Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Fisikawan Melaporkan Bukti Definitif Bagaimana Aurora Diciptakan

Aurora borealis, atau cahaya utara, yang memenuhi langit di daerah lintang tinggi telah memesona orang selama ribuan tahun. Tapi bagaimana mereka diciptakan, sementara berteori, belum terbukti secara meyakinkan.

Dalam sebuah studi baru, tim fisikawan yang dipimpin oleh University of Iowa melaporkan bukti definitif bahwa aurora paling cemerlang dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik yang kuat selama badai geomagnetik. Fenomena, yang dikenal sebagai gelombang Alfven, mempercepat elektron menuju Bumi, menyebabkan partikel menghasilkan pertunjukan cahaya atmosfer yang familiar .

IMAGES
Gambar: non-indonesia-distribution.brta.in

Studi yang dipublikasikan online pada 7 Juni di jurnal Nature Communications , menyimpulkan pencarian selama beberapa dekade untuk menunjukkan secara eksperimental mekanisme fisik untuk percepatan elektron oleh gelombang Alfven dalam kondisi yang sesuai dengan magnetosfer aurora Bumi.

"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 Iowa dan rekan penulis studi.

Para ilmuwan telah mengetahui bahwa partikel berenergi yang berasal dari matahari -- seperti elektron yang berpacu dengan kecepatan sekitar 45 juta mil per jam -- mengendap di sepanjang garis medan magnet bumi ke atmosfer bagian atas, di mana mereka bertabrakan dengan molekul oksigen dan nitrogen, menendangnya ke atmosfer. keadaan tereksitasi. Molekul-molekul tereksitasi ini rileks dengan memancarkan cahaya, menghasilkan rona warna-warni aurora.

Teori ini didukung oleh misi pesawat ruang angkasa yang sering menemukan gelombang Alfven bergerak ke Bumi di atas aurora, mungkin mempercepat elektron di sepanjang jalan. Meskipun pengukuran berbasis ruang telah mendukung teori tersebut, keterbatasan yang melekat pada pesawat ruang angkasa dan pengukuran roket telah mencegah tes definitif.

Para fisikawan dapat menemukan bukti konfirmasi dalam serangkaian percobaan yang dilakukan di Perangkat Plasma Besar (LPD) di Fasilitas Sains Plasma Dasar UCLA, sebuah fasilitas penelitian kolaboratif nasional yang didukung bersama oleh Departemen Energi AS dan Yayasan Sains Nasional.

"Gagasan bahwa gelombang ini dapat memberi energi pada elektron yang menciptakan aurora sudah ada sejak lebih dari empat dekade, tetapi ini adalah pertama kalinya kami dapat mengkonfirmasi secara pasti bahwa itu bekerja," kata Craig Kletzing, profesor di Departemen Fisika. dan Astronomi di Iowa dan rekan penulis studi. "Eksperimen ini memungkinkan kita melakukan pengukuran kunci yang menunjukkan bahwa pengukuran dan teori ruang memang menjelaskan cara utama terbentuknya aurora."

Fenomena elektron "berselancar" di medan listrik gelombang adalah proses teoritis yang dikenal sebagai redaman Landau, pertama kali diusulkan oleh fisikawan Rusia Lev Landau pada tahun 1946. Melalui simulasi numerik dan pemodelan matematika, para peneliti menunjukkan bahwa hasil percobaan mereka setuju. dengan tanda tangan yang diprediksi untuk redaman Landau.

Kesepakatan eksperimen, simulasi, dan pemodelan memberikan bukti langsung pertama bahwa gelombang Alfven dapat menghasilkan elektron yang dipercepat, menyebabkan aurora, kata Troy Carter, profesor fisika di UCLA dan direktur Institut Sains dan Teknologi Plasma UCLA.

“Eksperimen yang menantang ini membutuhkan pengukuran populasi elektron yang sangat kecil yang bergerak menuruni ruang LPD pada kecepatan yang hampir sama dengan gelombang Alfven, berjumlah kurang dari satu dalam seribu elektron dalam plasma,” kata Carter.

Powered By NagaNews.Net