Kita bisa berada di untuk tampilan kembang api besar pada tahun 2012. Beberapa prediksi menempatkan solar maksimum dari Solar Cycle 24 bahkan lebih energik daripada maksimum solar terakhir pada tahun 2002-2003 (ingat semua itu memecahkan flare kelas-X?). Fisikawan surya sudah mulai bersemangat tentang siklus berikutnya dan metode prediksi baru dimanfaatkan dengan baik. Tetapi haruskah kita khawatir?
Artikel terkait 2012:
- 2012: Tidak Ada Pembalikan Geomagnetik (diposting 3 Oktober 2008)
- 2012: Tidak Ada Pembunuh Tenaga Surya (diposting 21 Juni 2008)
- 2012: Planet X Bukan Nibiru (diposting 19 Juni 2008)
- 2012: Tidak Ada Planet X (diposting 25 Mei 2008)
- Tidak Ada Kiamat di 2012 (diposting 19 Mei 2008)
Menurut salah satu dari banyak skenario Hari Kiamat yang telah kami sajikan saat menjelang “akhir dunia” yang dipicu oleh ramalan bangsa Maya di tahun 2012, skenario ini sebenarnya didasarkan pada beberapa sains. Terlebih lagi, mungkin ada beberapa korelasi antara siklus matahari 11 tahun dan siklus waktu yang terlihat dalam kalender Maya, mungkin peradaban kuno ini memahami bagaimana magnetisme Matahari mengalami perubahan polaritas setiap dekade atau lebih? Plus, teks-teks agama (seperti Alkitab) mengatakan bahwa kita akan dihadapkan pada hari penghakiman, yang melibatkan banyak api dan belerang. Jadi sepertinya kita akan dipanggang hidup-hidup oleh bintang terdekat kita pada 21 Desember 2012!
Sebelum kita beralih ke kesimpulan, ambil langkah mundur dan pikirkan ini. Seperti sebagian besar dari berbagai cara di dunia yang akan berakhir pada tahun 2012, kemungkinan Matahari meledakkan suar matahari besar yang merusak Bumi sangat menarik bagi para doomsayers di luar sana. Tapi mari kita lihat apa yang sebenarnya terjadi selama peristiwa suar matahari yang diarahkan Bumi, Bumi sebenarnya sangat terlindungi dengan baik. Meskipun beberapa satelit mungkin tidak ...
Bumi telah berevolusi dalam lingkungan yang sangat radioaktif. Matahari terus-menerus menembakkan partikel berenergi tinggi dari permukaannya yang didominasi secara magnetis seperti angin matahari. Selama maksimum matahari (ketika Matahari berada pada posisi paling aktif), Bumi mungkin cukup beruntung untuk menatap laras ledakan dengan energi 100 miliar bom atom ukuran Hiroshima. Ledakan ini dikenal sebagai suar matahari dan efeknya dapat menyebabkan masalah di Bumi.
Sebelum kita melihat efek sisi Bumi, mari kita melihat Matahari dan memahami secara singkat mengapa matahari menjadi sangat marah setiap 11 tahun atau lebih.
Siklus Matahari
Pertama dan terpenting, Matahari memiliki alam siklus dengan jangka waktu sekitar 11 tahun. Selama masa hidup setiap siklus, garis-garis medan magnet Matahari diseret di sekitar tubuh matahari dengan rotasi diferensial di ekuator matahari. Ini berarti khatulistiwa berputar lebih cepat daripada kutub magnet. Saat ini berlanjut, plasma matahari menyeret garis medan magnet di sekitar Matahari, menyebabkan stres dan penumpukan energi (sebuah ilustrasi tentang hal ini digambarkan). Ketika energi magnetik meningkat, kerutan dalam bentuk fluks magnetik, memaksa mereka ke permukaan. Kinks ini dikenal sebagai loop koronal yang menjadi lebih banyak selama periode aktivitas matahari tinggi.
Di sinilah bintik matahari masuk. Ketika loop koronal terus muncul di permukaan, bintik matahari juga muncul, sering kali terletak di loop footpoint. Lingkaran koral memiliki efek mendorong lapisan permukaan Matahari yang lebih panas (fotosfer dan kromosfer) ke samping, mengekspos zona konveksi yang lebih dingin (alasan mengapa permukaan dan atmosfer matahari lebih panas daripada interior matahari turun ke fenomena pemanasan koroner) . Ketika energi magnetik menumpuk, kita dapat mengharapkan semakin banyak fluks magnet yang dipaksa bersama. Ini adalah ketika sebuah fenomena yang dikenal sebagai koneksi ulang magnetik terjadi.
