BADAI MATAHARI

Struktur Matahari

Keterangan:

    1.    Inti

    2.    Zona Radiatif

    3.    Zona Konvektif

    4.    Fotosfer

    5.    Kromosfer

    6.    Korona

    7.    Bintik Matahari

    8.    Prominensa

Sebelum membicarakan tentang badai matahari, kita akan melihat sekilas tentang Matahari. Matahari adalah sebuah bintang, yaitu bola plasma panas yang ditopang oleh gaya gravitasi. Di pusat Matahari (nomor 1), 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 (nomor 2), zona konventif (nomor 3), dan bagian atmosfer Matahari, yang terdiri dari fotosfer (nomor 4), kromosfer (nomor 5), dan korona (nomor 6). 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 (sunspot), ledakan Matahari (solar flare), prominensa, dan pelontaran material korona (CME – Coronal Mass Ejection). Hal-hal inilah yang berkaitan dengan badai matahari.

A.   Pengertian Badai Matahari

Badai matahari adalah siklus kegiatan peledakan dahsyat dari massa puncak kegiatan bintik matahari (sunspot). Sunspot tampak gelap di fotosfer (bagian permukaan matahari yang tampak) karena mempunyai temperatur lebih rendah daripada sekelilingnya. Para ahli percaya bahwa sunspot dibangkitkan oleh medan magnetik yang sangat besar yang berasal dari lapisan tachocline di dalam matahari. Medan magnetik itu terbentuk akibat aliran ion dan elektron. Medan magnet pada sunspot menghalangi transfer energi secara konveksi dari bagian dalam matahari. Karena kuatnya medan magnet, badai matahari akan berhembus dari daerah sunspot tersebut. Semakin banyak sunspot di matahari, semakin besar pula potensi terjadinya badai matahari.

B.   Jenis-jenis Badai Matahari

Ada dua jenis badai matahari, yaitu Solar Flare dan Coronal Mass Ejection (CME).

1.      Solar Flare

Solar flare adalah 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.

2.      Coronal Mass Ejection (CME)

CME adalah pelepasan material dari korona yang teramati sebagai letupan yang menyembur dari permukaan Matahari. Dalam semburan material korona ini, sekitar 2×10¹¹ sampai 4×10¹³ Kg material dilontarkan dengan energi sebesar 10²² sampai 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 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. Siklus pertama terjadi pada rentang waktu 1755-1766. Tahun 2000 lalu, aktivitas matahari berada pada puncak siklus ke-23 yang ditandai dengan munculnya badai matahari. Puncak siklus matahari ke-24 diprediksi akan terjadi pada tahun 2012-2013 dan berpotensi terjadi badai matahari.

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).

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.

C.   Dampak Badai Matahari

        Dampak dari badai Matahati 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.

Badai Matahari yang pertama kali tercatat dalam pustaka astronomi adalah pada tanggal 1 September 1859. Dua peneliti, Richard C. Carrington dan Richard Hodgson yang sedang mengobservasi bintik Matahari melalui teleskop di tempat terpisah, mengamati badai Matahari yang terlihat sebagai cahaya putih besar di sekeliling Matahari. Kejadian ini disebut Carrington Event dan menyebabkan lumpuhnya jaringan telegraf transatlantik antara Amerika dan Eropa. 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.

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.

D.   Antisipasi Badai Matahari

Antisipasi badai Matahari bisa ditangani oleh semua pihak, baik secara Global, Nasional, hingga individu. Di tingkat global, observatorium antariksa seperti SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) dan GOES (Geostationary Operational Environment Satellite) telah diluncurkan. Pesawat SOHO ditempatkan pada titik Lagrange 1, yaitu titik paling stabil di antara bumi-matahari sejauh 1,5 juta kilometer dari bumi. Pesawat ini dapat memberikan informasi lebih dini dan akurat sebelum badai Matahari terjadi.

Di tingkat Nasional, LAPAN (Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional) membangun Pusat Sistem Pemantau Cuaca Antariksa Terpadu di pusat Pemanfaatan Sains Antariksa LAPAN, Bandung. Obyek yang dipantau yaitu lapisan ionosfer, geomagnetik, dan gelombang radio. Sistem yang beroperasi penuh pada Januari 2009 ini sebagai langkah antisipasi badai Matahari. LAPAN akan menghubungi pihak-pihak yang mungkin terkena dampak dari badai Matahari. Pihak-pihak yang dimaksud yaitu TNI, Dephankam, Dephub, PLN, Depkominfo, dan Pemda.

Sebagai langkah antisipasi dari individu, dapat dilakukan langkah seperti mempersiapkan uang tunai (cash) karena ATM mungkin tidak bisa digunakan. Langkah lainnya, dengan membatasi bepergian melalui jalur udara dan laut. Jika tiba-tiba keberangkatan pesawat atau kapal ditunda karena navigasi terganggu, tidak perlu repot mencari cara untuk bepergian. Selain itu, bisa dengan mempersiapkan penerangan alternatif, menyimpan persediaan air, dan membatasi penggunaan barang-barang elektronik selama badai Matahari berlangsung.

Kesimpulan

Badai Matahari adalah siklus kegiatan peledakan dahsyat dari masa puncak kegiatan bintik Matahari (sunspot). Punjak badai Matahari terjadi mengikuti siklus keaktifan Matahari yaitu 11 tahun. Badai Matahari terjadi karena banyaknya bintik hitam (sunspot) yang mengandung pertikel-partikel bermuatan yang berenergi tinggi. Semakin banyak bintik hitam pada fotosfer, akan semakin tinggi pula tingkat peledakan Matahari. Untuk mengantisipasi hal tersebut, pesawat-pesawat yang digunakan untuk memberikan informasi lebih dini dan akurat sebelum badai Matahari terjadi, diluncurkan di titik paling stabil di antara bumi-matahari.