Matahari adalah sebuah bintang, yaitu bola plasma panas
yang ditopang oleh gaya gravitasi. Di pusat Matahari, terjadi reaksi nuklir
(fusi) yang mengubah 4 atom hidrogen menjadi 1 atom helium. Reaksi fusi
tersebut, selain menghasilkan helium, juga menghasilkan energi dalam jumlah
melimpah (ingat persamaan terkenal oleh Einstein: E=mc2). Energi yang
dihasilkan, di pancarkan keluar melewati bagian-bagian Matahari, yaitu: zona
radiatif, zona konventif, dan bagian atmosfer Matahari, yang terdiri dari
fotosfer, kromosfer, dan korona. Dan Badai Matahari adalah peristiwa yang berkaitan dengan bagian
atmosfer Matahari tersebut.
Bagian terluar dari Matahari, yaitu korona, memiliki temperatur yang mencapai jutaan
kelvin. Dengan temparatur yang tinggi tersebut, materi yang berada di korona
Matahari memiliki energi kinetik yang besar. Tarikan gravitasi Matahari tidak
cukup kuat untuk mempertahankan materi korona yang memiliki energi kinetik yang
besar itu. Dan secara terus menerus, partikel bermuatan yang berasal dari
korona, akan lepas keluar angkasa. Aliran partikel ini dikenal dengan nama
angin matahari, yang terutama terdiri dari elektron dan proton dengan energi
sekitar 1 keV. Setiap tahunnya, sebanyak 1012 ton materi korona lepas menjadi
angin matahari, yang bergerak dengan kecepatan antara 200-700 km/s.
Berbeda dengan pusat Matahari yang relatif sederhana, bagian
atmosfer Matahari relatif lebih rumit. Karena di atmosfer Matahari ini, medan
magnetik Matahari berperan besar terhadap berbagai peristiwa yang terjadi di
dalamnya. Ada berbagai fenomena menarik diamati di atmosfer Matahari berkaitan
dengan medan magnetik Matahari, seperti bintik matahari (sun spot), ledakan
Matahari (solar flare), prominensa, dan pelontaran material korona (CME –
Coronal Mass Ejection). Hal-hal inilah yang berkaitan dengan badai matahari.
Jadi apa yang dimaksud dengan badai matahari?
Singkatnya, badai
matahari adalah kejadian / event dimana aktivitas Matahari
berinteraksi dengan medan magnetik Bumi. Badai matahari ini berkaitan langsung
dengan peristiwa solar flare dan CME. Kedua hal itulah yang menyebabkan
terjadinya badai matahari.
Atau ledakan
dahsyat di Matahari, mengirim milyaran ton material tak bermuatan, juga disebut
plasma, ke luar angkasa pada kecepatan lebih dari satu juta mil per jam. Awan
plasma membawa bidang magnetik yang kuat. Saat awan bermagnet itu mencapai Bumi
sehari atau tiga hari kemudian, sejumlah besar energinya terendapkan ke dalam
magnetosfir Bumi.
Normalnya, magnetosfir Bumi menangkis angin matahari yang merusak dan melindungi lingkungan. Namun demikian, badai matahari berpotensi mengganggu efek pelindung ini dan menghasilkan beberapa cuaca luar angkasa, yang dampaknya bisa merusak susunan luas sistem tehnologi, termasuk satelit operasi, komunikasi dan navigasi serta jaringan listrik.
Partikel energetik dari ledakan “flare” badai matahari pertama di tahun 2012 yang tergolong cukup kuat berskala M8-9 yang terjadi pada 23 Januari pukul 10.59 WIB telah mencapai bumi pada Selasa 24 Januari malam waktu Indonesia.
“Dampaknya
terhadap operasional satelit terasa hingga Rabu ini. Flare yang cukup kuat ini
adalah pertama kali sejak Mei 2005 atau sejak tujuh tahun lalu,” kata Deputi
Sains, Pengkajian, dan Informasi Kedirgantaraan Lembaga Penerbangan dan
Antariksa Nasional (Lapan), Prof Dr Thomas Djaludin di Jakarta, Rabu
(25/01/2012)
Apa yang dimaksud dengan “
Flare”?
Flare ini, menurut Profesor Riset Astronomi-Astrofisika itu, juga diikuti oleh CME (Coronal Mass Ejection), lontaran massa dari korona matahari, terutama proton dengan kecepatan tinggi, yakni sampai 1.400 km/detik atau kira-kira menjangkau jarak sepanjang Pulau Jawa hanya dalam waktu satu detik. CME terdeteksi wahana pemantau matahari SOHO pada posisi antara bumi-matahari berjarak 1.500.000 km dari bumi (sekitar 4 kali jarak bumi-bulan), ujarnya. Partikel bermuatan dari matahari itu tampak seperti hujan salju, yang berarti mengarah ke arah bumi dan disebut CME halo, karena tampak seperti melingkupi seluruh piringan matahari.
