan karena saat titik-titik di atmosfer terganggu oleh proton dari matahari, atmosfer tidak lagi menahan sinyal dan memantulkannya ke bumi. Sinyal tersebut justru diteruskan ke luar angkasa. Akibatnya tidak ada sinyal yang diterima televisi, radio atau telegram. Partikel yang bermuatan dalam angin matahari, magnetometer dan ionosfer membawa aliran listrik berskala besar. Jika aliran ini berubah di dekat bumi, dapat menyebabkan kerusakan peralatan listrik.

Gangguan aurora pada kawat telegraf yang paling menakjubkan terjadi di Amerika Serikat. Sebuah aurora fantastis yang terjadi pada bulan September 1851, telah mengganggu seluruh saluran telegraf di New England dan memporak porandakan transaksi bisnis. Pada tanggal 19 Februari 1852, aurora lainnya tercatat dalam sejarah telekomunikasi.      Para ilmuwan percaya bahwa aurora mencerminkan apa yang terjadi di magnetosfer, yaitu daerah  yang partikel bermuatannya terperangkap oleh medan magnet bumi. Angin matahari menjepit magnetosfer di dekat bumi di siang hari, dan menyeretnya hingga jutaan kilometer pada malam hari.

Penelitian terkini yang melibatkan Spacelab di pesawat ulang-alik telah mempelajari pengaruh aurora. Aurora dapat juga dipotret oleh astronot pesawat ulang alik dan satelit. Satelit dapat memberikan gambaran aurora secara global. Dengan memotret dari angkasa luar, cahaya matahari yang menyilaukan tidak lagi menjadi masalah dan aurora dapat terlihat sama baiknya baik pada siang maupun malam hari.

 

Aurora hitam

Selain berwarna cerah, ada juga aurora hijau. Kimball, seorang sarjana yang mempelajari fisika angkasa di the Geophysical Institute, sempat merekam aurora langka ini dalam videonya. Aurora itu dilihatnya di Poker Flat Research Range di sebelah Utara Fairbanks, Alaska pada tahun 1970.

Aurora hitam sebenarnya sama sekali bukan aurora. Gejala ini nampak seperti aurora meskipun bukalah aktivitas aurora. Kimball dan dosen pembimbingnya Professor Emeritis Tom Hallinan melihat tiga jenis aurora hitam, yaitu gulunfan hitam yang berbentuk seperti garpu yang nampak di depan aurora asli; cincin hitam yang kelihatan seperti cincin asap berwarna gelap di depan aurora asli yang lebih pucat. Yang terakhir adalah noda hitam yang melayang seperti amuba raksasa berwarna hitam.

Beberapa orang telah menyaksikan aurora hitam. Di Hallinan, kemunculan aurora ini dikenal sebagai “waktu coklat panas”. Biasanya berlangsung selama 20 menit hingga setengah  jam. Aurora hitam muncul secara langsung di atas Alaska selama aurora mulai memudar. Tidak seperti aurora asli, emisi aurora hitam lebih bermuatan positif. Aurora hitam jenis gulungan hitam berputar dengan arah yang berlawanan dengan putaran aurora asli dan kadang-kadang bergabung dengan beberapa gulungan aurora lainnya dan menghasilkan serangkaian lingkaran plasma angkasa yang dikenal sebagai Karman vortex streets.