Magnetosfer Bumi: Melindungi Planet dari Energi Luar Angkasa – Berbeda dengan Merkurius, Venus, dan Mars, Bumi dikelilingi oleh medan magnet yang sangat besar yang disebut magnetosfer. Dihasilkan oleh kekuatan yang sangat kuat dan dinamis di pusat dunia, magnetosfer melindungi kita dari erosi atmosfer akibat angin matahari (partikel bermuatan yang terus-menerus dimuntahkan Matahari ke arah kita), erosi, dan radiasi partikel dari lontaran massa koronal (awan energik yang sangat besar). dan plasma dan radiasi matahari yang termagnetisasi), dan sinar kosmik dari luar angkasa. Magnetosfer kita berperan sebagai penjaga gerbang, menolak energi yang tidak diinginkan yang berbahaya bagi kehidupan di Bumi, menjebak sebagian besar energi tersebut pada jarak yang aman dari permukaan Bumi di zona kembar berbentuk donat yang disebut Sabuk Van Allen.
Namun magnetosfer bumi bukanlah pertahanan yang sempurna. Variasi angin matahari dapat mengganggunya, sehingga menyebabkan “cuaca luar angkasa” – badai geomagnetik yang dapat menembus atmosfer kita, mengancam pesawat ruang angkasa dan astronot, mengganggu sistem navigasi, dan mendatangkan malapetaka pada jaringan listrik. Sisi positifnya, badai ini juga menghasilkan aurora spektakuler di Bumi. Angin matahari menciptakan retakan sementara pada perisai, sehingga memungkinkan sejumlah energi menembus permukaan bumi setiap hari. Namun, karena gangguan ini berlangsung singkat, maka tidak menimbulkan masalah yang berarti. pafikebasen.org
Gambar aurora berwarna-warni ini diambil di Delta Junction, Alaska, pada tanggal 10 April 2015. Semua aurora diciptakan oleh elektron energik, yang turun dari gelembung magnet bumi dan berinteraksi dengan partikel di bagian atas atmosfer untuk menciptakan cahaya bersinar yang membentang melintasi langit.
Gambar milik Sebastian Saarloos
Karena gaya yang menghasilkan medan magnet bumi terus berubah, medan magnet bumi itu sendiri juga terus berubah, kekuatannya bertambah dan berkurang seiring berjalannya waktu. Hal ini menyebabkan lokasi kutub utara dan selatan magnet bumi bergeser secara bertahap dan membalikkan lokasi setiap 300.000 tahun atau lebih. Anda dapat mempelajari mengapa perubahan dan pergeseran polaritas medan magnet tidak berpengaruh terhadap iklim dalam rentang waktu hidup manusia dan tidak bertanggung jawab atas pemanasan bumi yang diamati baru-baru ini di sini.
Diluncurkan pada bulan November 2013 oleh Badan Antariksa Eropa (ESA), konstelasi tiga satelit Swarm memberikan wawasan baru tentang cara kerja medan magnet global bumi. Dihasilkan oleh pergerakan besi cair di inti bumi, medan magnet melindungi planet kita dari radiasi kosmik dan partikel bermuatan yang dipancarkan Matahari. Ini juga memberikan dasar untuk navigasi dengan kompas.
Berdasarkan data dari Swarm, gambar di atas menunjukkan kekuatan rata-rata medan magnet bumi di permukaan (diukur dalam nanotesla) antara 1 Januari hingga 30 Juni 2014. Gambar kedua menunjukkan perubahan medan magnet tersebut dalam periode yang sama. Meskipun warna pada gambar kedua sama cerahnya dengan gambar pertama, perlu diketahui bahwa perubahan terbesar terjadi pada plus atau minus 100 nanotesla di bidang yang mencapai 60.000 nanotesla.
