Simulasi model menawarkan wawasan tentang sifat dasar medan magnet matahari.
Studi baru menunjukkan bahwa Matahari, seperti Bumi, memiliki pusaran kutub yang dipengaruhi oleh lingkungan magnetisnya. Memahami hal ini dapat meningkatkan prakiraan cuaca luar angkasa dan memandu waktu misi surya di masa depan.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Pusaran Kutub Matahari
Matahari, seperti Bumi, kemungkinan besar memiliki pusaran kutub yang berputar-putar, menurut penelitian baru yang dipimpin oleh Pusat Penelitian Atmosfer Nasional (NSF NCAR) dari Yayasan Sains Nasional AS. Namun, tidak seperti vortisitas atmosfer bumi, pembentukan dan evolusi vortisitas matahari ini dibentuk oleh medan magnet.
Diterbitkan hari ini (11 November) di Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional (PNAS), penelitian ini memiliki implikasi penting bagi pemahaman kita tentang perilaku magnetis Matahari dan siklus mataharinya. Wawasan ini dapat meningkatkan kemampuan kita untuk memprediksi peristiwa cuaca luar angkasa, yang terkadang mengganggu sistem berbasis Bumi. Temuan ini juga memberikan petunjuk tentang apa yang mungkin dilakukan misi masa depan di kutub Matahari, membantu menginformasikan waktu dan tujuan misi tersebut.
Misteri Dinamika Kutub Matahari
“Tidak ada yang bisa mengatakan dengan pasti apa yang terjadi di kutub surya,” kata ilmuwan senior NSF NCAR Mausumi Dikpati, yang memimpin studi baru tersebut. “Tetapi penelitian baru ini memberi kita gambaran menarik tentang apa yang mungkin kita temukan ketika kita bisa, untuk pertama kalinya, mengamati kutub surya.”
Penelitian ini didukung oleh NSF dan NASAmemanfaatkan sumber daya superkomputer pada sistem Cheyenne dan Derecho NSF NCAR.
Dalam simulasi yang dilakukan, cincin vortisitas kutub terbentuk pada garis lintang sekitar 55 derajat, setara dengan lingkaran Arktik Bumi. Setelah terbentuk, vortisitas tersebut mengarah ke kutub dalam bentuk cincin yang mengetatkan, melepaskan vortisitas saat lingkaran menutup, akhirnya hanya menyisakan sepasang vortisitas yang berbatasan langsung dengan kutub sebelum menghilang sama sekali pada suhu maksimum matahari. Jumlah pusaran yang terbentuk dan konfigurasinya saat bergerak menuju kutub berubah seiring dengan kekuatan siklus matahari. Kredit: UCAR
Membandingkan Pusaran Matahari dan Planet
Kemungkinan kehadiran semacam pusaran kutub di Matahari bukanlah hal yang mengejutkan. Formasi berputar ini berkembang dalam cairan yang mengelilingi benda berputar akibat gaya Coriolis, dan telah diamati di sebagian besar planet di tata surya kita. Di Bumi, pusaran berputar tinggi di atmosfer sekitar kutub utara dan selatan. Ketika vortisitas tersebut stabil, maka udara dingin akan tetap terkunci di kutub, namun ketika vortisitas tersebut melemah dan menjadi tidak stabil, maka vortisitas tersebut akan membiarkan udara dingin tersebut merembes ke arah khatulistiwa, sehingga menyebabkan semburan udara dingin di garis lintang tengah.
Misi Juno NASA menampilkan gambar pusaran kutub yang menakjubkan Jupitermenunjukkan delapan pusaran padat di sekitar kutub utara raksasa gas tersebut dan lima di sekitar kutub selatannya. Pusaran kutub menyala Saturnusdilihat oleh NASA Cassini pesawat ruang angkasa, berbentuk heksagonal di kutub utara dan lebih melingkar di selatan. Perbedaan-perbedaan ini memberi para ilmuwan petunjuk mengenai susunan dan dinamika atmosfer masing-masing planet.
Pusaran kutub juga telah diamati di Mars, Venus, Uranus, Neptunusdan bulannya Saturnus, Titan, jadi dalam beberapa hal, fakta bahwa Matahari (yang juga merupakan benda berputar yang dikelilingi oleh cairan) memiliki ciri-ciri seperti itu mungkin terlihat jelas. Namun Matahari juga secara fundamental berbeda dari planet dan bulan yang memiliki atmosfer: the plasma “fluida” yang mengelilingi Matahari bersifat magnetis.
