Dengan teknologi yang semakin tertanam dalam kehidupan kita sehari-hari, memahami cuaca luar angkasa dan pengaruhnya terhadap teknologi menjadi semakin penting.

ketika kita mendengariklim ruangorang biasanya berpikir tentang letusan besar di Matahari – lontaran massa koronal yang meluncur ke arah Bumi, tercipta Pertunjukan senja yang indah.

Namun, tidak semua cuaca luar angkasa dimulai dari matahari.

itu Letusan gunung berapi di Tonga Pada Januari 2022, ia begitu besar hingga menciptakan gelombang di atmosfer bagian atas yang membentuk cuaca luar angkasanya sendiri.

Itu adalah salah satu letusan terbesar dalam sejarah modern dan mempengaruhi GPS di seluruh Australia dan Asia Tenggara. Seperti yang kami jelaskan dalam studi baru kami di jurnal iklim ruangletusan gunung berapi menciptakan “gelembung plasma” super di atas Australia utara yang berlangsung berjam-jam.

Benar-benar sistem penentuan posisi global

Sementara kebanyakan orang memiliki GPS (Global Positioning System) pada perangkat mereka (seperti satelit dan smartphone), tidak banyak yang tahu cara kerja GPS yang sebenarnya.

Intinya, perangkat kita mendengarkan sinyal radio yang dikirim oleh satelit yang mengorbit Bumi. Dengan menggunakan sinyal ini, mereka menghitung posisinya relatif terhadap satelit, memungkinkan kita untuk mengarahkan diri dan menemukan bar atau kedai kopi terdekat.

Sinyal radio yang diterima perangkat kita dipengaruhi oleh atmosfer bumi (khususnya lapisan yang disebut atmosfer bumi). ionosfir), yang mengurangi akurasi lokasi. Perangkat umum hanya akurat dalam jarak puluhan meter.

Namun, sistem pemosisian satelit yang lebih baru dan lebih baik, yang digunakan di industri pertambangan, pertanian, dan konstruksi, dapat akurat hingga sepuluh sentimeter. Satu-satunya masalah adalah sistem ini memerlukan waktu untuk menginstal di situs mereka, dan ini bisa memakan waktu tiga puluh menit atau lebih.

ini Posisi satelit yang tepat Ini bekerja dengan memodelkan secara akurat kesalahan yang disebabkan oleh ionosfer Bumi. Tapi setiap kali terjadi perturbasi di ionosfer, itu menjadi kompleks dan sulit untuk dimodelkan.

Misalnya, ketika sebuah file Badai geomagnetik (gangguan angin matahari yang mempengaruhi medan magnet Bumi) terjadi, ionosfer menjadi turbulen, dan gelombang radio yang melewatinya tersebar – seperti cahaya tampak yang membengkok dan berhamburan saat melihat danau dalam kondisi berombak.

gangguan vulkanik

Penelitian terkini Itu menunjukkan bahwa letusan gunung berapi Hongga Tonga-Hong Haapei menyebabkan kondisi ionosfer yang tidak menentu yang berlangsung beberapa hari. Gelombang yang mereka hasilkan di ionosfer memiliki ukuran yang sama dengan yang dihasilkan oleh badai geomagnetik.

Sementara gelombang ini memengaruhi data GPS di seluruh dunia selama berhari-hari setelah letusan, pengaruhnya terhadap penentuan posisi agak terbatas dibandingkan dengan jenis gangguan lain di ionosfer – “gelembung super plasma” yang terbentuk setelah letusan.

Ionosfer adalah lapisan atmosfer bumi pada ketinggian sekitar 80–800 km (50–500 mil). Ini terdiri dari gas dengan banyak partikel bermuatan listrik, yang membuatnya “plasma“.

Pada gilirannya, gelembung plasma ekuatorial adalah gangguan plasma di ionosfer yang terjadi secara alami pada malam hari di lintang rendah.

Gelembung plasma ini terjadi secara teratur. Mereka terbentuk karena fenomena yang disebut “ketidakstabilan Rayleigh-Taylor umum”. Ini mirip dengan apa yang terjadi ketika cairan berat berada di atas cairan yang kurang berat, dan gelembung dari cairan yang lebih ringan menggelembung ke dalam cairan berat sebagai “gelembung” (lihat video di bawah).

border frame=”0″allow=”akselerometer; mulai otomatis; Tulis papan klip. media yang disandikan giroskop; gambar di dalam gambar; berbagi web “allowfullscreen>”.

Dalam hal gangguan di ionosfer, plasma juga dikendalikan oleh medan magnet dan listrik.

Saat mereka naik, gelembung plasma membentuk struktur berbentuk aneh yang menyerupai kaktus atau akar pohon yang terbalik. Karena medan magnet Bumi, struktur ini menyebar saat gelembung tumbuh di atas ekuator.

Hasilnya adalah gelembung ketinggian yang lebih tinggi juga mencapai garis lintang yang lebih tinggi. Biasanya, gelembung plasma mencapai beberapa ratus kilometer di atas ekuator, mencapai garis lintang antara 15 dan 20 derajat utara dan selatan.

Gelembung langka di atas Australia

Para ilmuwan mencari tahu A Gelembung plasma super Di Asia Tenggara tak lama setelah letusan gunung berapi Tonga. Ukurannya diperkirakan mirip dengan yang dilaporkan sebelumnya Gelembung super langka.

Medan magnet bumi membawa gangguan ke arah selatan, di mana ia bertahan selama beberapa jam di atas Townsville di timur laut Australia.

Sampai saat ini, ini adalah gelembung plasma paling selatan yang telah diamati di Australia. Meskipun gelembung super ini jarang terjadi, diketahui terjadi di Australia utara, tetapi belum pernah diamati secara langsung sebelum peristiwa ini.

Proliferasi stasiun GPS baru-baru ini di seluruh Australia utara telah memungkinkan jenis pemantauan ini.

Dapat dipahami bahwa gelombang dari letusan mengganggu angin di atmosfer bagian atas, mengubah aliran plasma di ionosfer dan menyebabkan gelembung super plasma muncul.

Studi kami menemukan bahwa gelembung tersebut menyebabkan penundaan yang signifikan dalam penggunaan GPS yang akurat di seluruh Australia utara dan Asia Tenggara. Dalam beberapa kasus, butuh lebih dari lima jam untuk mengunci lokasi GPS karena gelembung plasma.

Meskipun kami memahami banyak hal tentang ionosfer, kemampuan kami untuk memprediksi gangguannya masih terbatas. Memiliki lebih banyak stasiun GPS tidak hanya berguna untuk meningkatkan penentuan posisi dan navigasi, tetapi juga mengisi kekosongan dalam pemantauan ionosfer.

Letusan gunung berapi Tonga jauh dari peristiwa “cuaca antariksa” khas yang disebabkan oleh matahari. Namun dampaknya terhadap atmosfer bagian atas dan GPS menyoroti pentingnya memahami bagaimana lingkungan memengaruhi teknologi yang kita andalkan.

Brett CarterProfesor Madya, Universitas RMIT; Rize Pradiptapeneliti senior di bidang sains, Universitas BostonDan Sulin ChoiTn

Artikel ini telah diterbitkan ulang dari Percakapan Di bawah Lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.