Fenomena Fisika

Apa Itu Aurora ?

Di belahan bumi Utara terutama Alaska, seringkali langit malam yang gelap tiba-tiba menjadi terang-benderang. Warnanya biasanya hijau, merah, biru atau lembayung. Orang-orang kuno menghubung-hubungkan munculnya fenomena alam itu dengan penyakit dan peperangan. Aurora berwarna merah terang pernah dianggap sebagai “kolam darah” para pejuang yang gugur dalam peperangan.  di North Country, Inggris, aurora dikenal sebagai “lembing terbakar”.  Sebelum revolusi perancis meletus, sebuah aurora muncul. Penduduk Skotlandia dan Inggris mengaku mendengar suara pertempuran dan melihat peperangan di angkasa. Pada tanggal 24 Februari 1716, berbarengan dengan kematian James Ratcliffe, Earl Derwentwaterterakhir, muncul aurora berwarna merah terang dan bergerak cepat di langit. Sejak saat itu aurora itu dikenal sebagai “Cahaya Lord Derwenwater”.

Di masa lalu, aurora dipercaya dapat meramalkan cuaca, meskipun kebenarannya kadang-kadang berlawanan. Di Labrador, aurora merupakan pertanda cuaca yang baik, sedangkan di Greenland dianggap sebagai tanda datangnya angin selatan dan badai. Di Norwegia Utara, aurora sering dihubung-hubungkan dengan cuaca dingin.

Aurora adalah cahaya yang tercipta di udara. Cahayanya yang gemerlapan disebabkan oleh atom-atom dam molekul yang bertumbukan dengan partikel-partikel bermuatan, terutama elektron dan proton yang berasal dari matahari.  Partikel-partikel tersebut terlempar dari matahari dengan kecepatan lebih dari 500 mil per detik dan terhisap medan magnet bumi di sekitar kutub Utara dan Selatan. Warna-warna yang dihasilkan disebabkan benturan partikel dan molekul atau atom yang berbeda. Misalnya, aurora hijau terbentuk oleh benturan partikel elektron dengan molekul nitrogen. Aurora merah terjadi akibat benturan antara partikel elektron dan atom oksigen.

Sebenarnya ada dua jenis aurora. Aurora borealis terlihat di belahan bumi Utara, sedangkan Aurora australis terlihat di belahan bumi Selatan. Aurora sebenarnya bisa dijumpai di setiap bagian langit. Tetapi seringkali nampak terlalu pucat untuk terlihat dengan jelas kecuali di daerah-daerah di dekat Kutub Utara dan Selatan.

Istilah aurora borealis pertama kali digunakan oleh Galileo Galilei pada tahun 1619. Galilei sudah lama mempelajari cahaya-cahaya yang menakjubkan tersebut. Sayang sekali ia tidak dapat bekerja dengan leluasa. Saat itu, pihak Gereja Roma sangat membatasi ruang geraknya. Maklum, Galilei dianggap berseberangan dengan doktrin gereja yang sudah dianut selama ratusan tahun lamanya yang menyatakan bahwa bumi adalah pusat alam semesta. Galileo terpaksa menyamarkan tulisan-tulisannya dengan meminjam nama muridnya, Mario Guiducci. Tetapi pendapatnya tentang aurora masih kurang pas. Menurutnya, aurora disebabkan oleh pantulan sinar matahari pada lapisan atmosfer atas.

Aurora dapat terlihat hingga tengah malam. Pada saat itu, cahayanya terlihat turun. Beberapa saat kemudian, pita-pita cahaya yang melengkung muncul di atas cahaya, dan sinar mulai bergerak menuju bagian tengah langit. Cahaya ini semakin benderang. Pada intensitas penuh, aurora menutup seluruh angkasa seperti kelambu cahaya yang tertiup angin. Kadang-kadang cahaya ini muncul kurang dari jarak 500 mil di atas permukaan bumi dan kadang-kadang lebih dari 600 mil. Aurora terlihat paling terang saat terjadi  badai magnetik. Aura paling sering terlihat pada saat aktivitas titik matahari yang terbesar. Aurora borealis paling sering disaksikan di Fairbanks, Alaska, dan beberapa lokasi di Kanada Timur, Islandia dan Skandinavia Utara. Aurora australis paling jarang terlihat. Maklum, aurora ini biasanya justru terlihat terang di daerah yang jarang penduduknya. Aurora australis biasanya sering terlihat di Australia pada siklus 11 tahun aktivitas titik matahari. Titik-titik matahari maksimum berlangsung pada tahun 2000. Aurora Australis paling sering terlihat di Tasmania. Aurora ini pertama kali dikenal para ilmuwan Eropa pada abad ke-18, tetapi telah dikenal oleh kaum Aborigin dan Maori sejak tujuh ratus tahun yang lalu.

