Medan magnet Matahari akan segera berbalik

 (space.com)
2 poin oleh GN⁺ 2024-06-15 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • Pembalikan polaritas medan magnet Matahari adalah peristiwa yang menandai pertengahan fase maksimum dalam siklus Matahari sekitar 11 tahunan, dan setelah itu aktivitas mulai bergerak menuju fase minimum
  • Saat ini, maksimum Matahari diperkirakan terjadi antara akhir 2024 hingga awal 2026, dan pada periode ini medan magnet Matahari menjadi sangat kompleks hingga batas antara kutub utara dan selatan menjadi kabur
  • Pembalikan berlangsung ketika medan magnet dari bintik matahari dan wilayah aktif bergerak ke daerah kutub, tetapi mengapa hal ini berujung pada peralihan polaritas secara keseluruhan masih belum sepenuhnya dijelaskan
  • Pembalikan medan magnet tidak terjadi dalam sekejap dan biasanya berlangsung selama 1–2 tahun; medan magnet kutub utara pada siklus Matahari 24 bahkan membutuhkan hampir 5 tahun
  • Perubahan kali ini bukanlah peristiwa apokaliptik; meski dapat muncul bersamaan dengan cuaca antariksa yang kuat, itu bukan penyebab langsungnya dan justru dapat membantu perlindungan dari sinar kosmik galaksi

Posisi pembalikan medan magnet dalam siklus Matahari

  • Matahari segera akan memasuki titik transisi penting yang disebut pembalikan medan magnet
  • Pembalikan ini adalah tahap penting dalam siklus Matahari yang berlangsung sekitar 11 tahun
    • Perubahan polaritas menandakan bahwa Matahari telah mencapai pertengahan fase maksimum Matahari
    • Setelah itu, aktivitas Matahari mulai bertransisi menuju minimum Matahari
  • Medan magnet Matahari terakhir kali berbalik pada akhir 2013
  • Berdasarkan prediksi saat ini, maksimum Matahari diperkirakan terjadi antara akhir 2024 hingga awal 2026

Siklus Matahari 11 tahun dan siklus Hale 22 tahun

  • Siklus aktivitas Matahari sekitar 11 tahun didorong oleh medan magnet Matahari, dan diukur melalui frekuensi serta intensitas bintik matahari di permukaannya
  • Ada pula siklus magnetik yang lebih panjang, yaitu siklus Hale sekitar 22 tahun
    • Dalam periode ini, medan magnet Matahari berbalik sekali lalu kembali ke keadaan semula
  • Pada minimum Matahari, medan magnetnya menyerupai dipol seperti Bumi, dengan satu kutub utara dan satu kutub selatan
  • Semakin mendekati maksimum, medan magnet menjadi kompleks tanpa pemisahan kutub utara dan selatan yang jelas
  • Setelah maksimum berlalu dan minimum tercapai, Matahari kembali ke keadaan dipol, tetapi dengan polaritas yang sudah terbalik

Arah pembalikan kali ini

  • Perubahan polaritas yang akan datang berarti di belahan utara medan magnet utara akan berubah menjadi medan magnet selatan, dan di belahan selatan berlaku sebaliknya
  • Setelah perubahan ini, arah medan magnet Matahari akan menjadi mirip dengan Bumi
    • Bumi juga memiliki medan magnet yang mengarah ke selatan di belahan utara

Bagaimana bintik matahari dan wilayah aktif mendorong pembalikan

  • Pembalikan didorong oleh bintik matahari, yakni wilayah aktivitas magnetik kompleks di permukaan Matahari
  • Bintik matahari dapat memicu peristiwa besar Matahari seperti suar Matahari dan lontaran massa korona (CME)
  • Bintik matahari yang muncul dekat ekuator Matahari sejalan dengan arah medan magnet yang sudah ada
  • Bintik matahari yang terbentuk lebih dekat ke daerah kutub sejalan dengan arah magnet baru yang masuk
    • Aturan ini dikenal sebagai hukum Hale
  • Medan magnet yang berasal dari wilayah aktif bergerak menuju daerah kutub dan pada akhirnya memicu pembalikan

Mekanisme yang masih belum terpecahkan

  • Alasan pasti yang menyebabkan pembalikan polaritas masih belum diketahui
  • Fisikawan Matahari dari Stanford University, Phil Scherrer, menilai bahwa hingga kini masih belum ada model matematika yang konsisten secara internal untuk menjelaskan keseluruhan siklus Matahari
  • Pertanyaan kuncinya berkaitan dengan dari mana medan magnet itu berasal
    • apakah akan terbentuk banyak bintik matahari
    • apakah bintik matahari akan berkontribusi pada medan magnet kutub
    • apakah pengaruh bintik matahari akan saling meniadakan secara lokal
  • Todd Hoeksema juga menilai bahwa hingga kini belum ada cara untuk menjawab pertanyaan tersebut

