Aurora ini berbentuk seperti siklon - Para ilmuwan menyebutnya badai luar angkasa

Ketika kita memikirkan aurora, kita sering membayangkan tirai cahaya yang sempit dan memanjang. Badai luar angkasa juga bersinar terang dalam warna hijau, merah, biru, dan merah muda yang sama.

''Badai antariksa' yang berputar-putar di atas Bumi mengejutkan para ilmuwan'

Tahun lalu, para ilmuwan mengumumkan bahwa mereka telah menemukan aurora mirip siklon di dekat Kutub Utara. Berdiameter lebih dari 600 mil dengan banyak lengan yang berputar berlawanan arah jarum jam, mereka mengandung pusat yang tenang, atau mata, dan elektron "hujan" ke atmosfer bagian atas. Tim menjuluki mereka "badai luar angkasa" karena bentuk corong 3D mereka.

"(Mereka) terjadi di mana tidak ada yang melihat dan terjadi dalam kondisi di mana tidak ada yang mengira sesuatu sedang terjadi," kata Larry Lyons, salah satu penulis studi tentang badai antariksa serta fisikawan antariksa di UCLA: "Ini hanya masalah membuka matamu."

Dalam sebuah studi baru, para peneliti menjelaskan lebih banyak tentang fenomena misterius ini, menunjukkan kapan, di mana, dan bagaimana fenomena itu terjadi dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Aurora adalah salah satu manifestasi dampak matahari yang paling terlihat di Bumi, karena cahaya lembutnya disebabkan oleh partikel dari molekul menarik matahari di atmosfer bagian atas kita. Identifikasi jenis aurora baru ini menyoroti jalan raya lain yang dapat dilalui oleh partikel matahari dan mentransfer energi dalam jumlah besar ke dalam sistem Bumi — memasuki garis lintang yang lebih tinggi daripada aurora pada umumnya.

"Orang-orang telah mengetahui ada beberapa aurora terang atau beberapa bentuk aurora di wilayah itu sebelumnya, tapi tidak ada yang benar-benar memasukkannya ke dalam gambar yang kohesif ini," kata Lyons. "Ini sangat kuat, dan aurora bisa sangat, sangat terang."

Badai luar angkasa, dengan kata lain, seperti sereal Chocolate Caramel Crunch dari Cap'n Crunch: mirip dengan aslinya tetapi memiliki rasa sendiri. (Juga, Anda mungkin tidak tahu ada sebelum artikel ini.)

Ketika kita berpikir tentang aurora, kita sering membayangkan tirai cahaya yang sempit dan memanjang menari-nari melintasi langit ke arah timur-barat. Badai luar angkasa juga bersinar terang dalam warna hijau, merah, biru, dan merah muda yang sama. Keduanya bergerak dengan kecepatan dan ketinggian yang sama (sekitar 100 hingga 250 kilometer).

Tapi sekarang rasa coklat karamel masuk. Studi ini menemukan aurora siklon ini terbentuk di lintang tinggi dekat Kutub Utara, jauh di atas tempat aurora memanjang terang telah diamati. Mereka dapat berputar selama delapan jam, sedangkan aurora tradisional hanya bertahan beberapa menit. Mereka juga muncul selama periode aktivitas geomagnetik rendah, ketika gangguan di medan magnet bumi oleh partikel matahari diyakini sangat rendah.

Lyons mengatakan orang-orang di darat kemungkinan besar akan melihat badai antariksa jika mereka berada di sekitar 80 derajat lintang utara dekat Kutub Utara. (Santa mungkin akan melihatnya berkali-kali, jika dia nyata.) Astronot mungkin juga dapat melihatnya dari Stasiun Luar Angkasa Internasional, jika mereka diajari di mana dan apa yang harus dicari.

Meskipun kita mungkin tidak dapat melihatnya dengan mudah, kehadiran badai antariksa dirasakan dengan cara lain. Seperti aurora lainnya, mereka telah menginterupsi gelombang radio yang melewati atmosfer bagian atas, memengaruhi komunikasi satelit dan sistem navigasi, kata rekan penulis studi Qing-He Zhang dan Sheng Lu dalam email.

Mereka juga menyebabkan atmosfer bagian atas memanas, yang dapat memengaruhi orbit satelit dan puing-puing ruang angkasa. Tetapi badai tidak menimbulkan risiko luar biasa bagi kesehatan pesawat ruang angkasa atau astronot.

“Dari sudut pandang komunikasi dan navigasi, ini sepertinya akan menjadi sesuatu yang ingin kami tambahkan ke prediksi kami untuk pesawat yang menerbangkan rute kutub,” tulis Zhang, profesor di Institute of Space Science and Physics di China, dalam sebuah pernyataan. surel. "Studi tentang badai luar angkasa baru saja dimulai."

