October 6, 2022

Matahari bergolak dengan panas karena reaksi termonuklir di pusatnya menghasilkan energi dalam jumlah besar. Hari ke hari, energi itu bertanggung jawab untuk membuat Bumi layak huni. Tapi terkadang, radiasi matahari bisa meledak, mengirimkan partikel yang sangat energik meluncur dengan kecepatan tinggi ke luar angkasa. Jika planet kita berada di jalur radiasi, itu dapat mendatangkan malapetaka pada kehidupan kita.

Ledakan radiasi matahari itu membentuk apa yang disebut “cuaca luar angkasa.” Dan itu bisa sama mengganggunya dengan cuaca terestrial, meskipun mungkin tidak sesering yang diperingatkan oleh berita utama.

“Bintang kita benar-benar tungku termonuklir yang sangat besar. Di pusatnya, suhunya antara 15 hingga 17 juta derajat Celcius, dan sekitar 600 juta ton hidrogen menyatu menjadi 596 juta ton helium, “kata Madhulika Guhathakurta, ilmuwan program untuk Divisi Heliofisika NASA dan ilmuwan program utama untuk “Living Inisiatif With a Star”, yang mempelajari bagaimana sistem Matahari-Bumi mempengaruhi kehidupan manusia dan masyarakat. Setiap detik, empat juta ton yang hilang itu diubah menjadi energi—yang kita lihat sebagai sinar matahari. Tetapi “bahkan sedikit perubahan dalam aktivitas yang dikendalikan dengan sangat berbahaya ini dapat memiliki konsekuensi drastis di Bumi,” jelasnya.

[Related: What happens when the sun burns out?]

Meskipun konsekuensi seperti itu jarang terjadi, satelit dan teknologi yang mengandalkan listrik dan jaringan nirkabel sangat rentan. Pada tahun 1989, badai geomagnetik yang dipicu oleh suar matahari yang kuat memicu pemadaman listrik besar-besaran di Kanada yang menyebabkan enam juta orang tanpa listrik selama sembilan jam. Pada tahun 2000, letusan matahari menyebabkan beberapa satelit mengalami korsleting dan menyebabkan pemadaman radio. Pada tahun 2003, serangkaian letusan matahari menyebabkan pemadaman listrik dan mengganggu perjalanan udara dan sistem satelit. Dan pada Februari 2022, badai geomagnetik menghancurkan setidaknya 40 satelit Starlink tepat saat mereka dikerahkan, menelan biaya lebih dari $50 juta dari SpaceX.

See also  Kebijakan iklim telah mencapai banyak hambatan. Inilah yang masih bisa dilakukan Biden.

Apa sebenarnya cuaca luar angkasa itu?

Secara umum, istilah “badai matahari” menggambarkan ketika letusan energi yang intens dari matahari melesat ke luar angkasa dan berinteraksi dengan Bumi. Partikel bermuatan terus-menerus mengalir menjauh dari matahari ke ruang angkasa dalam apa yang disebut angin matahari. Tetapi letusan yang lebih signifikan dapat berasal dari semburan matahari, seringkali dari bercak gelap sementara yang disebut bintik matahari, dan ledakan hebat yang disebut lontaran massa korona. Segala jenis variasi dalam aktivitas ini dapat menyebabkan aurora.

Suar matahari pada dasarnya adalah kilatan cahaya. Mereka terjadi ketika medan magnet matahari yang kuat menonjol dari permukaan matahari, melepaskan sejumlah besar radiasi elektromagnetik dengan kecepatan yang sangat tinggi. Ketika radiasi itu menghantam Bumi, ia menyuntikkan energi ke ionosfer planet kita, bagian paling atas dari atmosfer kita, jelas Guhathakurta. Radiasi ultraviolet yang ekstrim dari matahari dapat mempolarisasi partikel di ionosfer bumi, katanya, yang dapat memiliki efek mengalir pada partikel bermuatan lain di sekitarnya – yang berarti apa pun yang menggunakan listrik berisiko.

Cuaca luar angkasa berdampak pada ionosfer dalam animasi ini. NASA/GSFC/CIL/Krystofer Kim

Dan jilatan api matahari bergerak dengan kecepatan cahaya, kata Jesse Woodroffe, yang memimpin program penelitian cuaca luar angkasa di Divisi Heliofisika NASA. Itu membuat mereka sulit untuk diantisipasi dan dipersiapkan. “Tidak ada cara untuk mendapatkan sinyal ke Bumi lebih cepat daripada semburan matahari, yang sudah bergerak dengan kecepatan cahaya,” catatnya. “Jadi Anda harus memprediksi flare itu sendiri yang akan terjadi. Dan itu adalah masalah sains yang menantang yang belum kami pecahkan.”