Atau ledakan di Matahari akibat terbukanya salah satu
kumparan medan magnet permukaan Matahari. Ledakan ini melepaskan partikel
berenergi tinggi dan radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang sinar-x dan
sinar gamma. Partikel berenergi tinggi yang dilepaskan oleh peristiwa solar
flare, jika mengarah ke Bumi, akan mencapai Bumi dalam waktu 1-2 hari.
Sedangkan radiasi elektromagnetik energi tingginya, akan mencapai Bumi dalam
waktu hanya sekitar 8 menit.
Lalu bagaimana dengan CME?
CME adalah pelepasan
material dari korona yang teramati sebagai letupan yang menyembur dari
permukaan Matahari. Dalam semburan material korona ini, sekitar 2×1011 – 4×1013
kilogram material dilontarkan dengan energi sebesar 1022 – 6×1024 joule.
Material ini dilontarkan dengan kecepatan mulai dari 20 km/s sampai 2000 km/s,
dengan rata-rata kecepatan 350 km/s. Untuk mencapai Bumi, dibutuhkan waktu 1-3
hari.
Matahari kita memiliki siklus keaktifan dengan periode
sekitar 11 tahun. Siklus keaktifan ini berkaitan dengan pembalikan kutub
magnetik di permukaan Matahari. Keaktifan Matahari ini bisa dilihat dari jumlah
bintik matahari yang teramati. Saat keaktifan Matahari mencapai maksimum, kita
akan mengamati bintik matahari dalam jumlah paling banyak di permukaan
Matahari. Dan pada saat keaktifan Matahari mencapai maksimum inilah, angin
matahari lebih ‘kencang’ dari biasanya dan partikel-partikel yang dipancarkan
juga lebih energetik. Dan peristiwa solar flare dan CME dalam skala besar juga
lebih dimungkinkan untuk terjadi. Dengan kata lain, saat keaktifan Matahari
mencapai maksimum, Bumi akan lebih banyak dipapar dengan partikel-partikel
bermuatan tinggi (lebih tinggi dari biasanya) dan radiasi elektromagnetik
energi tinggi.
Partikel-partikel bermuatan yang dipancarkan dari peristiwa
solar flare dan CME, saat mencapai Bumi, akan berinteraksi dengan medan
magnetik Bumi. Interaksi ini akan menyebabkan gangguan pada medan magnetik Bumi
buat sementara.
Saat partikel-partikel bermuatan dengan energi tinggi
mencapai Bumi, ia akan diarahkan oleh medan magnetik Bumi, untuk bergerak
sesuai dengan garis-garis medan magnetik Bumi, menuju ke arah kutub utara dan
kutub selatan magnetik Bumi. Saat partikel-partikel energetik tersebut
berbenturan dengan partikel udara dalam atmosfer Bumi, ia akan menyebabkan
partikel udara (terutama nitrogen) terionisasi. Bagi kita yang berada di
permukaan Bumi, yang kita amati adalah bentuk seperti tirai-tirai cahaya
warna-warni di langit, yang dikenal dengan nama aurora. Aurora ini bisa diamati
dari posisi lintang tinggi di sekitar kutub magnetik Bumi (utara dan selatan).
Aurora
Saat terjadi badai matahari, partikel-partikel energetik
tadi tidak hanya menghasilkan aurora yang indah yang bisa di amati di lintang
tinggi. Tapi bisa memberikan dampak yang relatif lebih besar dan lebih berbahaya.
Dampak yang dimaksud antara lain: gangguan pada jaringan listrik karena
transformator dalam jaringan listrik akan mengalami kelebihan muatan, gangguan
telekomunikasi (merusak satelit, menyebabkan black-out frekuensi HF radio,
dll), navigasi, dan menyebabkan korosi pada jaringan pipa bawah tanah.
Peristiwa gangguan besar yang disebabkan oleh badai
matahari, yang paling terkenal adalah peristiwa tahun 1859, peristiwa yang
dikenal dengan nama Carrington Event. Saat itu, jaringan komunikasi telegraf
masih relatif baru tapi sudah luas digunakan. Ketika terjadi badai Matahari
tahun 1859, jaringan telegraf seluruh Amerika dan Eropa mati total. Aurora yang
biasanya hanya bisa diamati di lintang tinggi, saat itu bahkan bisa diamati
sampai di equator.
