Info Astro 2022 Inpherence #1: Fisika di Balik Cahaya Kutub
Oleh: Haifa Nida Nur Madjid, Fisika UI 2020
Pada daerah dataran tinggi, seperti Alaska atau Selandia Baru, terdapat suatu fenomena cahaya berwarna-warni yang tampak di langit. Fenomena ini disebut sebagai aurora, yang namanya diambil dari nama dewi fajar Romawi, Aurora. Aurora yang terjadi pada daerah utara disebut sebagai aurora borealis, sedangkan pada daerah selatan disebut sebagai aurora australis. Fenomena tirai cahaya yang sering dianggap ajaib ini sebenarnya merupakan suatu fenomena yang dapat dijelaskan dengan fisika.
Pada setiap waktu, matahari mengeluarkan partikel bermuatan dari korona, atau atmosfer atasnya, menciptakan apa yang disebut sebagai solar wind. Saat Bumi mengelilingi matahari, sebagian kecil partikel dari solar wind bertemu dengan planet ini. Sekitar 98% dari partikel ini dibelokkan oleh medan magnet Bumi, dan melanjutkan perjalanannya ke luar angkasa. Sementara itu, sebagian kecil partikel dapat masuk melalui medan magnet Bumi, dan disalurkan menuju kutub utara dan selatan magnet bumi.
Partikel dari solar wind cukup energik untuk mengionisasi molekul udara, sehingga sejumlah besar atom dan molekul kemudian naik ke keadaan tereksitasi. Ketika partikel bertransisi kembali ke keadaan dasarnya, ia melepaskan partikel cahaya atau foton. Atom oksigen yang memancarkan warna merah dan hijau, menyebabkan munculnya aurora dengan warna yang sama. Nitrogen atmosfer yang memiliki peran dalam pembentukan aurora juga menyebabkan dapat munculnya aurora dalam warna-warna dalam spektrum nitrogen.
Apa yang terjadi di aurora mirip dengan cara kerja lampu neon yang biasa digunakan dalam plang toko yang menyala di malam hari. Listrik digunakan untuk mengeksitasi atom-atom dalam gas neon di dalam tabung kaca tanda neon. Itulah sebabnya plang lampu neon mengeluarkan warnanya yang terang. Aurora bekerja dengan prinsip yang sama, hanya dalam skala yang jauh lebih luas.
Aurora sering muncul dalam bentuk tirai cahaya, aurora juga dapat muncul dalam bentuk spiral atau busur, akibat mengikuti garis gaya di medan magnet bumi. Sebagian besar berwarna hijau tetapi terkadang Anda akan melihat sedikit warna merah muda, dan tampilan yang kuat mungkin juga memiliki warna merah, ungu, dan putih. Aurora lebih banyak terlihat di negara-negara yang berbatasan dengan Samudra Arktik, yaitu Kanada dan Alaska, negara-negara Skandinavia, Islandia, Greenland, dan Rusia. Namun aurora juga dapat meluas hingga tampak di Amerika bagian utara. Demikian pula pada kutub bagian selatan Bumi.
Terdapat konsep fisika yang hadir di balik indahnya tirai cahaya aurora, mengingatkan kita bahwa fisika akan selalu ada dibalik semua yang terjadi di alam semesta. Dengan mempelajari fisika di balik terjadinya aurora, ataupun fenomena fisika lain yang terjadi di sekitar kita, kita akan dapat lebih mengagumi ciptaan Tuhan Yang Maha Esa.
Referensi
Cain, Fraser. (2015). What Causes the Northern Lights? https://phys.org/news/2015-01-northern.html (diakses 21 April 2022).
Imster, Eleanor. (2017). What Causes the Aurora Borealis? https://earthsky.org/earth/what-causes-the-aurora-borealis-or-northern-lights/#:~:text=Bottom%20line%3A%20When%20charged%20particles,beautiful%20aurora%2C%20or%20northern%20lights. (diakses 21 April 2022).
Lewis, Richard C. (2021). Physicists Determine How Auroras are Created. https://now.uiowa.edu/2021/06/physicists-determine-how-auroras-are-created (diakses 21 April 2022).
Nave, R. (2017). Aurora. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/atmos/aurora.html (diakses 21 April 2022).
Waldek, Stefanie. (2022). Northern Lights (Aurora Borealis): What they are and how to see them. https://www.space.com/15139-northern-lights-auroras-earth-facts-sdcmp.html (diakses 21 April 2022).
