Atmosfera dan Magnetosfera

Selepas Zuhrah, kita sampai ke planet kita sendiri, planet yang dipanggil Bumi. Bumi yang mempunyai gari-pusat 12 800 km iaitu lebih sedikit besarnya dari Zuhrah ialah planet yang terbesar dalam kumpulan yang dipanggil planet-planet dalaman Sistem Suria. Ia berputar mengelilingi Matahari setiap tahun pada jarak kejauhan 150 juta km. Jarak ini dipanggil satu Unit Astronomi (AU). Biasanya jarak objek-objek di Sistem Suria diukur menggunakan unit ini. Bumi berputar mengelilingi Matahari di atas dataran yang dipanggil Dataran Ekliptik. Dataran ini juga digunakan secara berluasan sebagai dataran bandingan dalam Sistem Suria.

Gambar Bumi yang diambil oleh kapal angkasa Galileo semasa penerbangan lintas dalam tahun 1990. Kredit : NASA

Bumi berputar di atas paksinya dalam masa kurang sedikit dari 24 jam. Putaran ini menyebabkan berlakunya siang dan malam. Paksi putaran Bumi condong pada sudut 23 darjat jika diukur dari arah menegak Dataran Ekliptik. Arah paksi ini tidak berubah berbanding arah bintang-bintang. Dibandingkan dengan arah Matahari pula arah ini bertukar. Inilah yang menyebabkan terjadinya musim. Di hujung bulan Jun, hemisfera utara Bumi condong sedikit kearah Matahari. Ini menyebabkan hari siang yang lebih panjang dan suhu yang lebih tinggi di hemisfera ini. Sebaliknya pula, dihujung bulan Disember, hemisfera selatan pula yang condong kearah Matahari sementara hemisfera utara mengarah menjauhi Matahari. Ini mengakibatkan hari siang yang lebih pendek dan suhu yang lebih sejuk di hemisfera utara. Diantara musim sejuk dan panas, terdapat musim bunga dan musim luruh dimana hari siang dan malam lebih kurang sama panjang dan suhu agak sederhana.

Atmosfera

Satu daripada ciri-ciri keistimewaan Bumi ialah komposisi atmosferanya. 78 peratus daripada atmosfera Bumi adalah terdiri daripada nitrogen, manakala 21 peratus pula adalah oksigen. Selebihnya pula adalah terdiri daripada gas argon, karbon-dioksida, wap air, dan juga partikel-partikel yang lain. Sebagai bandingan, atmosfera Zuhrah dan Marikh adalah terdiri terutamanya daripada karbon-dioksida, sedikit nitrogen dan hampir tiada oksigen. Kuantiti oksigen yang tinggi di Bumi adalah disebabkan oleh organisma yang hidup di Bumi. Kesan hidupan organisma tersebut secara perlahan telah mengeluarkan oksigen kedalam atmosfera kita.

Gambar aurora australis yang diambil dari kapal angkasa semasa puncak aktiviti suria dalam tahun 1991. Kredit: NASA

Sempadan keujudan atmosfera agak susah untuk ditentukan. Walaupun ketumpatan udara mengurang bila altitud meninggi atmosfera masih dapat lagi dikesani pada tahap ketinggian beribuan km. Perubahan suhu mengikut tahap ketinggian membolehkan kita menentukan beberapa jenis lapisan atmosfera. Dari permukaan Bumi kita dapati bahawa suhu menurun ke tahap -55 darjat Celsius bila ketinggian mencapai tahap 10 km. Lapisan ini yang dipanggil Troposfera merupakan 75 peratus daripada jumlah jisim atmosfera. Di sinilah berlakunya fenomena iklim dan cuaca seperti awan dan hujan. Di atas lapisan ini, suhu meninggi semula mencapai ke tahap 0 darjat Celsius sementara ketinggian pula mencapai ke tahap 50 km. Lapisan ini dipanggil Stratosfera. Di sinilah terdapat molikul ozon yang bertanggung-jawap untuk menyerap sinaran ultra ungu dari Matahari dan menghalangnya dari sampai ke permukaan Bumi. Serapan sinaran ultra ungu inilah yang menyebabkan kenaikan suhu di lapisan ini.

Di atas lapisan Stratosfera, suhu menurun semula bila ketinggian mencapai ke tahap 85 km. Lapisan ini dipanggil lapisan Mesosfera. Di atasnya pula terdapat lapisan yang dipanggil Termosfera. Di dalam lapisan inilah objek-objek kecil Sistem Suria seperti meteor terbakar. Lapisan di luarnya yang melebihi tahap 500 km dipanggil Exosfera. Di tahap ketinggian ini atmosfera adalah terdiri daripada hidrogen dan helium. Di lapisan ini, atmosfera tidak terikat terlalu kuat kepada medan graviti Bumi dan boleh bebas ke ruang antara planet.

Magnetisma

Satu unsur penting yang berhampiran dengan Bumi ialah medan magnetnya. Dengan menggunakan alat kompas biasa kita boleh menyaksikan bahawa Bumi adalah dikelilingi oleh medan magnet. Ia ujud disebabkan arus elektrik yang menyalur di bahagian cair teras besi Bumi. Paksi medan magnet ini tidak selari dengan paksi putaran Bumi, ia condong pada sudut 11 darjat. Inilah sebabnya kenapa khutub utara medan magnet terdapat di Kanada dan agak jauh dari khutub utara yang ditentukan oleh paksi putaran Bumi.

Medan magnet menimbulkan kesan magnetosphere, iaitu ruang dimana pergerakan partikel di dalamnya terpengaruh oleh medan magnet Bumi. Bentuk magnetosphere ini ditentukan mengikut interaksi diantara partikel di dalam angin suria dengan medan magnet Bumi. Oleh yang demikian, bentuk ruang magnetosphere bergantung kepada aktiviti Matahari. Menghala kearah ke Matahari, ruang magnetosphere memanjang secara puratanya mencapai kejauhan 60000 km. Menghala kearah bertentangan pula, ruang ini membentuk ekor yang memanjang sehingga mencapai kejauhan berjutaan km.

Sesampai sahaja di Bumi, kebanyakan partikel-partikel angin suria mengubah hala akibat medan magnet dan mengelak magnetosphere. Beberapa yang berjaya memasuki ruang magnetosphere ini, terperangkap dan berputar mengelilingi garisan medan dan bergerak kearah khutub medan magnet yang bertentangan. Pergerakan ini mencipta dua zon yang kaya dengan partikel iaitu radiasi Van Allen Belt yang dinamakan sedemikian sempena penemunya. Setiap satu zon ini menyerupai bentuk gelang yang mengelilingi Bumi. Yang pertamanya terdapat pada tahap kejauhan 5000 km dan mengandungi proton bertenaga kuat. Yang keduanya pula, terdapat pada tahap kejauhan 25000 km dan mengandungi elektron dan proton bertenaga lemah. Van Allen Belt merupakan penemuan yang terpenting yang pertama kali dibuat menggunakan satelit binaan manusia.

Pada masa yang lain pula, terutamanya selepas ledakan suria, elektron dan proton yang bertenaga kuat berjaya memasuki lapisan atmosfera luar di kawasan khutub medan magnet. Partikel-partikel ini kemudiannya berinteraksi dengan atom dan molikul tempatan menghasilkan fenomena yang dipanggil aurora borealis atau aurora australis bergantung samada fenomena tersebut berlaku di khutub utara atau selatan.