Aurora

Pada mitologi Romawi kuno, Aurora adalah Dewi Fajar yang muncul setiap hari dan terbang melintasi langit untuk menyambut terbitnya matahari. Profil Dewi Aurora juga dapat ditemukan pada tulisan hasil karya Shakespeare.

Aurora adalah fenomena pancaran cahaya yang berpendar dan berwarna-warni, seolah “menyala-nyala” pada lapisan ionosfer dari sebuah planet sebagai akibat adanya interaksi antara medan magnetik yang dimiliki planet tersebut dengan partikel bermuatan yang dipancarkan oleh matahari (“angin matahari atau solar wind”). 

Aurora biasanya tampak pada malam hari. Munculnya aurora harus memiliki dua prasyarat, pertama suhu harus rendah, kedua cuaca harus cerah.

Karena dipengaruhi oleh medan magnet bumi, maka aurora hanya dapat dilihat di sekitar kutub utara dan kutub selatan bumi. Fenomena alam yang satu ini adalah salah satu fenomena alam yang sangat indah. Aurora yang terjadi dikutub utara disebut Aurora Borealis, sedangkan aurora yang terjadi di kutub selatan disebut Aurora Australis.

Aurora (Cahaya Kutub) yang sering ditemui pada umumnya berwarna hijau kekuningan. Ini disebabkan, bagian partikel yang membawa energi bergesekan dengan molekul oksigen, pada ketinggian sekitar 20km dari permukaan bumi. Ketika molekul nitrogen bergesekan dengan partikel, akan memancarkan cahaya ungu kemerahan. Nitrogen, akan memancarkan cahaya biru: sedangkan nitrogen yang netral akan memancarkan cahaya merah. Itulah sebabnya, orang-orang dapat melihatnya sebagai garis cahaya merah, biru, hijau dan ungu yang berselang-seling menyelimuti angkasa.

Kuat atau lemahnya angin matahari dipengaruhi aktivitas di permukaan matahari. Saat matahari sangat aktif, maka bintik di permukaan akan semakin banyak, bisa terjadi letusan protuberan, bisa juga terbentuk lubang korona yang semakin besar, sehingga angin matahari yang dipancarkan akan semakin kuat dan partikel bermuatan listrik yang terkandung di dalamnya juga semakin banyak.

Pada saat angin matahari yang lebih padat ini melintas di sekitar bumi, pasti akan menghasilkan aurora yang lebih indah dan menyilaukan. Saat itulah orang-orang dapat menyaksikan pemandangan aurora yang sangat indah. Selain itu, kawasan yang bergaris lintang lebih rendah, juga akan dapat menyaksikan munculnya aurora.

Misalnya pada akhir Oktober atau awal November 2003, terjadi fenomena gemerlapan super tingkat X berkali-kali secara berturut-turut dan semburan materi korona di permukaan matahari. Saat itu, aurora bahkan dapat dilihat di Florida AS, yang garis lintangnya hanya 40 derajat.

Orang-orang di sejumlah besar negara di dunia, sering menyaksikan aurora, di antaranya termasuk Norwegia, Rusia, Finlandia, Kanada bagian utara dan Alaska, AS. Ft. Mc. Murray, Kanada dan White House diyakini sebagai tempat-tempat terbaik untuk menyaksikan aurora, waktunya biasanya sekitar bulan Oktober dan April.

Terjadinya Aurora

Aurora terjadi saat partikel elektron bermuatan tinggi dari angin matahari dan proton di magnetosphere bumi (medan magnet yang mengelilingi bumi), yang berada pada ketinggian ratusan kilometer, bergesekan dengan atom dan molekul di bagian atas atmosfir bumi, yang asalnya dari Matahari.

Fenomena ini terjadi pada lapisan ionosfer. Sumber energi utama aurora adalah angin matahari yang mengalir melewati Bumi. Magnetosfer dan angin matahari ini, terdiri dari gas terionisasi yang menghantarkan listrik.

Lapisan inosfer, dimana aurora sering terjadi, berada pada ketinggian sekitar orbit Satsiun Angkasa Luar Internasional (ISS). Itulah sebabnya kadang ISS terbang melintasi Aurora. Astronot Donald Pettit bahkan pernah mengatakan bahwa dia merasa hampir menyentuh aurora dengan tangannya karena saat itu aurora tampak begitu dekat dan sangat indah.

Warna-warni aurora yang begitu indah tersebut, sangat bergantung pada komposisi atmosfer sehingga warna aurora dapat berubah-ubah sesuai ketinggiannya.

Bentuk Aurora ini bermacam-macam, ada yang berbentuk tirai di malam hari, garis melengkung, cincin api, lembaran garis dan lain-lain. Menurut legenda orang Yunani dan China, Aurora dianggap sebagai penampakan dari para dewa atau penguasa alam semesta ini

Teori Terbentuknya Aurora

Sejak abad ke 16, penampakan dari Aurora ini sudah menggelitik rasa ingin tahu para ilmuan masa itu.Kala  itu para ahli astronomi telah mencoba untuk mengajukan beberapa teori tentang Aurora ini. Tetapi saat ini beberapa teori yang pernah dikemukakan, sudah tidak relevan lagi.

Edmund Halley yang sukses memprediksi kemunculan komet, yang namanya kemudian diabadikan sebagai nama salah satu komet, pernah mengajukan teori yang menyatakan bahwa aurora itu adalah uap air encer yang mengandung sulfur dan tersublimasi oleh pemanasan sehingga menghasilkan kilauan sinar berwarna-warni di atmosfer.

