Ilmuwan Pecahkan Misteri Terjadinya Aurora

REPUBLIKA.CO.ID, IOWA -- Aurora borealis, atau cahaya utara, disebut sebagai pertunjukan cahaya terbesar di Bumi. Fenomena yang eksklusif untuk garis lintang yang lebih tinggi ini telah membuat para ilmuwan kagum dan heran selama berabad-abad.

Misteri seputar apa yang menyebabkan cahaya utara telah berspekulasi tetapi tidak pernah terbukti, sampai sekarang. Kini, sekelompok fisikawan dari Iowa State University akhirnya membuktikan bahwa aurora paling cemerlang dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik yang kuat selama badai geomagnetik.

Studi menunjukkan bahwa fenomena ini, juga dikenal sebagai gelombang Alfven, mempercepat elektron menuju Bumi, menyebabkan partikel menghasilkan pertunjukan cahaya yang kita kenal sebagai cahaya utara.

"Pengukuran mengungkapkan populasi kecil elektron ini mengalami 'percepatan resonansi' oleh medan listrik gelombang Alfven, mirip dengan peselancar yang menangkap gelombang dan terus dipercepat saat peselancar bergerak bersama gelombang," kata Greg Howes, profesor di Departemen Fisika dan Astronomi di University of Iowa dan rekan penulis studi ini, dilansir di NTD, Selasa (8/6).

Ide elektron 'berselancar' di medan listrik ini adalah teori yang pertama kali diperkenalkan pada tahun 1946 oleh fisikawan Rusia, Lev Landau, yang diberi nama redaman Landau. Teorinya kini telah terbukti.

Para ilmuwan telah memahami selama beberapa dekade bagaimana aurora kemungkinan besar terbentuk. Kini, mereka sekarang telah dapat mensimulasikannya, untuk pertama kalinya, di laboratorium di Large Plasma Device (LPD) di Basic Plasma Science Facility UCLA.

Para ilmuwan menggunakan ruang sepanjang 20 meter untuk menciptakan kembali medan magnet bumi menggunakan kumparan medan magnet yang kuat pada LPD UCLA. Di dalam ruangan, para ilmuwan menghasilkan plasma yang mirip dengan apa yang ada di ruang angkasa dekat Bumi.

“Menggunakan antena yang dirancang khusus, kami meluncurkan gelombang Alfven ke bawah mesin, seperti menggoyangkan selang taman ke atas dan ke bawah dengan cepat, dan menyaksikan gelombang berjalan di sepanjang selang,” kata Howes.

Ketika mereka mulai mengalami elektron 'berselancar' di sepanjang gelombang, mereka menggunakan instrumen khusus lain untuk mengukur bagaimana elektron tersebut memperoleh energi dari gelombang.

Menurut Howes, meskipun percobaan tidak menciptakan kilau warna-warni yang kita lihat di langit, pengukuran di laboratorium setuju dengan prediksi dari simulasi komputer dan perhitungan matematis. Pengukuran di laboratorium membuktikan bahwa elektron yang berselancar di gelombang Alfven dapat mempercepat elektron (hingga kecepatan 45 juta mph) yang menyebabkan aurora.

“Eksperimen ini memungkinkan kami membuat pengukuran kunci yang menunjukkan bahwa pengukuran dan teori ruang memang menjelaskan cara utama di mana aurora diciptakan,” kata Craig Kletzing, rekan penulis studi tersebut.

Sekarang teori tentang bagaimana aurora yang menerangi tercipta telah terbukti. Howes menambahkan, memprediksi seberapa kuat badai geomagnetik tertentu, berdasarkan pengamatan Matahari dan pengukuran dari pesawat ruang angkasa antara Bumi dan Matahari, tetap menjadi tantangan yang belum terpecahkan.

“Kami telah menetapkan hubungan elektron yang berselancar di gelombang Alfven sekitar 10 ribu mil di atas permukaan bumi, dan sekarang kami harus belajar bagaimana memprediksi kekuatan gelombang Alfven itu menggunakan pengamatan pesawat ruang angkasa,” tambahnya.

Ikuti Whatsapp Channel Republika