Sementara semburan matahari adalah semburan radiasi yang intens, lontaran massa koronal adalah ledakan partikel energi. Dengan demikian, mereka melakukan perjalanan sedikit lebih lambat. Mereka terjadi ketika sebagian besar atmosfer luar matahari (korona) meledak, mengirimkan gas super panas ke luar angkasa. “Gumpalan besar bahan surya ini dikeluarkan dengan kecepatan sangat tinggi, ratusan dan ratusan kilometer per detik, tetapi jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya,” tambah Woodroffe. Itu bisa memakan waktu mulai dari setengah hari hingga tiga hari untuk mencapai Bumi, katanya.

See also  Apa yang terjadi dengan pabrik Zaporizhzhia Ukraina?

Bagaimana meramalkan badai matahari

Peramalan cuaca luar angkasa tidak seperti ramalan cuaca terestrial. Perbedaan besar: Di Bumi, ahli meteorologi memiliki jutaan pengukuran yang dapat mereka lakukan dan integrasikan ke dalam model prediksi mereka. Di luar angkasa, kata Woodroffe, hanya ada beberapa tempat para ilmuwan dapat meletakkan instrumen untuk mengamati aktivitas matahari.

“Kami tidak memiliki gambaran yang bagus tentang apa yang terjadi antara matahari dan Bumi,” jelasnya. “Ada sangat sedikit tempat di mana Anda dapat menempatkan aset yang dapat diandalkan untuk hanya duduk di sana dan menonton karena satelit di orbit bergerak.” Titik lagrange adalah titik langka antara Bumi dan matahari di mana gravitasi kedua objek menarik satelit secara merata untuk menahannya di tempatnya. Di situlah NASA menempatkan “pemantau cuaca luar angkasa paling vital,” kata Woodroffe, termasuk Solar Dynamics Observatory dan perusahaan patungan dengan European Space Agency (ESA). ESA sedang mengembangkan misi lain, yang disebut Vigil, untuk menempatkan pesawat ruang angkasa di titik Lagrange di sebelah matahari pada akhir dekade ini.

Dengan kamera dan sensor mereka, para ilmuwan memantau matahari untuk perubahan kecerahan yang muncul dari permukaannya, Woodroffe menjelaskan. Lonjakan kecerahan mungkin muncul hanya untuk beberapa bingkai—dan hanya berlangsung selama beberapa detik.

NASA membagikan data dari observatorium suryanya dengan National Oceanic at Atmospheric Administration, yang menyediakan prakiraan probabilistik peringatan badai geomagnetik dan jam tangan berdasarkan kemungkinan dan intensitas geomagnetik. Bergantung pada seberapa cepat badai matahari bergerak, mereka dapat mengirimkan peringatan beberapa hari sebelum cuaca luar angkasa menyentuh Bumi, atau hanya beberapa jam.

Tujuan utamanya, kata Woodroffe, adalah untuk meningkatkan prakiraan cuaca luar angkasa agar setara dengan prakiraan badai. Rekan-rekannya yang berfokus pada Bumi dapat memprediksi ke mana badai akan pergi dengan menjalankan model yang berbeda, menghasilkan berbagai hasil dalam kisaran kepercayaan yang tinggi, katanya. “Kami sedang mengembangkan kemampuan semacam itu untuk cuaca luar angkasa.”

See also  Apa yang diungkapkan tulang rahang tentang evolusi beruang kutub

Di domain matahari

Jadi, kembali ke berita utama apokaliptik solar flare. Apakah matahari benar-benar semakin garang dan mengancam keruntuhan masyarakat modern setiap minggunya?

Aktivitas cuaca luar angkasa tidak berubah baru-baru ini, kata Guhathakurta—tetapi umat manusia telah berubah. Pada abad yang lalu, orang menjadi semakin bergantung pada elektronik, dan apa pun dengan “saklar hidup dan mati rentan terhadap badai matahari,” katanya.

[Related: Make your own weather station with recycled materials]

Ketika partikel energi itu datang dari matahari ke Bumi, gangguan yang ditimbulkannya di medan magnet planet kita “menciptakan fluktuasi elektromagnetik dan fluktuasi tegangan, yang dapat menembus di bawah tanah dan menciptakan fluktuasi pada jaringan listrik kita,” kata Guhathakurta. Dan dengan meningkatnya ketergantungan pada perangkat yang mengandalkan sistem satelit yang mengorbit seperti GPS, perangkat elektronik kita bahkan lebih terpapar semburan radiasi matahari.

Untuk mengurangi risiko pemadaman dan instrumen yang digoreng oleh badai matahari, perusahaan teknologi dapat membangun sistem daya cadangan dan redundansi lainnya ke dalam perangkat mereka, dan mematikannya secara strategis ketika sistem prakiraan cuaca antariksa NOAA menandai risiko tinggi.

“Peradaban manusia telah meluas dari domain berbasis Bumi kita ke heliosfer, atau domain matahari,” kata Guhathakurta. “Kami tidak lagi hanya mengamati lingkungan yang berada di luar jangkauan kami, tetapi kami benar-benar hidup di dalamnya, melakukan perdagangan di dalamnya, dan bepergian di dalamnya. Oleh karena itu, kita harus benar-benar mendapatkan tingkat pemahaman yang diperlukan untuk mengembangkan dan menghuni dunia baru ini.”