Tahun 1746, Leonard Euler (Swiss) menyatakan bahwa aurora adalah partikel dari atmosfer bumi yang melampaui ambang batasnya akibat cahaya matahari dan selanjutnya naik ke ketinggian beberapa ribu mil. Di daerah kutub partikel-partikel ini tidak akan terdispersi akibat perputaran bumi.

Ilmuan selanjutnya adalah Benjamin Franklin. Ia menyatakan bahwa aurora (misteri cahaya utara) terjadi karena adanya konsentrasi muatan listrik di daerah kutub yang didukung oleh salju dan uap air. Ia juga menyatakan bahwa aurora berkaitan dengan sirkulasi di atmosfer. Lebih lanjut ia menjelaskan bahwa atmosfer di daerah kutub lebih tebal/berat dan lebih rendah dibandingkan dengan di daerah ekuator karena gaya sentrifugalnya (gaya akibat rotasi) lebih kecil.

Elektrisitas (kelistrikan) yang dibawa awan ke daerah kutub tidak akan dapat menembus es, sehingga akan terputus melewati atmosfer bawah kemudian ruang hampa setelah itu menuju ke ekuator. Elektrisitas akan kelihatan lebih kuat di daerah lintang tinggi dan sebaliknya di lintang rendah. Hal itulah yang kemudian tampak sebagai Aurora Borealis.

Aurora Borealis

Aurora Borealis sering terjadi antara bulan Maret-April dan Agustus-September-Oktober. Aurora Borealis adalah fonemana pancaran cahaya yang terjadi di daerah utara atau kutub utara. Pada saat Aurora Borealis terjadi, matahari seakan-akan terbit dari sebelah utara.

Fenomena Aurora Borealis telah lama menarik perhatian para Ilmuwan. Andres Celcius.  Antara tahun 1716 - 1732, ia mengamati Aurora Borealis dan menghasilkan sekitar 300 pengamatan yang dipublikasikannya. Celcius adalah seorang Professor Astronomi yang namanya diabadikan sebagai satuan pengukur suhu.

Penerima nobel asal Belanda bernama Pieter Zeeman mempublikasikan laporan tentang Aurora Borealis yang terlihat di Zonnemaire. Elias Loomis juga menerbitkan serangkaian laporan mengenai Aurora di American Journal of Science.

Aurora yang terjadi pada tanggal 28 Agustus dan 2 September 1859 di Boston, mungkin adalah aurora yang paling spektakuler sepanjang sejarah.

Perkembangan Teori Aurora

Sebenarnya selama seratus lima puluh tahun terakhir banyak teori lain tentang aurora ini, antara lain bahwa aurora terjadi karena pemantulan sinar matahari oleh partikel-partikel es, pemantulan sinar matahari oleh awan, uap air yang mengandung sulfur, pembakaran udara yang mudah terbakar, pancaran partikel magnetik, debu meteor yang terbakar akibat gesekan dengan atmosfer, thunderstorm, listrik yang timbul antara dua kutub magnet bumi, dan lain-lain.

Sekitar abad 19, karakteristik aurora mulai diketahui. Seorang ilmuwan Inggris bernama Cavendish berhasil menghitung ketinggian aurora yaitu antara 52 - 71 mil (83 km -113,6 km). Tahun 1852 diketahui bahwa ada hubungan antara aktivitas geomagnet, aurora, dan sunspot dimana frekuensi dan amplitudo ketiganya berfluktuasi dengan periode yang hampir sama yaitu 11 tahunan.

Tahun 1860, Elias Loomis berhasil membuat diagram yang menunjukkan daerah dengan kejadian aurora paling banyak. Dari temuannya itu diketahui bahwa ternyata aurora berhubungan dengan medan magnet bumi.

Angstrom, seorang ilmuwan Swedia, pada tahun 1867 berhasil melakukan pengukuran spektrum-spektrum dari aurora. Penelitian tentang aurora semakin menemukan titik terang ketika seorang fisikawan Inggris J.J. Thomson berhasil menemukan electron.

Fisikawan Swedia Kristian Birkeland menyatakan bahwa Auroral Elektron terjadi dari sinar yang dipancarkan matahari, dan elektron tersebut dibimbing menuju kutub utara. Hal ini disebabkan oleh sinar dari elektron yang diemisikan matahari. Ketika elektron-elektron itu sampai ke bumi akan dipengaruhi oleh medan magnet bumi, dan terbawa ke daerah lintang tinggi dan terjadilah aurora.

Aurora di Planet Lain

Aurora juga terjadi pada Planet lain dalam tata surya, misalnya Planet Uranus dan Neptunus. Jupiter dan Saturnus memiliki medan magnet yang lebih kuat dari Bumi dan memiliki sabuk radiasi yang besar. Teleskop Huble seringkali digunakan untuk menangkap terjadinya Aurora di planet lain.

Tgl. 14 Agustus 2004, Pesawat Mars Express mendeteksi terjadinya Aurora di planet Mars, Para Ilmuwan mempelajari dengan memasukkan data-data yang dihasilkan Mars Global Surveyor, dimana daerah emisi berhubungan dengan suatu daerah yang memiliki medan magnet, paling kuat dan menunjukkan bahwa asal-usul emisi cahaya adalah aliran elektron.

Pada sebuah fenomena Aurora, satelit menangkap gambar Aurora yang terlihat seperti “cincin api”. Aurora-aurora jenis lain juga diamati dari luar angkasa, misalnya "Poleward Busur", tapi tampaknya masih perlu penelitian lebih lanjut mengenai fenomena ini, mengingat fenomena ini sangat jarang terjadi.

Aurora dan arus terkait menghasilkan emisi radio sekitar 150 kHz, dikenal sebagai radiasi Auroral Kilometric yang ditemukan pada tahun 1972 dan dapat diamati dari luar angkasa.