Badan Antariksa Eropa/Universitas Teknik Denmark (ESA/DTU Space)
Untuk memahami kekuatan yang menggerakkan medan magnet bumi, ada baiknya kita mengupas terlebih dahulu empat lapisan utama “bawang” bumi (bumi padat):
Kerak bumi, tempat kita tinggal, memiliki kedalaman rata-rata sekitar 19 mil (31 kilometer) di daratan dan sekitar 3 mil (5 kilometer) di dasar laut.
Mantel, campuran batuan cair yang panas dan kental dengan ketebalan sekitar 1.800 mil (2.900 kilometer).
Inti luarnya, tebalnya sekitar 1.400 mil (2.250 kilometer) dan terdiri dari besi cair dan nikel.
Inti bagian dalam, berupa bola padat yang terbuat dari besi dan logam nikel dengan ketebalan sekitar 759 mil (1.221 kilometer) sama panasnya dengan permukaan Matahari.
Hampir seluruh medan geomagnetik bumi berasal dari inti luar yang cair. Seperti air mendidih di atas kompor, gaya konvektif (yang memindahkan panas dari satu tempat ke tempat lain, biasanya melalui udara atau air) terus-menerus mengaduk logam cair, yang juga berputar dalam pusaran air yang didorong oleh rotasi bumi. Saat massa logam yang bergolak ini bergerak, ia menghasilkan arus listrik selebar ratusan mil dan mengalir dengan kecepatan ribuan mil per jam seiring rotasi Bumi. Mekanisme yang bertugas menjaga medan magnet bumi ini disebut geodinamo.
Di permukaan bumi, medan magnet membentuk dua kutub (dipol). Kutub magnet utara dan selatan mempunyai polaritas positif dan negatif yang berlawanan, seperti magnet batang. Garis-garis medan magnet yang tidak terlihat bergerak dalam lingkaran tertutup dan terus menerus, mengalir ke Bumi di kutub magnet utara dan keluar di kutub magnet selatan. Angin matahari menekan bentuk medan di sisi Bumi yang menghadap Matahari, dan merentangkannya menjadi ekor panjang di sisi Bumi yang menghadap ke malam.
Studi tentang magnetisme bumi di masa lalu disebut paleomagnetisme. Pengamatan langsung terhadap medan magnet baru dilakukan beberapa abad yang lalu, sehingga para ilmuwan mengandalkan bukti tidak langsung. Mineral magnetik pada batuan vulkanik dan sedimen purba yang tidak terganggu, sedimen danau dan laut, aliran lava, dan artefak arkeologi dapat mengungkap kekuatan dan arah medan magnet, kapan terjadi pembalikan kutub magnet, dan banyak lagi. Dengan mempelajari bukti dan data global dari satelit dan observatorium geomagnetik serta menganalisis evolusi medan magnet menggunakan model komputer, para ilmuwan dapat membangun sejarah tentang bagaimana medan magnet tersebut berubah seiring berjalannya waktu secara geologis.
Punggungan tengah samudera bumi, tempat lempeng tektonik terbentuk, memberikan data kepada ahli paleomagnetik sejak sekitar 160 juta tahun yang lalu. Saat lava terus-menerus meletus dari pegunungan, ia menyebar dan mendingin, dan mineral kaya zat besi di dalamnya sejajar dengan medan geomagnetik, mengarah ke utara. Setelah lava mendingin hingga sekitar 1.300 derajat Fahrenheit (700 derajat Celcius), kekuatan dan arah medan magnet pada saat itu menjadi “membeku” di dalam batuan. Dengan pengambilan sampel dan penanggalan batuan secara radiometrik, catatan medan magnet ini dapat terungkap.
Studi tentang medan magnet bumi telah mengungkap banyak sejarahnya.
Misalnya, kita mengetahui bahwa selama 200 tahun terakhir, medan magnet telah melemah sekitar 9 persen secara rata-rata global. Namun, studi paleomagnetik menunjukkan bahwa medan magnet tersebut sebenarnya adalah yang terkuat dalam 100.000 tahun terakhir, dan dua kali lebih kuat dari rata-rata jutaan tahunnya.