Rekoneksi adalah pemicu suar matahari dengan berbagai ukuran. Seperti dilaporkan sebelumnya, flare matahari dari "nanoflares" ke "flare kelas-X" adalah peristiwa yang sangat energik. Memang, flare terbesar saya menghasilkan energi yang cukup untuk 100 miliar ledakan atom, tetapi jangan biarkan angka besar ini mengkhawatirkan Anda. Sebagai permulaan, suar ini terjadi di korona rendah, tepat di dekat permukaan matahari. Itu hampir 100 juta mil jauhnya (1AU). Bumi tidak dekat dengan ledakan.
Ketika garis medan magnet matahari melepaskan sejumlah besar energi, plasma surya dipercepat dan terbatas di dalam lingkungan magnetik (plasma matahari adalah partikel super panas seperti proton, elektron dan beberapa elemen ringan seperti helium nuclei). Ketika partikel plasma berinteraksi, sinar-X dapat dihasilkan jika kondisinya benar dan bremsstrahlung adalah mungkin. (Bremsstrahlung terjadi ketika partikel bermuatan berinteraksi, menghasilkan emisi sinar-X.) Ini dapat menciptakan sinar-X.
Masalah dengan X-ray Solar Flare
Masalah terbesar dengan rontgen sinar-X adalah kita hanya mendapat sedikit peringatan ketika itu akan terjadi ketika sinar-X bergerak dengan kecepatan cahaya (salah satu pemecah rekor matahari tahun 2003 di foto kiri). Sinar-X dari suar kelas-X akan mencapai Bumi dalam waktu sekitar delapan menit. Saat sinar-X menghantam atmosfer kita, mereka diserap di lapisan terluar yang disebut ionosfer. Seperti yang dapat Anda tebak dari namanya, ini adalah lingkungan yang sangat bermuatan, reaktif, penuh dengan ion (inti atom, dan elektron bebas).
Selama peristiwa matahari yang kuat seperti suar, laju ionisasi antara sinar-X dan gas atmosfer meningkat pada lapisan wilayah D dan E ionosfer. Tiba-tiba ada lonjakan produksi elektron di lapisan ini. Elektron-elektron ini dapat menyebabkan gangguan pada berlalunya gelombang radio melalui atmosfer, menyerap sinyal radio gelombang pendek (dalam rentang frekuensi tinggi), mungkin menghalangi komunikasi global. Peristiwa ini dikenal sebagai "Gangguan Ionosfer Mendadak" (atau SID) dan menjadi hal biasa selama periode aktivitas matahari tinggi. Menariknya, peningkatan kerapatan elektron selama SID meningkatkan propagasi radio Sangat Rendah Frekuensi (VLF), sebuah fenomena yang digunakan para ilmuwan untuk mengukur intensitas sinar-X yang datang dari Matahari.
Ejeksi Massal Koroner?
Emisi sinar matahari x-ray hanya bagian dari cerita. Jika kondisinya tepat, ejeksi massa koronal (CME) dapat diproduksi di lokasi flare (walaupun kedua fenomena tersebut dapat terjadi secara independen). CME lebih lambat daripada propagasi sinar-X, tetapi efek globalnya di Bumi bisa lebih bermasalah. Mereka mungkin tidak bepergian dengan kecepatan cahaya, tetapi mereka masih melakukan perjalanan dengan cepat; mereka dapat melakukan perjalanan dengan kecepatan 2 juta mil per jam (3,2 juta km / jam), yang berarti mereka dapat mencapai kita dalam hitungan jam.
Di sinilah banyak upaya dimasukkan ke dalam prediksi cuaca ruang angkasa. Kami memiliki beberapa pesawat ruang angkasa yang berada di antara Bumi dan Matahari di Bumi-Matahari Lagrangian (L1) tunjuk dengan sensor di papan untuk mengukur energi dan intensitas angin matahari. Jika CME melewati lokasi mereka, partikel yang energetik dan medan magnet antarplanet (IMF) dapat diukur secara langsung. Satu misi bernama Advanced Composition Explorer (ACE) berada di L1 menunjukkan dan memberi para ilmuwan pemberitahuan hingga satu jam tentang pendekatan CME. ACE bekerja sama dengan Observatory Solar dan Heliospheric (SOHO) dan Solar TErrestrial RElations Observatory (STEREO), sehingga CME dapat dilacak dari korona bawah ke ruang antarplanet, melalui L1 menunjuk ke arah Bumi. Misi tenaga surya ini secara aktif bekerja bersama untuk memberikan pemberitahuan lanjutan tentang CME yang diarahkan Bumi kepada badan antariksa.