Pembalikan bukan momen sesaat, melainkan transisi panjang

  • Tidak ada satu “momen” tertentu dalam pembalikan medan magnet Matahari
  • Transisi ini adalah perubahan bertahap yang berlangsung sepanjang siklus Matahari 11 tahun
    • berubah dari keadaan dipol menjadi keadaan medan magnet yang kompleks
    • lalu kembali ke keadaan dipol dengan polaritas terbalik
  • Secara umum, pembalikan penuh membutuhkan waktu 1–2 tahun
  • Lamanya dapat sangat bervariasi
    • Menurut National Solar Observatory, medan magnet kutub utara pada siklus Matahari 24 yang berakhir pada Desember 2019 membutuhkan hampir 5 tahun untuk berbalik
  • Karena perubahan berlangsung sangat bertahap, sulit merasakan momen pembalikan dari Bumi
  • Fenomena ini bukan tanda kiamat

Dampaknya pada Bumi dan cuaca antariksa

  • Belakangan ini Matahari sangat aktif hingga beberapa kali melepaskan suar Matahari kuat dan CME
  • Aktivitas ini memicu badai geomagnetik yang kuat di Bumi dan menghasilkan aurora yang mengesankan
  • Namun, meningkatnya intensitas cuaca antariksa bukanlah penyebab langsung pembalikan medan magnet
    • Kedua fenomena ini cenderung muncul bersamaan
  • Cuaca antariksa biasanya paling kuat saat maksimum Matahari
    • Pada saat itu medan magnet Matahari juga berada dalam kondisi paling kompleks

Efek perlindungan terhadap sinar kosmik galaksi

  • Perubahan medan magnet juga memiliki efek samping kecil namun umumnya bermanfaat
  • Perubahan ini dapat membantu melindungi Bumi dengan lebih baik dari sinar kosmik galaksi
    • Sinar kosmik galaksi adalah partikel subatom berenergi tinggi yang bergerak hampir secepat cahaya
    • Sinar kosmik dapat merusak wahana antariksa dan membahayakan astronot di orbit yang berada di luar perlindungan atmosfer Bumi
  • Saat medan magnet Matahari berubah, lembar arus yang membentang miliaran mil ke luar dari ekuator Matahari menjadi sangat berombak
  • Lembar arus yang melengkung seperti ini berfungsi sebagai penghalang yang lebih baik terhadap sinar kosmik galaksi

Prediksi kekuatan siklus Matahari berikutnya

  • Para ilmuwan akan mengamati berapa lama pembalikan medan magnet Matahari berlangsung dan seberapa cepat struktur dipolnya pulih
  • Jika medan magnet kembali ke keadaan dipol dalam beberapa tahun ke depan, siklus 11 tahun berikutnya diperkirakan akan relatif aktif
  • Jika pemulihannya lambat, siklus berikutnya diperkirakan akan relatif lemah seperti siklus Matahari 24 sebelumnya

