The spectacular aurora light displays that appear in Earth's atmosphere around the north and south magnetic poles were once mysterious phenomena. Now, scientists have data from satellites and ground-based observations from which we know that the aurora brilliance is an immense electrical discharge similar to that occurring in a neon sign.
To understand the cause of auroras, first picture the Earth enclosed by its magnetosphere, a huge region created by the Earth's magnetic field. Outside the magnetosphere, blasting toward the earth is the solar wind, a swiftly moving plasma of ionized gases with its own magnetic field. Charged particles in this solar wind speed earthward along the solar wind's magnetic lines of force with a spiraling motion. The Earth's magnetosphere is a barrier to the solar winds, and forces the charged particles of the solar wind to flow around the magnetosphere itself. But in the polar regions, the magnetic lines of force of the Earth and of the solar wind bunch together. Here many of the solar wind's charged particles break through the magnetosphere and enter Earth's magnetic field. They then spiral back and forth between the Earth's magnetic poles very rapidly. In the polar regions, electrons from the solar wind ionize and excite the atoms and molecules of the upper atmosphere, causing them to emit aurora radiations of visible light.
The colors of an aurora depend on the atoms emitting them. The dominant greenish-white light comes from low energy excitation of oxygen atoms. During huge magnetic storms oxygen atoms also undergo high energy excitation and emit a crimson light. Excited nitrogen atoms contribute bands of color varying from blue to violet.
Viewed from outer space, auroras can be seen as dimly glowing belts wrapped around each of the Earth's magnetic poles. Each aurora hangs like a curtain of light stretching over the polar regions and into the higher latitudes. When the solar flares that result in magnetic storms and aurora activity are very intense, aurora displays may extend as far as the southern regions of the United States. Studies of auroras have given physicists new information about the behavior of plasmas, which has helped to explain the nature of outer space and is being applied in attempts to harness energy from the fusion of atoms.
---------------------------------------------------------
Pertunjukan cahaya aurora yang menakjubkan di atmosfer Bumi di sekitar kutub magnet utara dan selatan dulunya merupakan fenomena misterius. Kini, para ilmuwan memiliki data dari satelit dan pengamatan berbasis darat yang menunjukkan bahwa cahaya terang aurora adalah sebuah pelepasan listrik raksasa, mirip dengan yang terjadi pada lampu neon.
Untuk memahami penyebab aurora, bayangkan Bumi diselimuti magnetosfernya, sebuah wilayah besar yang terbentuk oleh medan magnet Bumi. Di luar magnetosfer, angin matahari — plasma bergerak cepat dari gas terionisasi dengan medan magnetnya sendiri — menghantam menuju Bumi. Partikel bermuatan dalam angin matahari ini bergerak menuju Bumi sepanjang garis medan magnet angin matahari dengan gerakan berputar. Magnetosfer Bumi menjadi penghalang angin matahari dan memaksa partikel bermuatan tersebut mengalir mengitari magnetosfer. Namun, di daerah kutub, garis medan magnet Bumi dan angin matahari saling bertemu. Di sinilah banyak partikel bermuatan angin matahari berhasil menembus magnetosfer dan masuk ke medan magnet Bumi. Mereka kemudian bergerak bolak-balik dengan cepat di antara kutub magnet Bumi. Di daerah kutub, elektron dari angin matahari mengionisasi dan mengeksitasi atom serta molekul di atmosfer atas, sehingga memancarkan cahaya aurora yang terlihat.
Warna aurora bergantung pada atom yang memancarkannya. Cahaya dominan hijau keputihan berasal dari eksitasi energi rendah atom oksigen. Selama badai magnet besar, atom oksigen juga mengalami eksitasi energi tinggi dan memancarkan cahaya merah tua. Atom nitrogen yang tereksitasi menghasilkan pita warna dari biru hingga ungu.
Jika dilihat dari luar angkasa, aurora tampak sebagai sabuk bercahaya redup yang melingkari kutub magnet Bumi. Setiap aurora tergantung seperti tirai cahaya yang membentang di atas wilayah kutub hingga ke lintang yang lebih tinggi. Ketika semburan matahari yang memicu badai magnet dan aktivitas aurora sangat kuat, penampakan aurora dapat meluas hingga ke wilayah selatan Amerika Serikat. Kajian tentang aurora telah memberikan para fisikawan informasi baru tentang perilaku plasma, yang membantu menjelaskan sifat ruang angkasa dan sedang diterapkan dalam upaya memanfaatkan energi dari fusi atom.
No comments:
Post a Comment