Jadi bagaimana jika CME mencapai Bumi? Sebagai permulaan, banyak tergantung pada konfigurasi magnetik IMF (dari Matahari) dan medan geomagnetik Bumi (magnetosfer). Secara umum, jika kedua medan magnet disejajarkan dengan polaritas yang menunjuk ke arah yang sama, sangat mungkin bahwa CME akan ditolak oleh magnetosfer. Dalam hal ini, CME akan meluncur melewati Bumi, menyebabkan beberapa tekanan dan distorsi pada magnetosfer, tetapi sebaliknya lewat tanpa masalah. Namun, jika garis-garis medan magnet berada dalam konfigurasi anti-paralel (mis. Polaritas magnetik dalam arah yang berlawanan), penyambungan kembali magnetik dapat terjadi di ujung depan magnetosfer.
Dalam acara ini, IMF dan magnetosfer akan bergabung, menghubungkan medan magnet Bumi dengan Matahari. Ini mengatur adegan untuk salah satu peristiwa yang paling menakjubkan di alam: aurora.
Satelit dalam bahaya
Saat medan magnet CME terhubung dengan Bumi, partikel berenergi tinggi disuntikkan ke magnetosfer. Karena tekanan angin matahari, garis-garis medan magnet Matahari akan melipat di sekitar Bumi, menyapu di belakang planet kita. Partikel-partikel yang disuntikkan di "pinggir hari" akan disalurkan ke daerah kutub Bumi di mana mereka berinteraksi dengan atmosfer kita, menghasilkan cahaya sebagai aurora. Selama masa ini, sabuk Van Allen juga akan menjadi "super-charge", menciptakan wilayah di sekitar Bumi yang dapat menyebabkan masalah bagi astronot yang tidak dilindungi dan satelit yang tidak terlindung. Untuk informasi lebih lanjut tentang kerusakan yang dapat disebabkan oleh astronot dan pesawat ruang angkasa, lihat “Penyakit Radiasi, Kerusakan Seluler dan Peningkatan Risiko Kanker untuk Misi Jangka Panjang ke Mars"Dan"Transistor Baru Bisa Meminggirkan Masalah Radiasi Ruang.”
Seolah radiasi dari sabuk Van Allen tidak cukup, satelit bisa menyerah pada ancaman atmosfer yang mengembang. Seperti yang Anda harapkan, seolah-olah Matahari menghantam Bumi dengan sinar-X dan CME, akan ada pemanasan yang tak terhindarkan dan ekspansi global atmosfer, yang mungkin merambah ke ketinggian orbit satelit. Jika dibiarkan, efek aerobraking pada satelit dapat menyebabkan mereka melambat dan jatuh ketinggian. Aerobraking telah digunakan secara luas sebagai penerbangan luar angkasa alat memperlambat pesawat ruang angkasa saat dimasukkan ke orbit di sekitar planet lain, tetapi ini akan memiliki efek buruk pada satelit yang mengorbit Bumi karena setiap pelambatan kecepatan dapat menyebabkannya memasuki kembali atmosfer.
Kami Juga Merasakan Efeknya di Tanah
Meskipun satelit berada di garis depan, jika ada lonjakan kuat dalam partikel energetik yang memasuki atmosfer, kita mungkin merasakan efek buruknya di Bumi juga. Karena generasi elektron sinar-X di ionosfer, beberapa bentuk komunikasi mungkin menjadi tambal sulam (atau dihilangkan bersama-sama), tetapi ini bukan semua yang bisa terjadi. Khususnya di daerah lintang tinggi, arus listrik yang luas, yang dikenal sebagai "electrojet", dapat terbentuk melalui ionosfer oleh partikel yang masuk ini. Dengan arus listrik datanglah medan magnet. Tergantung pada intensitas badai matahari, arus mungkin diinduksi di sini di tanah, mungkin membebani jaringan listrik nasional. Pada 13 Maret 1989, enam juta orang kehilangan daya di wilayah Quebec di Kanada setelah peningkatan besar dalam aktivitas matahari menyebabkan lonjakan arus yang disebabkan oleh tanah. Quebec lumpuh selama sembilan jam sementara para insinyur mengerjakan solusi untuk masalah ini.
Bisakah Matahari Kita Menghasilkan Suar Pembunuh?
Jawaban singkat untuk ini adalah "tidak".