Masih ada beberapa contoh peristiwa lain yang berkaitan
dengan badai matahari yang terjadi dalam abad ke-20 dan 21:
1. 13 maret 1989: Terjadi CME besar 4 hari sebelumnya. Badai
geomagnetik menghasilkan arus listrik induksi eksesif hingga ribuan ampere pada
sistem interkoneksi kelistrikan Ontario Hydro (Canada). Arus induksi eksesif
ini menyebabkan sejumlah trafo terbakar. Akibat dari terbakarnya trafo tsb,
jaringan listrik di seluruh Quebec (Canada) putus selama 9 jam. Guncangan
magnetik badai sekitar seperempat Carrington event, (sekitar 400 nT). Aurora
teramati sampai di Texas
2.Januari 1994 : 2 buah satelit komunikasi Anik milik Canada
rusak akibat digempur elektron-elektron energetik dari Matahari. Satu satelit
bisa segera pulih dalam waktu beberapa jam, namun satelit lainnya baru bisa
dipulihkan 6 bulan kemudian.
Total kerugian akibat lumpuhnya satelit ini disebut mencapai
US $ 50 – 70 juta.
3.November 2003 : Mengganggu kinerja instrumen WAAS berbasis
GPS milik FAA AS selama 30 jam.
4.Januari 2005: Berpotensi mengakibatkan black-out di
frekuensi HF radio pesawat, sehingga penerbangan United Airlines 26 terpaksa dialihkan
menghindari rute polar (kutub) yang biasa dilaluinya.
Bahaya
Badai Matahari
Badai Matahari juga
bisa berbahaya bagi makhluk hidup
secara biologi. Bahaya ini terutama bagi para astronot yang kebetulan
sedang berada di luar angkasa saat badai matahari terjadi. Bagi kita yang
berada di permukaan Bumi, kita relatif aman terlindungi oleh medan magnetik
Bumi. Pengaruh langsung dari badai matahari ini hanya dialami oleh
binatang-binatang yang peka terhadap medan magnetik Bumi. Karena badai matahari
mengganggu medan magnetik Bumi, maka binatang-binatang yang peka terhadap medan
magnetik akan secara langsung terimbas. Misalnya burung-burung, lumba-lumba,
dan paus, yang menggunakan medan magnetik Bumi untuk menentukan arah, untuk
sesaat ketika badai matahari terjadi, mereka akan kehilangan arah.
Saat ini, Matahari sedang
menuju puncak keaktifan dalam
siklusnya yang ke-24. Puncak
keaktifan Matahari ini diperkirakan terjadi sekitar tahun2011-2013. Saat puncak keaktifan
Matahari pada siklus ke-24 ini, diperkirakan tidak akan jauh berbeda dengan
saat puncak keaktifan pada siklus-siklus sebelumnya. Mungkin efeknya akan
sedikit lebih besar, tapi ada juga yang menduga akan terjadi hal yang
sebaliknya, justru lebih kecil efeknya. Yang manapun itu kasusnya, bisa
dikatakan semua ahli fisika matahari sepakat tidak mungkin terjadi peristiwa
besar yang akan membahayakan kehidupan di muka Bumi.
Berdasarkan pengetahuan kita saat ini, badai matahari hanya
akan memberikan ancaman bahaya yang rendah. Solar flare dan CME yang terjadi di
Matahari, tidak akan cukup untuk menyebabkan peristiwa seperti yang digambarkan
dalam beberapa film yang beredar belakangan ini. Beberapa bintang yang diamati
memang menunjukkan adanya peristiwa yang dikenal dengan istilah superflare,
yaitu flare seperti yang kita amati di Matahari tapi dengan intensitas yang
jauh lebih besar. Tapi peristiwa serupa diduga bukan peristiwa yang umum dan
diragukan bakal terjadi pada Matahari kita, setidaknya saat ini. Memang
peristiwa solar flare dan CME belum bisa diprediksi dengan baik untuk saat ini.
Tapi pengetahuan kita yang didapat dari pengamatan Matahari lewat berbagai
observatorium landas-bumi dan wahana antariksa yang terus menerus mengamati
Matahari, kita semakin mengerti berbagai peristiwa yang terjadi di Matahari.
Setidaknya untuk saat ini, kita bisa mengatakan dengan cukup yakin bahwa yang
digambarkan dalam film-film fiksi ilmiah tentang badai raksasa matahari, tidak
akan terjadi dalam waktu dekat.