Selain lokasi, cuaca dan polusi cahaya juga mempengaruhi kualitas aurora. Di Alaska, waktu terbaik untuk melihat aurora adalah pada bulan-bulan Maret dan September hingga Oktober akhir. Saat itu langit dalam keadaan gelap dan cuacanya sangat cerah. Saat musim panas, langit malam tidak terlalu gelap. Sebaliknya pada musim dingin, udara menjadi terlalu dingin sehingga mengganggu kenyamanan orang-orang yang ingin mengamatinya.

Aurora muncul dalam berbagai bentuk yang berbeda. Penampakannya berubah-ubah tergantung pada panjangnya malam. Tahap paling indah adalah pada tengah malam. Aurora juga membentuk pita-pita  cahaya dengan berbagai warna, biasanya berwarna hijau, kuning, biru atau merah tua.

Menurut Syun Akasofu, bagian penting lainnya dari mekanisme aurora adalah “angin matahari”, yaitu sebuah aliran partikel yang keluar dari matahari. Akasofu dari Alaska Geophysical Institute, adalah orang yang sangat berperan dalam meneliti aurora. "Angin matahari menggerakkan sejumlah besar listrik di atmosfer (Sabuk Van Allen). Energi ini akan mempercepat partikel ke atmosfer bagian atas yang kemudian akan bertabrakkan dengan berbagai gas. Hasilnya adalah warna-warna di angkasa yang bergerak-gerak", ucapnya. Tekanan listrik mengeluarkan molekul gas menjadi keadaan energi yang lebih tinggi, yang mengakibatkan lepasnya foton. Warna tergantung pada frekuensi tumbukkan antara partikel-partikel dan gas-gas. Mekanisme ini hampir sama dengan nyala lampu berpendar atau lampu neon.

Read More

Fenomena Fisika

Pertanyaan Sederhana yang Mungkin Sulit Dijawab

Banyak fenomena menarik yang terjadi di alam, menyimpan “misteri” tanda kebesaran Tuhan Yang Maha Esa. Pertanyaan-pertanyaan muncul sebagai langkah awal untuk menguak ”misteri” tersebut. Pertanyaan yang sederhana diajukan oleh orang sekitar kita tentang fenomena alam mungkin akan sulit kita jawab. Berikut penjelasan fenomena-fenomena alam yang diperoleh dari beberapa sumber. Semoga bermanfaat.

1. Mengapa langit biru?

Sinar matahari yang menerangi langit siang berwarna putih yang “terbuat” dari warna pelangi.Debu dan partikel-partikel udara lain di udara mengurai cahaya dari matahari dan biru keluar paling kuat. Delapan foton cahaya biru muncul untuk setiap satu merah (cahaya biru yang memancar keluar dari molekul delapan kali lebih terang daripada cahaya merah). Langit tidak “murni” biru, karena warna-warna lain juga mencapai ke mata kita tetapi warna yang lain “ditenggelamkan” oleh warna biru.

2. Mengapa warna api biasanya orange?

Warna api tergantung dari suhu. Warna biru meanandakan suhu yang sangat tinggi. Api memerlukan oksigen. Ketika lilin terbakar, bagian tengah api,dekat dasarnya, tidak mendapatkan banyak oksigen. Jadi tampak gelap. Tetapi bagian luar dan puncak api mendapat banyak udara, di bagian ini api menyala terang. Saat sumbu terbakar dan lilih meleleh dan mendesis, karbon-serpihan lilin yang terbakar hangus dan berterbangan. Serpihan kecil karbon ini sangat panas, sehingga nyala api berwarna orange.

3. Mengapa bintang berkelap-kelip?

Bintang sebenarnya tidak berkelap-kelip. Bintang kelihatan berkelap-kelip apabila dilihat dari jarak jauh dan ketika cahayanya harus melewati udara dalam perjalananya ke mata kita. Saat sinar bintang melewati udara rapat kemudian udara tipis maka bintang tampak berkelap-kelip.

4. Dari mana datangnya pelangi?

Resep pelangi: butir-butir air di udara, cahaya, dan seseorang untuk melihatnya. Matahari harus “rendah” dilangit (sedikit di bawah garis cakrawala), anda berdiri membelakangi matahari memandang ke arah di mana hujan turun atau hujan baru turun. Seberkas sinar matahari menembus pusat tetesan air hujan kemudian sinar matahari dibiaskan oleh tetesan air hujan akibatnya sinar putih mendadak terpecah menjadi berkas-berkas warna yang cantik (pelangi).

5. Mengapa gelembung bulat?

Gelembung bulat karena tegangan permukaan menyebabkan lapisan cairan menarik diri ke bentuk yang mungkin paling kompak (stabil). Bentuk kompak di alam adalah bola. Jadi udara di dalam ditahan oleh gaya yang sama di sekeliling gelembung (sampai gelembung tidak pecah).

