Sketsa berbagai wilayah di magnetosfer Bumi. klik untuk memperbesar
Pesawat ruang angkasa Cluster ESA berada di tempat yang tepat pada waktu yang tepat ketika mereka terbang melalui wilayah medan magnet Bumi yang mempercepat elektron hingga sekitar 1/100 kecepatan cahaya. Daerah ini disebut daerah difusi elektron; batas yang hanya beberapa kilometer tebal antara medan magnet Bumi dan Matahari. Selama satu jam, pesawat ruang angkasa ditelan di daerah difusi elektron, karena angin matahari menyebabkan lapisan ini bergerak bolak-balik.
Satelit Cluster ESA telah terbang melalui wilayah medan magnet bumi yang mempercepat elektron hingga sekitar seperseratus kecepatan cahaya. Pengamatan memberikan para ilmuwan Cluster dengan deteksi pertama mereka dari peristiwa ini dan memberi mereka melihat rincian proses universal yang dikenal sebagai penyambungan kembali magnetik.
Pada 25 Januari 2005, keempat pesawat ruang angkasa Cluster menemukan diri mereka di tempat yang tepat pada waktu yang tepat: wilayah ruang yang dikenal sebagai wilayah difusi elektron. Ini adalah batas dengan ketebalan hanya beberapa kilometer yang terjadi pada ketinggian sekitar 60.000 kilometer di atas permukaan bumi. Ini menandai perbatasan antara medan magnet bumi dan matahari. Medan magnet Matahari dibawa ke Bumi oleh angin partikel bermuatan listrik, yang dikenal sebagai angin matahari.
Daerah difusi elektron seperti sakelar listrik. Ketika dibalik, ia menggunakan energi yang tersimpan di medan magnet Matahari dan Bumi untuk memanaskan partikel bermuatan listrik di sekitarnya dengan kecepatan besar. Dengan cara ini, ia memulai proses yang dapat menghasilkan penciptaan aurora di Bumi, di mana partikel bermuatan cepat bertabrakan dengan atom atmosfer dan membuatnya bercahaya.
Ada juga sisi yang lebih menyeramkan pada daerah difusi elektron. Partikel yang dipercepat dapat merusak satelit dengan bertabrakan dengan mereka dan menyebabkan muatan listrik menumpuk. Ini korsleting dan hancurkan peralatan sensitif.
Sembilan belas kali dalam satu jam, kuartet Cluster menemukan diri mereka tertelan di daerah difusi elektron. Ini karena angin matahari menerpa lapisan batas, menyebabkannya bergerak bolak-balik. Setiap penyeberangan wilayah difusi elektron berlangsung hanya 10-20 milidetik untuk setiap pesawat ruang angkasa dan instrumen yang unik, yang dikenal sebagai Electron Drift Instrument (EDI), cukup cepat untuk mengukur elektron yang dipercepat.
Pengamatan ini penting karena memberikan pengukuran paling lengkap dari daerah difusi elektron. “Bahkan komputer terbaik di dunia tidak dapat mensimulasikan daerah difusi elektron; mereka hanya tidak memiliki kekuatan komputasi untuk melakukannya, "kata Forrest Mozer, University of California, Berkeley, yang memimpin penyelidikan data Cluster.
Data akan memberikan wawasan yang tak ternilai ke dalam proses penyambungan kembali magnetik. Fenomena ini terjadi di seluruh Semesta pada banyak skala yang berbeda, di mana pun ada medan magnet yang kusut. Dalam situasi yang kompleks ini, medan magnet terkadang runtuh ke dalam konfigurasi yang lebih stabil. Ini adalah penyambungan kembali dan melepaskan energi melalui daerah difusi elektron. Di Matahari, penyambungan kembali magnetik mendorong nyala api matahari yang kadang-kadang melepaskan sejumlah besar energi di atas bintik matahari.
Pekerjaan ini mungkin juga memiliki pengaruh penting dalam menyelesaikan kebutuhan energi di Bumi. Fisikawan nuklir yang mencoba membangun generator fusi berupaya menciptakan medan magnet yang stabil di reaktornya, tetapi terganggu oleh peristiwa penyambungan kembali yang merusak konfigurasi mereka. Jika proses rekoneksi dapat dipahami, mungkin cara mencegahnya dalam reaktor nuklir akan menjadi jelas.
Namun, itu masih ada di masa depan. "Kita perlu melakukan lebih banyak ilmu sebelum kita sepenuhnya memahami rekoneksi," kata Mozer, yang tujuannya sekarang adalah untuk memahami kondisi angin matahari mana yang memicu peristiwa rekoneksi dan daerah difusi elektron terkait yang dilihat oleh Cluster.
Sumber Asli: ESA Portal