Lyons mengatakan dia menemukan badai luar angkasa secara tidak sengaja. Lyons, Zhang, Lu dan rekan lainnya sedang melihat data satelit untuk proyek yang berbeda tetapi melihat aliran plasma yang luar biasa kuat — atau gas yang sangat panas dan bermuatan energi — di tutup kutub. Tutup kutub adalah wilayah setengah lingkaran di garis lintang tertinggi di Bumi, dekat kutub utara.

Biasanya, peneliti tidak mencari aurora di tutup kutub karena berada di atas oval aurora, yang merupakan sabuk di batas tutup kutub tempat cahaya utara muncul. Ketika masuknya partikel matahari mengganggu medan magnet Bumi, oval aurora bergerak menuju ekuator. Selama badai geomagnetik yang jarang dan kuat, orang kadang-kadang dapat melihat lampu menari sejauh selatan Georgia. Namun secara umum, aurora jauh lebih lemah di wilayah tutup kutub - atau begitulah yang dipikirkan Lyons.

Melihat lebih dekat pada data, dia mulai melihat intensifikasi aurora yang sangat dramatis di tutup kutub yang terkait dengan aliran plasma yang kuat.

“Anda melihatnya lebih dekat dan saya berkata, 'Tunggu sebentar, aliran ini seperti mengambang dalam lingkaran. Dan di tengahnya, ada titik aurora yang sangat besar, aurora yang sangat terang. Wah, ini menarik. Mari kita lihat lebih dekat,” kenang Lyons.

Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah melihat sekilas aurora terang di wilayah tutup kutub dan mengetahui aliran plasma melingkar, tetapi belum ada yang menyusun gambaran yang kohesif tentang kejadian tersebut hingga saat ini, kata Lyons. Dalam studi barunya, tim menganalisis lebih dari 300 badai antariksa selama 11 tahun — sekitar 30 pengamatan per tahun, tetapi lebih banyak lagi yang bisa terjadi jika satelit tidak diawasi. Mereka paling sering muncul pada sore hari selama musim panas.

Tapi bagaimana lampu siklon ini terbentuk?

Hujan Elektron

Untuk memahami bagaimana badai luar angkasa terbentuk, pertama-tama mari kita lihat bagaimana aurora tradisional umumnya terbentuk.

Matahari terus-menerus memancarkan aliran partikel bermuatan, yang disebut angin matahari. Terkadang angin matahari bisa diperkuat dengan ledakan di matahari.

Proses aurora dimulai ketika ledakan partikel dan energi dari matahari mengganggu magnetosfer Bumi, yang merupakan perisai magnet tak terlihat yang sebagian besar dibentuk oleh arus listrik di inti Bumi dan melindungi planet kita dari radiasi energi tinggi dan partikel matahari yang merusak. Semburan ini mengubah konfigurasi (seperti bentuk dan arah) beberapa garis medan magnet Bumi.

Beberapa elektron terperangkap di sepanjang garis medan magnet dan dipercepat ke atmosfer bagian atas. Di sini, mereka menabrak dan untuk sementara membangkitkan molekul nitrogen dan oksigen serta melepaskan foton cahaya. Itulah yang kita kenal sebagai aurora borealis, atau cahaya utara.

Demikian pula, badai antariksa disebabkan oleh hujan elektron ke atmosfer dan menarik molekul. Tapi mereka terbentuk di garis lintang di dalam tutup kutub yang lebih tinggi dari tempat aurora tradisional tercipta, kata Lyons.

Ada kemungkinan badai antariksa tidak benar-benar "baru", kata Maria Walach, fisikawan plasma antariksa yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Mereka terlihat secara fisik mirip dengan fenomena yang diamati sebelumnya yang disebut aurora siang hari lintang tinggi, katanya, mempertanyakan apakah para ilmuwan melihat penemuan baru sama sekali atau hanya resolusi yang lebih tinggi. Penulis studi mengatakan ini berbeda dari pengamatan sebelumnya dari aurora lintang tinggi di siang hari karena jauh lebih terang, mengandung aliran melingkar yang kuat di ionosfer dan dapat memiliki lengan seperti badai.

Bagaimanapun, Walach, di Universitas Lancaster di Inggris, mengatakan pengamatan baru dapat membantu para ilmuwan membuat laporan yang lebih lengkap tentang kondisi di mana jenis aurora ini terjadi.

So sorry, Hollywood, space hurricanes are not a doomsday scenario, but feel free to make a flick with Ryan Reynolds explaining auroral physics.