Listrik Ionosfer Pengganggu Sinyal Satelit Bekerja seperti Dinamo

Menggunakan pengamatan dari misi The Ionospheric Connection Explorer (Icon) NASA, para ilmuwan mempresentasikan pengukuran langsung pertama dari dinamo berteori panjang di bumi di tepi ruang angkasa. Generator listrik yang digerakkan angin yang membentang di bumi lebih dari 60 mil di atau 96,5 km.
Dinamo berputar di ionosfer, batas bermuatan listrik antara bumi dan luar angkasa. Ini didukung oleh angin pasang di atmosfer atas yang lebih cepat daripada kebanyakan badai dan naik dari atmosfer yang lebih rendah, menciptakan lingkungan listrik yang dapat memengaruhi satelit dan teknologi di bumi.
Karya baru, yang diterbitkan hari ini di Nature Geoscience, meningkatkan pemahaman tentang ionosfer dengan lebih baik. Informasi yang didapat membantu para ilmuwan memprediksi cuaca luar angkasa dengan lebih baik dan melindungi teknologi di bumi dari pengaruhnya.
Diluncurkan pada tahun 2019, Icon, merupakan misi untuk menguraikan bagaimana cuaca bumi berinteraksi dengan cuaca di luar angkasa. Sinyal radio dan GPS menembus ionosfer, yang merupakan rumah bagi aurora dan Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Gumpalan padat partikel bermuatan listrik dapat mengganggu sinyal ini.
Para ilmuwan yang mempelajari atmosfer dan cuaca luar angkasa telah lama menggunakan model dinamo bumi dinilai memiliki efek yang hampir sama. Tetapi dengan sedikit informasi, mereka harus membuat beberapa asumsi tentang cara kerjanya.
Dari hasil data pengamatan konkret oleh Icon dari angin yang memicu dinamo, yang mempengaruhi cuaca luar angkasa. Mereka menyebut angina merupakan kunci dalam memprediksi yang terjadi. "Tahun pertama Icon di luar angkasa menunjukkan angin ini adalah kunci untuk meningkatkan kemampuan kita untuk memprediksi apa yang terjadi di ionosfer," kata peneliti utama Icon di University of California, Berkeley, dan penulis utama studi baru, Thomas Immel seperti dikutip Science Daily.
Ia mengatakan ionosfer seperti lautan partikel bermuatan listrik, yang diciptakan oleh matahari dan bercampur dengan atmosfer bagian atas yang netral. Terjepit di antara bumi dan luar angkasa, ionosfer merespons perubahan baik dari matahari di atas maupun bumi di bawah.
Seberapa besar pengaruh yang datang dari masing-masing pihak inilah yang membuat peneliti tertarik untuk mencari tahu. Mempelajari data Icon selama satu tahun, para peneliti menemukan banyak perubahan yang mereka amati berasal dari atmosfer yang lebih rendah.
Generator bekerja dengan berulang kali menggerakkan konduktor pembawa listrik seperti kawat tembaga melalui medan magnet. Dipenuhi dengan gas bermuatan listrik yang disebut plasma, ionosfer bertindak seperti kawat, atau lebih tepatnya kabel yang kusut dimana listrik mengalir melaluinya.
Seperti dinamo di inti bumi, dinamo di atmosfer menghasilkan medan elektromagnetik dari gerakan angin kencang di termosfer, lapisan atmosfer atas yang dikenal dengan suhunya yang tinggi, mendorong plasma pembawa arus di ionosfer melintasi garis-garis medan magnet tak kasat mata yang melingkari bumi seperti bawang.
Angin cenderung mendorong partikel bermuatan positif yang lebih besar daripada elektron kecil yang bermuatan negatif. "Anda mendapatkan plus bergerak berbeda dari minus," kata jelas rekan penulis seorang fisikawan di University of California, Berkeley Brian Harding. "Itu arus listrik," lanjutnya.
Pada sebagian besar generator listrik, komponen ini terikat erat sehingga mereka tetap berada di tempatnya dan bekerja dengan cara yang dapat diprediksi. Tapi ionosfer bebas bergerak sesukanya. "Arus menghasilkan medan magnetnya sendiri, yang melawan medan magnet bumi saat melewatinya," kata Immel. "Jadi Anda berakhir dengan kawat yang mencoba menjauh dari Anda. Ini generator yang berantakan," ujar dia.
Mengikuti keinginan ionosfer adalah kunci untuk memprediksi potensi dampak cuaca luar angkasa. Tergantung ke arah mana angin bertiup, plasma di ionosfer melesat ke luar angkasa atau jatuh ke bumi. Perilaku ini dihasilkan dari tarik ulur antara ionosfer dan medan elektromagnetik bumi.
Dinamo, yang terletak di ujung bawah ionosfer, telah lama menjadi misteri karena sulit diamati. Pasalnya posisinya terlalu tinggi untuk balon ilmiah dan terlalu rendah untuk satelit, sehingga peralatan penelitian kesulitan dalam mempelajarinya.
Namun, Icon dilengkapi secara unik untuk menyelidiki bagian ionosfer ini dari atas dengan memanfaatkan pancaran alami atmosfer atas untuk mendeteksi gerakan plasma. Misi ini secara bersamaan mengamati angin kencang dan plasma yang bermigrasi.
"Ini adalah pertama kalinya kami dapat mengetahui seberapa besar kontribusi angin terhadap perilaku ionosfer, tanpa asumsi apa pun," kata rekan penulis studi lain dan ilmuwan Icon di Pusat Penelitian Atmosfer Nasional di Boulder, Colorado, Astrid Maute.
Hanya dalam dekade terakhir ini, kata Immel, para ilmuwan menyadari betapa bervariasinya angin yang naik itu. "Atmosfer bagian atas diperkirakan tidak akan berubah dengan cepat," katanya. "Tapi memang begitu, dari hari ke hari. Kami menemukan ini semua karena perubahan yang didorong dari atmosfer yang lebih rendah," ungkapnya. hay