6. Bagaimana cara magnet menarik?

Magnet bisa menarik karena atom-atom dalam kelompok yang disebut domain magnetik (pertikel elementer) memiliki medan magnet dan menghadap ke arah yang sama. Jadi setiap domain seperti magnet kecil. Medan magnet tersebut disebabkan oleh arus listrik elektron-elektron yang bergerak mengorbit nukleus atom.

7. Bagaimana embun terjadi?

Embun terbentuk ketika udara yang berada di dekat permukaan tanah menjadi dingin mendekati titik dimana udara tidak dapat lagi menahan semua uap air. Kelebihan uap air itu kemudian berubah menjadi embun di atas benda-benda di dekat tanah. Sepanjang hari benda-benda menyerap panas dari matahari. Sedangkan di malam hari benda-benda kehilangan panas tersebut melalui suatu proses yang disebut radiasi termal. Ketika benda-benda di dekat tanah menjadi dingin, suhu udara disekitarnya juga menjadi berkurang. Udara yang lebih dingin tidak dapat menahan uap air sebanyak udara yang lebih hangat. Jika suhu udara bertambah semakin dingin, maka akhirnya akan mencapai titik embun. Titik embun adalah suhu dimana udara masih sanggup menahan uap air sebanyak mungkin. Bila suhu udara semakin bertambah dingin, sebagian uap air akan mengembun di atas permukaan benda yang terdekat.

8. Mata terlihat merah hasil foto kamera

Cahaya blitz dari kamera masuk ke mata dan difokuskan ke retina yang terdapat banyak pembuluh darah. Tiba di retina, bayangan sinar tadi dibuat bayangan oleh kamera di film. Dan ketika film di cetak, warna merah retina akan muncul di foto mata, sehingga mata terlihat berwarna merah.

9. Bagaimana kabut terbentuk?

Pada umumnya, kabut terbentuk ketika udara yang jenuh akan uap air didinginkan di bawah titik bekunya. Jika udara berada di atas daerah perindustrian, udara itu mungkin juga mengandung asap yang bercampur kabut membentuk kabut berasap, campuran yang mencekik dan pedas yang menyebabkan orang terbatuk. Di kota-kota besar, asap pembuangan mobil dan polutan lainnya mengandung hidrokarbon dan oksida-oksida nitrogen yang dirubah menjadi kabut berasap fotokimia oleh sinar matahari. Ozon dapat terbentuk di dalam kabut berasap ini menambah racun lainnya di dalam udara. Kabut berasap ini mengiritasikan mata dan merusak paru-paru. Seperti hujan asam, kabut berasap dapat dicegah dengan mengehentikan pencemaran atmosfer.

10. Mengapa kita tidak boleh melihat gerhana matahari dengan mata telanjang?

Pada saat kita menatap matahari ketika bagian matahari tertutup bulan, cahayanya tidak terlalu menyilaukan sehingga otak tidak memerintahkan pupil mata untuk mengecil. Akibatnya cahaya matahari yang kurang menyilaukan (tetapi tetap berbahaya) itu masuk dengan leluasa ke mata sampai ke retina. Bagian retina yang menerima cahaya matahari ini akan terbakar, tetapi karena retina tidak punya syaraf rasa sakit, kita tidak akan terasa apa-apa. Gangguan penglihatan baru mulai terjadi beberapa menit atau jam sesudah melihat gerhana.

11. Mengapa mobil tangki bensin selalu menyeret seuntai rantai besi?

Sewaktu truk melaju bensin akan terguncang, bebenturan dan bergesekan antara bensin dan dinding tangki. Ini dapat menyebabkan tangki bensin bermuatan listrik dan lama kelamaan akan terkumpul. Waktu berjalan debu akan melekat pada permukaan truk. Kalau debu itu tertumpuk terlalu banyak, dapat menimbulkan percikan bunga api. Ini sangat membahayakan terutama ketika bensin dituang. Untuk mencegah bahaya ini dengan menghantarkan muatan listrik yang timbul dalam tangki bensin maupun debu yang melekat pada permukaan truk itu ke tanah. Rantai yang diseret di belakang truk berfungsi untuk mengalirkan muatan-muatan listrik tersebut ke tanah.

12. Bagaimana gitar listrik dapat menghasilkan bunyi

Bagian gitar listrik yang menghasilkan bunyi adalah batang mendatar yang berisi magnet-magnet batang yang dililit kumparan kawat (disebut juga pickup). Senar gitar terbuat dari logam. Ketika bergetar, senar memotong garis medan magnet dan menghasilkan perubahan fluks magnetik dari magnet batang. Perubahan fluks ini menghasilkan arus listrik pada kumparan dan akan dikuatkan oleh ampliflier sehingga terdengar bunyi.

Read More