Angin matahari dan 'sendawa' plasma matahari diciptakan di Bumi – Sains Terkini


Angin matahari matahari mempengaruhi hampir semua yang ada di tata surya. Ini dapat mengganggu fungsi satelit Bumi dan menciptakan cahaya aurora.

Sebuah studi baru oleh fisikawan Universitas Wisconsin-Madison menirukan angin matahari di laboratorium, membenarkan bagaimana mereka mengembangkan dan menyediakan model yang terikat Bumi untuk studi fisika matahari di masa depan.

Matahari kita pada dasarnya adalah bola besar plasma panas – suatu keadaan materi yang energetik yang terdiri dari gas terionisasi. Saat matahari berputar, plasma juga ikut berputar. Pergerakan plasma ini di inti matahari menghasilkan medan magnet yang mengisi atmosfer matahari. Pada jarak tertentu dari permukaan matahari, yang dikenal sebagai permukaan Alfven, medan magnet ini melemah dan plasma menjauh dari matahari, menciptakan angin matahari.

"Angin matahari sangat bervariasi, tetapi pada dasarnya ada dua jenis: cepat dan lambat," jelas Ethan Peterson, seorang mahasiswa pascasarjana di departemen fisika di UW-Madison dan penulis utama studi yang diterbitkan online 29 Juli di Fisika Alam. "Misi satelit telah mendokumentasikan dengan baik dari mana datangnya angin kencang, jadi kami mencoba mempelajari secara spesifik bagaimana angin matahari yang lambat dihasilkan dan bagaimana ia berkembang ketika bergerak menuju Bumi."

Peterson dan rekan-rekannya, termasuk profesor fisika Cary Forest, mungkin tidak memiliki akses langsung ke bola plasma besar matahari, tetapi mereka memiliki akses ke hal terbaik berikutnya: Bola Merah Besar.

Bola Merah Besar adalah bola berongga selebar tiga meter, dengan magnet yang kuat di pusatnya dan berbagai probe di dalamnya. Para peneliti memompa gas helium ke dalam, mengionisasi itu untuk membuat plasma, dan kemudian menerapkan arus listrik yang, bersama dengan medan magnet, mengaduk plasma, menciptakan mimik yang hampir sempurna dari plasma yang berputar dan medan elektromagnetik matahari.

Dengan mini-sun di tempatnya, para peneliti dapat melakukan pengukuran di banyak titik di dalam bola, memungkinkan mereka untuk mempelajari fenomena matahari dalam tiga dimensi.

Pertama, mereka mampu menciptakan Parker Spiral, medan magnet yang mengisi seluruh tata surya yang dinamai ilmuwan yang pertama kali mendeskripsikan angin matahari. Di bawah permukaan Alfven, medan magnet terpancar langsung dari Matahari. Tetapi pada permukaan itu, dinamika angin matahari mengambil alih, menyeret medan magnet menjadi spiral.

"Pengukuran satelit cukup konsisten dengan model Parker Spiral, tetapi hanya pada satu titik pada satu waktu, sehingga Anda tidak akan pernah bisa membuat peta berskala besar secara simultan seperti yang bisa kami lakukan di laboratorium." Kata Peterson. "Pengukuran eksperimental kami mengkonfirmasi teori Parker tentang bagaimana ia dibuat oleh aliran plasma ini."

Para peneliti juga dapat mengidentifikasi sumber plasma "bersendawa," plasma kecil, ejeksi plasma berkala yang memicu angin matahari yang lambat. Dengan pemintalan plasma, mereka memeriksa medan magnet dan kecepatan plasma. Data mereka memetakan wilayah di mana plasma bergerak cukup cepat dan medan magnet cukup lemah sehingga plasma bisa putus dan mengeluarkan radial.

"Lontaran ini diamati oleh satelit, tetapi tidak ada yang tahu apa yang mendorong mereka," kata Peterson. "Kami akhirnya melihat sendawa yang sangat mirip dalam percobaan kami, dan mengidentifikasi bagaimana mereka berkembang."

Para peneliti menekankan bahwa eksperimen mereka yang terikat Bumi melengkapi, tetapi tidak menggantikan, misi satelit. Sebagai contoh, Parker Solar Probe, diluncurkan pada Agustus 2018, diperkirakan akan mencapai dan bahkan menurun di bawah permukaan Alfven. Ini akan memberikan pengukuran langsung angin matahari yang tidak pernah diperoleh sebelumnya.

"Pekerjaan kami menunjukkan bahwa percobaan di laboratorium juga bisa mendapatkan fisika dasar dari proses ini," kata Peterson. "Dan karena Bola Merah Besar sekarang didanai sebagai Fasilitas Pengguna Nasional, ia mengatakan kepada komunitas sains: Jika Anda ingin mempelajari fisika angin matahari, Anda dapat melakukannya di sini."

Studi ini didukung oleh NASA Earth and Space Sciences Heliophysics Division Fellowship. Fasilitas Big Red Ball dibangun dengan dukungan dari National Science Foundation dan sekarang dioperasikan sebagai Departemen Fasilitas Pengguna Nasional Energi.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.