Magnetosfer

Magnetosfer adalah lapisan medan magnet yang menyelubungi benda angkasa. Selain Bumi, Merkurius, Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus juga diselubungi magnetosfer. Bumi diselimuti oleh suatu magnetosfer, sebagaimana planet termagnetisasi lain, Merkurius, Yupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus. Bulan planet Jupiter, Ganymede, juga termagnetisasi, namun terlalu lemah untuk memerangkap plasma angin surya. Mars mempunyai magnetisasi permukaan yang terpetak-petak. Istilah "magnetosfer" juga digunakan untuk menggambarkan daerah dimana medan magnet dari benda langit mendominasi, misalnya magnetosfer pulsar.

Gambaran magnetosfer Bumi.

Magnetosfer Bumi terjadi disebabkan oleh inti Bumi yang tidak stabil. Molekul di dalam inti Bumi (yang umumnya berwujud ion) selalu bergerak dengan sangat cepat karena suhu dan pengaruh medan gravitasi, menimbulkan arus listrik yang menciptakan medan magnet raksasa yang disebut magnetosfer.

Sejarah fisika magnetosferik

Magnetosfer Bumi ditemukan tahun 1958 oleh satelit Explorer 1 selama penelitian yang dilakukan pada masa Tahun Geofisika Internasional. Sebelumnya, para ilmuwan tahu bahwa arus listrik mengalir di ruang angkasa, karena letusan matahari kadang menyebabkan gangguan-gangguan "badai magnetik". Namun tidak seorangpun tahu, di mana arus itu mengalir dan mengapa, atau bahwa angin surya itu ada. Pada Agustus dan September 1958, Proyek Argus dilakukan untuk menguji teori tentang pembentukan sabuk radiasi yang mungkin memiliki kegunaaan taktis dalam perang.

Pada tahun 1959 Thomas Gold mengusulkan nama magnetosfer, tatkala dia menulis:

"Daerah di atas ionosfer di mana medan magnet bumi memiliki kendali dominan atas gerakan gas dan partikel bermuatan yang bergerak cepat, diketahui lebih jauh hingga 10 kali jari-jari bumi; ia mungkin lebih sesuai disebut magnetosfer." Journal of Geophysical Results' LXIV. 1219/1

Skema magnetosfer bumi. Angin matahari mengalir dari kiri ke kanan.

Magnetosfer Bumi

Magnetosfer Bumi adalah suatu daerah di angkasa yang bentuknya ditentukan oleh luasnya medan magnet internal Bumi, plasma angin surya, dan medan magnet antarplanet. Di magnetosfer, campuran ion-ion dan elektron-elektron bebas baik dari angin surya maupun ionosfer bumi dibatasi oleh gaya magnet dan listrik yang lebih kuat daripada gravitasi dan tumbukan. Meskipun bernama magnetosfer (Ing :Magnetosphere, sphere = bulat), magnetosfer tidaklah berbentuk bulat. Pada sisi yang mengarah ke matahari, jarak ke batasnya (yang bervariasi sesuai kekuatan angin surya) kira-kira 70.000 km (10-12 kali jari-jari Bumi atau R_E, di mana 1 R_E=6371 km; kecuali dinyatakan lain, semua jarak yang dimaksud di sini dihitung dari pusat bumi). Secara kasar batas magnetosfer ("magnetopause") berbentuk peluru, sekitar 15 R_E dari sisi Bumi dan pada sisi malam mendekati suatu silinder dengan jari-jari 20-25 R_E. Daerah ekor menjangkau sejauh 200 R_E dan ujungnya tidak begitu diketahui.

Gas netral luar yang menyelimuti bumi, atau geokorona, terutama terdiri atas atom-atom paling ringan, hidrogen dan helium, dan berlanjut melebihi 4-5 R_E, dengan kerapatan yang berkurang. Ion plasma panas dari magnetosfer mendapatkan elektron saat bertumbukan dengan atom-atom ini dan membuat "sinar" lolos dari atom cepat yang telah digunakan untuk mencitrakan awan plasma panas oleh misi IMAGE. Peluasan ke atas dari ionosfer, yang dikenal dengan nama plasmasfer, juga meluas melebihi 4-5 R_E dengan kerapatan yang makin berkurang; jika melebihi jumlah tersebut plasmasfer ini menjadi aliran ion ringan yang disebut angin kutub yang keluar dari magnetosfer menuju angin surya. Energi yang menumpuk di ionosfer oleh aurora memanaskan dengan kuat komponen atmosfer yang lebih berat seperti oksigen dan molekul dari oksigen dan nitrogen, yang tidak akan lolos dari gaya tarik Bumi.

Magnetosfer berfungsi sebagai penangkal petir bagi Bumi, yang berarti lapisan ini menangkal radiasi berbahaya yang berasal dari matahari (misalnya, partikel alpha, beta, atau angin surya dan semburan massa korona (coronal mass ejection, CME). Magnetosfer tidak memberikan pengaruh apapun pada pesawat udara yang hanya terbang sampai ketinggian mesosfer, namun lapisan ini membagkitkan gaya dan momen geomagnetik cukup berarti untuk pesawat antariksa yang mengorbit bumi pada ketinggian termosfer hingga exosfer. Beberapa satelit telah dirancang dengan memanfaatka torsi geomagnetik untuk sistem kestabilannya.

Ketika radiasi menghujani Bumi, magnetosfer akan memantulkan sebagian besar radiasi dan menyerap sisanya dan diarahkan menuju kutub, akibatnya terjadi reaksi tumbukan dengan atmosfera dan menjadi aurora.