Jawaban yang lebih panjang sedikit lebih terlibat. Sementara semburan matahari dari matahari, yang diarahkan langsung ke kita, dapat menyebabkan masalah sekunder seperti kerusakan satelit dan cedera pada astronot dan pemadaman yang tidak dilindungi, suar itu sendiri tidak cukup kuat untuk menghancurkan Bumi, tentunya tidak pada 2012. Saya berani mengatakan, pada jauh di masa depan ketika Matahari mulai kehabisan bahan bakar dan membengkak menjadi raksasa merah, itu mungkin merupakan era yang buruk bagi kehidupan di Bumi, tetapi kita memiliki beberapa miliar tahun untuk menunggu hal itu terjadi. Bahkan mungkin ada kemungkinan beberapa flare kelas X diluncurkan dan dengan nasib buruk murni kita mungkin terkena serangkaian CME dan semburan sinar-X, tetapi tidak ada yang akan kuat untuk mengatasi magnetosfer, ionosfer, dan atmosfer tebal kita di bawah ini.
"Pembunuh" suar matahari memiliki diamati pada bintang-bintang lain. Pada tahun 2006, observatorium Swift NASA menyaksikan ledakan bintang terbesar yang pernah diamati sejauh 135 tahun cahaya. Diperkirakan telah melepaskan energi sebesar 50 juta triliun bom atom, pijar II Pegasi akan memusnahkan sebagian besar kehidupan di Bumi jika Matahari kita menembakkan sinar-X dari kilauan energi itu pada kita. Namun, Matahari kita bukan II Pegasi. II Pegasi adalah bintang raksasa merah yang kejam dengan mitra biner di orbit yang sangat dekat. Dipercaya bahwa interaksi gravitasi dengan mitra binernya dan fakta II Pegasi adalah raksasa merah adalah akar penyebab di balik peristiwa suar yang energetik ini.
Doomsayers menunjuk ke Matahari sebagai sumber pembunuh Bumi yang mungkin, tetapi faktanya tetap bahwa Matahari kita adalah bintang yang sangat stabil. Ia tidak memiliki mitra biner (seperti II Pegasi), ia memiliki siklus yang dapat diprediksi (sekitar 11 tahun) dan tidak ada bukti bahwa Matahari kita berkontribusi pada peristiwa kepunahan massal di masa lalu melalui ledakan besar yang diarahkan Bumi. Flare matahari yang sangat besar telah diamati (seperti flare cahaya putih Carrington 1859) ... tetapi kita masih di sini.
Dalam sentuhan tambahan, fisikawan surya dikejutkan oleh kekurangan aktivitas matahari pada awal siklus matahari ke-24 ini, yang menyebabkan beberapa ilmuwan berspekulasi kita mungkin berada di ambang minimum Maunder lain dan "Zaman Es Kecil". Ini sangat kontras dengan prediksi ahli fisika matahari NASA 2006 bahwa siklus ini akan menjadi "doozy".
Ini membuat saya menyimpulkan bahwa kita masih memiliki jalan panjang untuk memprediksi kejadian semburan matahari. Meskipun prediksi cuaca luar angkasa membaik, itu akan beberapa tahun lagi sampai kita dapat membaca Matahari dengan cukup akurat untuk mengatakan dengan pasti seberapa aktif siklus matahari. Jadi, terlepas dari ramalan, prediksi atau mitos, tidak ada cara fisik untuk mengatakan bahwa Bumi akan dilanda apa saja suar, apalagi yang besar di 2012. Bahkan jika suar besar memang menghantam kita, itu tidak akan menjadi peristiwa kepunahan. Ya, satelit mungkin rusak, menyebabkan masalah sekunder seperti kehilangan GPS (yang mungkin misalnya mengganggu kontrol lalu lintas udara) atau jaringan listrik nasional mungkin kewalahan oleh elektrouret auroral, tetapi tidak ada yang lebih ekstrem dari itu.
Tapi tunggu dulu, untuk menghindari masalah ini, para doomsayers sekarang memberi tahu kita bahwa sebuah solar flare besar akan menghantam kita saat medan geomagnetik Bumi melemah dan berbalik, membuat kita tidak terlindungi dari kerusakan CME ... Alasan mengapa hal ini tidak akan terjadi pada tahun 2012 adalah layak untuk artikelnya sendiri. Jadi, lihat artikel 2012 mendatang “2012: Tidak Ada Pembalikan Geomagnetik“.
Kredit gambar terkemuka: MIT (simulasi supernova), NASA / JPL (wilayah aktif surya di EUV). Efek dan pengeditan: saya sendiri.