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2024-06-15
Opini Hacker News
  • Menariknya, fenomena ini terjadi setiap 11 tahun, dan ada siklus yang lebih panjang, dua kali lipatnya yaitu 22 tahun, yang disebut Hale cycle
    Medan magnet Matahari berubah dari keadaan dipol yang secara umum arah kutubnya sejajar dengan Bumi, menjadi arah medan magnet yang berlawanan dan jauh lebih tidak teratur
    Saya belum banyak melihat dampak langsungnya terhadap Bumi; yang saya tahu sebelumnya hanya bahwa bintik Matahari kadang-kadang menghasilkan lontaran massa korona ke arah Bumi. Belakangan tampaknya ada beberapa kejadian akibat dampak itu juga, tetapi tidak terlalu parah
    • Apakah ini berkaitan dengan siklus bintik Matahari 11 tahun, atau hanya kebetulan?
    • Sejauh yang saya pahami, Hale cycle adalah pembalikan 360° yang selesai melalui dua kali pembalikan 180°
      Jadi siklus 11 tahun pada dasarnya bergerak dari keadaan dipol menjadi tidak teratur lalu kembali ke keadaan dipol, tetapi kali ini kutub utara magnetnya mengarah ke arah sebaliknya. Pada siklus 11 tahun berikutnya, kutub utara magnet kembali mengarah “ke atas” seperti semula
    • Terutama berdampak pada pembentukan awan
      https://home.web.cern.ch/news/news/physics/cloud-discovers-n...
  • Ada tren jangka panjang yang lebih menarik tetapi jarang dibicarakan: beberapa siklus Matahari terakhir secara umum berintensitas rendah. Bahkan pada masa maksimum, aktivitas dan jumlah bintik Mataharinya lebih sedikit
    http://solen.info/solar/images/comparison_recent_cycles.png
    Sayang sekali grafik ini tidak menunjukkan masa yang lebih jauh ke belakang, sehingga kita bisa melihat apakah ada siklus yang lebih besar. Sekilas, siklus kali ini tampak sedikit pulih dibanding siklus sebelumnya
    • Saya ingat beberapa tahun lalu membaca tulisan yang mengatakan Matahari sedang memasuki siklus Grand Solar Minimum, mirip dengan Maunder minimum, dan bisa berdampak seperti pendinginan global
      Saya tidak begitu tahu apakah setelah itu ada penelitian atau spekulasi tambahan
    • Di situs yang sama ada grafik yang mengumpulkan semua siklus yang teramati
      http://www.solen.info/solar/cycles1_to_present.html
  • Berdasarkan thread HN sebelumnya, saya kira sebulan lalu sudah saatnya terjadi peristiwa setingkat Carrington event (https://news.ycombinator.com/item?id=40321821)
    Apakah fenomena magnetik astronomis kali ini juga akan menjadi ancaman bagi peradaban teknologi seperti yang kita kenal?
    • Bisa saja. Carrington event 2–4 kali lebih kuat daripada kejadian bulan lalu, tetapi sebaliknya sistem kelistrikan sekarang tampaknya jauh lebih tangguh dibanding dulu
  • Meski sudah membaca artikel aslinya, saya masih kurang paham: apakah ini berarti Matahari saat ini berada pada solar maximum? Dan apakah itu juga berarti aurora bisa muncul lebih sering dan lebih kuat?
  • Ini tidak terjadi dalam sehari, melainkan berlangsung secara bertahap selama 5 tahun
    • Tapi kalau ditulis begitu, kliknya tidak akan banyak…
  • “Salah satu efek samping perubahan medan magnet ini kecil tetapi umumnya menguntungkan. Perubahan ini dapat membantu melindungi Bumi dari sinar kosmik galaksi. Sinar kosmik galaksi adalah partikel subatom berenergi tinggi yang bergerak hampir secepat cahaya, yang dapat merusak wahana antariksa dan membahayakan astronaut di orbit di luar atmosfer pelindung Bumi.”
    Bagian ini terkubur setelah iklan dan basa-basi, tiga kalimat sebelum akhir artikel. Susunannya berat bagi orang yang tidak sabaran
    • Mengapa begitu? Apakah karena kutub Matahari sejajar dengan kutub Bumi sehingga melengkapi medan magnet Bumi?
      Kutub magnet tampaknya terus berputar [1], kadang sejajar dengan kutub sumbu rotasi dan kadang tidak, dan peristiwa “pembalikan” tampak seperti klasifikasi biner untuk proses yang perlahan dan mulus melewati ekuator
      Agak malu mengakuinya, tetapi dulu saya mengira ini fenomena bertingkat dengan laju perubahan yang berubah cukup tajam
      [1] https://www.stce.be/news/211/welcome.html
    • Tapi itu memang pertanyaan yang menarik. Apakah ini ada hubungannya dengan banyaknya peringatan UV baru-baru ini di wilayah AS tempat saya tinggal?
  • Saya ingat pernah membaca white paper terobosan beberapa tahun lalu, sepertinya ditulis oleh ilmuwan Rusia. Isinya cukup meyakinkan: ada dua siklus yang bekerja, satu siklus jauh di dalam Matahari dan satu siklus di lapisan dangkal
    Intinya, nilai ekstrem aktivitas Matahari dapat dijelaskan ketika kedua siklus itu sama-sama maksimum atau sama-sama minimum
    • Itu mungkin “On the 22-year cycle of solar activity” oleh Gnevishev, M. N.; Ohl, A. I. (1948). Pertama kali diterbitkan 76 tahun lalu di jurnal Rusia Astronomicheskii Zhurnal
  • Kita benar-benar tahu banyak hal, tetapi pada saat yang sama tahu terlalu sedikit. Artikel itu juga mengatakan secara matematis tidak ada model, jadi sulit mengatakan para peneliti dan akademia sudah benar-benar memahami fenomena ini
    Perubahan iklim dan tantangannya juga demikian; di berbagai bidang lain yang serupa, model sering kali belum sempurna atau potongan data besar yang diperlukan untuk benar-benar memahami suatu proses bahkan sama sekali belum ada
    • Ini hal yang umum dalam fisika. Sebuah topik bisa sudah diteliti sangat banyak, teorinya sudah dibuat, dan model yang memprediksi perilaku masa depan dengan sangat presisi juga bisa disusun, tetapi karena kita tidak bisa “menusuknya” cukup kuat atau cukup presisi, mekanisme mendasarnya bisa tetap belum dipastikan
  • Jadi… berapa jangkauannya, dan bagaimana cara memodulasinya?
    • Jangkauannya pasti luar biasa, tetapi pemerintah kota cukup keras menentang rencana saya memasang antena dipol 11 tahun cahaya di tanah saya
      Susah sekali jadi operator radio amatir akhir-akhir ini…
    • Jadi terpikir. Bintang lain sepertinya juga melakukan hal semacam ini. Bisakah polaritas magnetik dideteksi pada jarak antarbintang? Bisakah kita melakukan astronomi baru terhadap bintang dengan cara ini?
      Apakah periode pembalikan medan magnet bisa memberi tahu sesuatu tentang bintang itu yang sulit diketahui dengan cara lain?
  • Menakjubkan sekali bagaimana hukum fisika mereplikasi sifat-sifat sederhana pada skala yang sangat besar
    • Kalau begitu, saya juga jadi penasaran mengapa orang sulit menerima dampak pergeseran kutub terhadap iklim