Para ahli fisika dan astrofisika kini ramai memperbincangkan soal perubahan medan magnet dan magnetosfer Bumi. Adik-adik tahu, apakah medan magnet dan magnetosfer Bumi?
Medan magnetik Bumi, disebut juga medan geomagnetik, adalah medan magnetik yang menjangkau dari bagian dalam Bumi hingga ke batas atas di mana medan magnet bertemu angin Matahari. Besarnya medan magnet Bumi bervariasi antara 25 hingga 65 mikrotesla (0.25 hingga 0.65 gauss), kata Gary A Glatzmaier dan Paul H Roberts (Nature, 1995).
Kutub-kutub medan magnetik Bumi diperkirakan miring sepuluh derajat terhadap aksis Bumi, dan terus bergerak sepanjang waktu akibat pergerakan paduan besi cair di dalam inti luar Bumi. Kutub magnet Bumi bergerak begitu lambat sehingga kompas masih dapat berfungsi dengan baik sejak digunakan pertama kali (abad ke 11 masehi). Namun, setiap beberapa ratus ribu tahun sekali, kutub magnetik Bumi berbalik antara utara dan selatan. Pembalikan ini terekam di dalam pola bebatuan purbakala Bumi yang mengandung unsur yang bersifat ferromagnetik. Pergerakan lempeng benua juga dipengaruhi oleh medan magnetik.
Lapisan di atas ionosfer disebut juga dengan magnetosfer, yaitu lapisan di mana medan magnetik Bumi melindungi Bumi dari radiasi kosmik yang dapat mengionisasi setiap partikel di atmosfer dan membuatnya terlepas dari medan gravitasi.
Tanpa magnetosfer, atmosfer Bumi — termasuk lapisan ozon — akan hilang dan menjadikan kehidupan di Bumi tidak dapat berkembang sekompleks sekarang. Menurut Quirin Shlermeler (News@nature, 2005), medan magnetik Bumi memantulkan sebagian besar angin Matahari, yaitu arus partikel bermuatan dari Matahari yang mampu mengionisasi lapisan atmosfer Bumi.[3] Gas-gas yang terkena angin Matahari dapat terperangkap dalam gelembung medan magnet, sebuah proses yang mungkin pernah terjadi di planet Mars.[4][5][6]
Michael W Mc Elhinny dan Phillip L McFadden (Paleomagnetism: Continents and Oceans, 2010) melakukan studi mengenai medan magnetik Bumi pada masa lalu disebut dengan Paleomagnetisme. Polaritas dari medan magnetik Bumi terekam dalam bebatuan, dan pembalikan medan magnetik Bumi terskema di dalam garis-garis yang terbentuk ketika pembentukan bebatuan terjadi. Paleomagnetisme juga dapat menjadi sarana perekaman geokronologi batuan dan sedimen.
Medan mangetik Bumi juga menyebabkan bebatuan yang mengandung bijih tambang dari unsur ferromagnetik lebih mudah dicari karena menyebabkan anomali magnetik Bumi.Manusia telah menggunakan kompas, yang bergantung pada medan magnetik Bumi, untuk menentukan arah, sejak abad ke 11 masehi. Tak hanya manusia. Hewan juga memanfaatkan medan magnetik Bumi sebagai sarana untuk bermigrasi Variasi medan magnetik Bumi diketahui berhubungan dengan variasi curah hujan di negara tropis.
Lantas, apa yang dimaksud dengan magnetosfer? Magnetosfer adalah lapisan medan magnet yang menyelubungi benda angkasa. Selain Bumi, Merkurius, Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus juga diselubungi magnetosfer. Bumi diselimuti oleh suatu magnetosfer, sebagaimana planet termagnetisasi lainnya seperti Merkurius, Yupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus. Bulan planet Jupiter, Ganymede, juga termagnetisasi, namun terlalu kekuatannya lemah untuk memerangkap plasma angin surya. Mars mempunyai magnetisasi permukaan yang terpetak-petak.
Magnetosfer Bumi terjadi disebabkan oleh inti Bumi yang tidak stabil. Molekul di dalam inti Bumi (yang umumnya berwujud ion) selalu bergerak dengan sangat cepat karena suhu dan pengaruh medan gravitasi, menimbulkan arus listrik yang menciptakan medan magnet raksasa yang disebut magnetosfer.
Ditemukan 1958 oleh satelit Explorer 1, magnetosfer Bumi merupakan daerah di angkasa yang bentuknya ditentukan oleh luasnya medan magnet internal Bumi, plasma angin surya, dan medan magnet antarplanet. Di magnetosfer, campuran ion-ion dan elektron-elektron bebas baik dari angin surya maupun ionosfer Bumi dibatasi oleh gaya magnet dan listrik yang lebih kuat daripada gravitasi dan tumbukan. Meskipun bernama magnetosfer, magnetosfer tidaklah berbentuk bulat. Pada sisi yang mengarah ke Matahari, jaraknya (bervariasi sesuai kekuatan angin surya) sekitar 70.000 km (10-12 kali jari-jari Bumi [RE, di mana 1 RE=6371 km] . Batas magnetosfer (“magnetopause”) berbentuk peluru, sekitar 15 RE dari sisi Bumi dan pada sisi malam mendekati suatu silinder dengan jari-jari 20-25 RE. Daerah ekor menjangkau sejauh 200 RE dan ujungnya tidak begitu diketahui.
Magnetosfer berfungsi sebagai penangkal petir bagi Bumi. Dia juga menangkal radiasi berbahaya yang berasal dari Matahari (misalnya, partikel alpha, beta, atau angin surya dan semburan massa korona (CME). Untungnya, magnetosfer tak berpengaruh apapun pada pesawat udara yang terbang sampai ketinggian mesosfer. Namun lapisan ini membagkitkan gaya dan momen geomagnetik cukup kuat untuk pesawat antariksa yang mengorbit Bumi pada ketinggian termosfer hingga exosfer. Menurut John Ashworth Ratcliffe (Ionosphere and Magnetosphere, 1972), ketika radiasi menghujani Bumi, magnetosfer akan memantulkan sebagian besar radiasi dan menyerap sisanya untuk diarahkan menuju kutub. Akibatnya terjadi reaksi tumbukan dengan atmosfera dan menjadi aurora.[Dedi Junaedi]
