Fenomena alam satu ini mungkin adalah salah satu fenomena alam yang sangat ingin kita lihat. Aurora merupakan salah satu ciptaan Allah yang sangat indah. Namun sayang bagi kita yang tinggal di Indonesia, untuk melihat secara langsung fenomena ini, kita harus menuju belahan dunia lainnya yaitu di kutub. Mengapa ? karena fenomena ini hanya terjadi di bagian kutub bumi. Mengapa hanya terjad di kutub?
Bremstrahlung
Sebelum menjawab pertanyaan di atas mengenai terjadinya aurora, kita terlebih dahulu harus memahami peristiwa Bremstrahlung. Menurut teori elektrodinamika klasik, partikel bermuatan listrik yang memiliki percepatan atau perlambatan memancarkan gelombang elektromagnetik, inilah peristiwa Bremstrahlung. Sebagai contoh, ketika sebuah elektron dipercepat dengan tegangan yang sangat tinggi, kemudian menumbuk sebuah permukaan logam maka kecepatannya secara drastis akan berkurang. Akibat dari perlambatan yang sangat besar, maka elektron memancarkan gelombang elektromagnetik.
proses terjadinya pemancaran gelombang elektromagnetik Gelombang elektromagnetik yang dipancarkan berada dalam semua rentang frekuensi/panjang gelombang. Frekuensi yang dipancarkan memenuhi hubungan
hv = eV
dimana
- h = konstanta planck;
- v = frekuensi frekuensi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan;
- e = muatan elektron;
- V = beda potensial yang mempercepat elektron.
Jika beda potensial yang digunakan adalah puluhan ribu volt untuk mempercepat elektron, maka frekuensi yang dihasilkan adalah berada pada nilai yang maksimum (berada di daerah sinar-X). ini adalah cara menghasilkan sinar X di kedokteran, maupun di karakterisasi suatu material.
Jika percepatan partikel berubah secara peiodik dengan periode T maka gelombang elektromagnetik yang dipancarkan memiliki periode T juga. Contoh partikel yang memiliki percepatan periodik adalah partikel yang bergerak melingkar atau partikel yang berosilasi harmonik. Antena pemancar adalah contoh perangkat yang memproduksi gelombang elektromagnetik dengan periode tertentu akibat osilasi muatan listrik.
Selain memancarkan sinar-X, peristiwa Bremstrahlung dapat di amati dalam bentuk cahaya tampak/ cahaya terang di sekitar kutub bumi fenomena ini disebut aurora.
Proses Terjadinya Aurora
Ketika sebuah muatan yang bergerak masuk kedalam medan magnet dengan arah yang tidak tegak lurus dengan medan magnet, maka bentuk lintasannya akan berubah menjadi spiral. Medan magnet keluar dari kutub selatan dan masuk ke kutub utara. Sama halnya dengan medan magnet bumi, medan magnet keluar dari kutub selatan (kutub utara bumi) dan masuk ke kutub utara (kutub selatan bumi). Apabila partikel bermuatan yang berasal dari luar angkasa (berasal dari menuju ke bumi dengan sudut tertentu maka partikel tersebut akan menuju ke kutub bumi dengan lintasan spiral
Secara sederhana, ketika partikel menuju ke kutub bumi dalam lintasan spiral, partikel akan memiliki percepatan dan memancarkan gelombang elektromagnetik. Kemudian diakibatkan karena semakin mendekati kutub magnetik bumi, jumlah partikel akan semakin padat/banyak akibatnya saat bertemu dengan partikel atmosfer bumi terjadi eksitasi-relaksasi elektron sehingga memendarkan warna yang indah sehingga intensitas gelombang yang dipancarkan akan sangat tinggi dan dapat diamati oleh mata.. Dengan kata lain, partikel bermuatan yang umumnya berasal dari bintang-bintang seperti matahari mendekati bumi, lalu partikel bermuatan ini tertarik atau dibelokan ke pusat magnet bumi (kutub utara dan selatan), saat partikel bermuatan ini bertemu partikel atmosfer bumi terjadilah interaksi di antara keduanya sehingga memendarkan warna yang indah, itulah Aurora. Hal inilah yang menyebabkan mengapa aurora hanya di amati disekitar kutub.
Semoga nanti, kita dapat melihatnya secara langsung, melihat begitu indahnya ciptaan Allah azza wajalla.
sumber pustaka
- Mikrajuddin abdullah, 2016. Fisika Dasar 1. ITB
"semoga artikel ini bermanfaat dan menambah wawasan kita semua. sampai jumpa di artikel-artikel berikutnya, jangan lupa share"