Apa Itu Aurora dan Bagaimana Fenomena Cahaya Ini Terbentuk?

KOMPAS.com - Pernahkah Anda melihat foto cahaya berwarna-warni di langit kutub-kutub Bumi? Itu adalah aurora atau cahaya kutub.

Dilansir dari National Geographic, aurora adalah fenomena alam di mana cahaya biru, merah, kuning, hijau dan oranye bersinar dan berubah-ubah di langit.

Ada dua jenis aurora, yakni aurora borealis atau cahaya utara dan aurora australis atau cahaya selatan.

Aurora borealis adalah aurora yang terlihat hampir setiap malam di wilayah utara dekat Lingkar Arktik, sekitar 66,5 derajat utara garis khatulistiwa.

Baca juga: Mengapa Warna Aurora Berbeda-beda?

Sementara itu, aurora australis adalah aurora yang terlihat hampir setiap malam di wilayah selatan dekat Lingkar Antartik, sekitar 66,5 derajat selatan khatulistiwa.

Bagimana cara aurora terbentuk?

Shutterstock Gambar aurora. Foto aurora ini diambil di Hamnoy, Norwegia.

Dijelaskan oleh astronom amatir Marufin Sudibyo kepada Kompas.com, Jumat (9/9/2022); secara singkat, aurora adalah produk tubrukan antara elektron atau proton berenergi tinggi dari Matahari dengan atom-atom Oksigen atau Nitrogen di lapisan atmosfer teratas.

Proton atau elektron energetik itu dilepaskan dari Matahari dalam peristiwa angin Matahari atau badai Matahari.

Saat bertubrukan dengan atom-atom, maka terjadi transfer energi sehingga atom-atom berada dalam status metastabil.

Pada situasi tersebut, beberapa elektron yang dimiliki atom-atom Oksigen atau Nitrogen akan menyerap tambahan energi itu sehingga berpindah ke kulit atom yang lebih luar.

Perpindahan ini menyebabkan atom berstatus metastabil, karena tiap kulit atom hanya boleh dihuni elektron dengan jumlah dan sifat spin (rotasional) tertentu saja.

Baca juga: Mengenal Jenis Aurora, Borealis dan Australis

Sebagai reaksinya maka atom akan kembali ke kondisi stabil dengan mengembalikan elektron tersebut ke kulit atom semula.

Proses ini disebut eksitasi, yang diikuti pemancaran foton cahaya sesuai selisih energi di antara 2 kulit atom tersebut.

Energi foton itu sangat spesifik untuk setiap atom, sehingga proses eksitasi pada atom Oksigen akan menghasilkan foton cahaya yang warnanya berbeda dengan eksitasi sejenis pada atom Nitrogen.

Kenapa aurora terjadi di kutub-kutub Bumi?

Shutterstock Gambar aurora berbentuk spiral. Foto ini diambil di Islandia.

Marufin menjelaskan bahwa proton dan elektron adalah partikel-patikel bermuatan listrik, sehingga bisa dipengaruhi oleh garis-garis medan magnet termasuk medan magnet bumi.

Untuk diketahui, Bumi merupakan magnet raksasa dengan kutub utara magnetik berada di tepi Antartika, sementara kutub selatan magnetiknya ada di lepas pantai utara Kanada.

Sifat magnetik Bumi dibangkitkan dan dikelola secara menerus oleh mekanisme dinamo pada inti luar Bumi.

Pada lapisan inti yang cair itu terjadi arus konveksi dan rotasional (akibat gaya coriolis) terhadap materi inti yang sangat kaya akan logam dan elektron-elektron bebas.

Baca juga: Ini Lapisan Atmosfer Tempat Terjadinya Fenomena Aurora

Aliran elektron-elektron bebas itu menghasilkan arus listrik dinamo dan arus listrik itu memproduksi medan magnet.

Medan magnet Bumi sendiri membentuk struktur magnetosfer, serupa dengan yg dipunyai sejumlah planet lainnya dalam tata surya.

Saat proton dan elekron energetik Matahari tiba di Bumi, magnetosfer akan mendefleksikan arah geraknya menjauhi Bumi.

Namun dalam kasus khusus, gerak defleksi itu akan menyebabkan partikel-partikel tadi bertemu di area rekombinasi yang berada di "ekor" magnetosfer, membelakangi Matahari.

Saat partikel-partikel tersebut memasuki area rekombinan, maka ia akan disalurkan menuju ke kutub-kutub magnetik Bumi dengan menyusuri tepi sabuk radiasi van Allen.

Dalam proses inilah terjadi tubrukan antara proton dan elektron energetik dengan atom-atom Oksigen dan Nitrogen di lapisan atmosfer atas yg berada di atas kawasan kutub.

"Inilah yg menciptakan fenomena aurora," ujar Marufin.