Bagaimana magnetisme tersebut dapat mempengaruhi pembentukan dan evolusi pusaran kutub matahari – atau apakah pusaran tersebut terbentuk – masih menjadi misteri karena umat manusia belum pernah mengirimkan misi ke luar angkasa yang dapat mengamati kutub Matahari. Faktanya, pengamatan kita terhadap Matahari terbatas pada pandangan wajah Matahari yang mengarah ke Bumi dan hanya memberikan petunjuk tentang apa yang mungkin terjadi di kutub.
Cincin Pusaran yang Terikat dengan Siklus Matahari
Karena kita belum pernah mengamati kutub Matahari, tim sains mengandalkan model komputer untuk mengisi kekosongan tentang seperti apa bentuk pusaran kutub matahari. Apa yang mereka temukan adalah bahwa Matahari kemungkinan besar memang memiliki pola pusaran kutub unik yang berkembang seiring dengan berkembangnya siklus matahari dan bergantung pada kekuatan siklus tertentu.
Dalam simulasi tersebut, sebuah cincin pusaran kutub terbentuk di sekitar garis lintang 55 derajat – setara dengan lingkaran Arktik Bumi – pada saat yang sama dimulainya fenomena yang disebut “perburuan ke kutub”. Pada maksimum setiap siklus matahari, medan magnet di kutub Matahari menghilang dan digantikan dengan medan magnet yang polaritasnya berlawanan. Flip-flop ini diawali dengan “terburu-buru ke kutub” ketika medan dengan polaritas yang berlawanan mulai bergerak dari sekitar 55 derajat lintang ke arah kutub.
Setelah terbentuk, vortisitas tersebut mengarah ke kutub dalam bentuk cincin yang mengetatkan, melepaskan vortisitas saat lingkaran menutup, akhirnya hanya menyisakan sepasang vortisitas yang berbatasan langsung dengan kutub sebelum menghilang sama sekali pada suhu maksimum matahari. Jumlah pusaran yang terbentuk dan konfigurasinya saat bergerak menuju kutub berubah seiring dengan kekuatan siklus matahari.
Simulasi ini menawarkan potongan teka-teki yang hilang tentang bagaimana perilaku medan magnet Matahari di dekat kutub dan dapat membantu menjawab beberapa pertanyaan mendasar tentang siklus matahari Matahari. Misalnya saja, di masa lalu banyak ilmuwan yang menggunakan kekuatan medan magnet yang “mengalir ke kutub” sebagai gambaran seberapa kuat kemungkinan siklus matahari yang akan datang. Namun mekanisme bagaimana hal-hal tersebut dapat berhubungan, jika memang ada, masih belum jelas.
Misi dan Pengamatan Tenaga Surya di Masa Depan
Simulasi ini juga menawarkan informasi yang dapat digunakan untuk merencanakan misi pengamatan Matahari di masa depan. Hasilnya menunjukkan bahwa beberapa bentuk vortisitas kutub dapat diamati pada seluruh bagian siklus matahari kecuali pada saat matahari maksimum.
“Anda bisa meluncurkan misi surya, dan misi tersebut bisa tiba untuk mengamati kutub pada waktu yang salah,” kata Scott McIntosh, wakil presiden operasi luar angkasa untuk Lynker dan salah satu penulis makalah tersebut.
Solar Orbiter, misi kerja sama antara NASA dan Badan Antariksa Eropabisa memberi para peneliti pandangan sekilas pertama tentang kutub matahari, tetapi pandangan pertama akan mendekati titik maksimum matahari. Para penulis mencatat bahwa misi yang dirancang untuk mengamati kutub dan memberi para peneliti berbagai sudut pandang simultan terhadap Matahari dapat membantu mereka menjawab banyak pertanyaan lama tentang medan magnet Matahari.
“Batas konseptual kami saat ini adalah kami beroperasi hanya dengan satu sudut pandang,” kata McIntosh. “Untuk mencapai kemajuan yang signifikan, kita harus memiliki observasi yang diperlukan untuk menguji hipotesis kita dan memastikan apakah simulasi seperti ini benar.”
Referensi: “Mekanisme Magnetohidrodinamik Pembentukan Pusaran Kutub Matahari” oleh M. Dikpati, B. Raphaldini, SW McIntosh, M. Korsos, GA Guerrero dan PA Gilman, 11 November 2024, Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional.
Materi ini didasarkan pada penelitian yang didukung oleh NSF National Center for Atmospheric Research, sebuah fasilitas besar yang disponsori oleh US National Science Foundation dan dikelola oleh University Corporation for Atmospheric Research. Pendapat, temuan dan kesimpulan atau rekomendasi apa pun yang diungkapkan dalam materi ini tidak mencerminkan pandangan NSF.
RakyatPos.ID Network
