Kamis, 09 Juli 2009

Ilmuwan dengan Simulasi Komputer Ciptakan Model Bintik Matahari

bintik_matahari

Dalam sebuah terobosan yang akan menolong ilmuwan menyingkap misteri matahari dan dampaknya pada bumi, para ilmuwan dengan computer telah menciptakan model bintik matahari komprehensif yang pertama. Hasil visual model tersebut memperlihatkan rincian ilmiah dan kecantikan yang luar biasa. Karya mereka diterbitkan di Science Express. Penelitian ini didukung oleh National Science Foundation (NSF).

Simulasi resolusi tinggi bintik matahari ini membuka jalan baru bagi ilmuwan untuk belajar lebih banyak mengenai area gelap misterius pada permukaan matahari, yang kali pertama diteliti oleh Galileo.

Bintik pada matahari berhubungan dengan dentuman raksasa plasma yang dapat mengakibatkan angin topan geomagnetik dan mengganggu komunikasi serta sistem navigasi. Mereka juga dihubungkan dengan variasi hasil matahari yang bisa mempengaruhi cuaca bumi dan mempengaruhi pola iklim.

"Memahami keruwetan medan magnet matahari adalah kunci meramalkan cuaca luar angkasa," Kata Richard Behnke dari NSF Division of Atmospheric Sciences.

"Jika kita dapat menciptakan model bintik matahari, kita mungkin dapat meramalkannya dan menjadi lebih siap dengan adanya kemungkinan akibat serius terhadap bumi yang ditimbulkan oleh angin topan matahari tersebut."

Ilmuwan di National Center for Atmospheric Research (NCAR) di Boulder, Colo, bekerjasama dengan kolega di Max Planck Institute for Solar System Research (MP), Jerman, membangun sebuah kode komputer yang dilakukan di Universitas Chicago.

"Ini adalah kali pertama kami menciptakan model bintik matahari secara keseluruhan," kata kepala penulis artikel Matthias Rempel, seorang ilmuwan di NCAR High Altitude Observatory.

"Jika Anda mau mengerti semua hal yang mempengaruhi sistem atmosfir bumi, Anda harus mengerti bagaimana bintik matahari muncul dan berkembang. Simulasi kami akan membawa pada penelitian lebih lanjut yaitu cara kerja di dalam matahari serta hubungan antara tenaga matahari dan atmosfir bumi."

Sejak aliran ke arah luar dari pusat bintik matahari ditemukan 100 tahun lalu, ilmuwan sudah meneliti struktur bintik matahari yang kompleks, yang mana jumlahnya terus bertambah dan surut selama siklus surya 11 tahun.

Bintik matahari selalu dibarengi dengan aktivitas magnetik yang hebat yang dihubungkan dengan semburan api matahari dan dentuman plasma yang sangat besar yang dapat menerjang masuk atmosfir bumi. Hasilnya bisa merusak jaringan listrik, satelit dan sistem teknologi peka lainnya sehingga merugikan sejumlah industri.

Menciptakan simulasi dengan detail seperti itu bahkan tidak dimungkinkan hingga beberapa tahun lalu, sebelum super komputer generasi terakhir diciptakan dan semakin banyaknya alat untuk meneliti matahari.

Model dengan komputer yang baru ini bisa menangkap sepasang bintik matahari dengan polaritas terbalik.

Dengan detail luar biasa mereka berhasil memperlihatkan area gelap, atau umbra, dengan titik umbral yang lebih terang, termasuk jaringan pijar kecil dengan aliran ke uar dari titik-titik di area luar penumbral. Mereka juga dapat menangkap aliran penghubung dan gerakan energi yang mendasari bintik matahari yang tidak dapat dideteksi secara langsung dengan menggunakan peralatan khusus.

Model itu juga menunjukkan bahwa medan magnet dalam bintik matahari harus lurus dengan arah tertentu untuk dapat menciptakan struktur kompleks semacam itu.

Penulis menyimpulkan bahwa ada penjelasan fisika yang sama untuk menjelaskan struktur bintik matahari pada umbra dan penumbra yang mana diakibatkan oleh konveksi pada medan magnet dengan properti berbeda.

Simulasi ini bisa menolong ilmuwan menguraikan misteri dari kekuatan permukaan dalam matahari yang menyebabkan bintik hitam matahari. Penelitian seperti itu mungkin bisa berlanjut kepada pemahaman yang lebih tinggi terhadap variasi tenaga matahari dan dan dampaknya pada bumi.

Untuk membuat simulasi semacam itu, tim peneliti mendisain area virtual tiga dimensi dengan ukuran sekitar 31.000 mil x 62.000 mil, dan sekitar 3.700 mil dalamnya, hamparan sepanjang delapan kali diameter bumi, sedalam radius bumi.

Ilmuwan kemudian memakai rangkaian ekuasi melibatkan hukum fisika fundamental tentang transfer energi, dinamika cairan, induksi magnetik dan umpan balik, dan gejala lain untuk membuat simulasi tenaga gerak bintik matahari di titik jaringan 1,8 miliar dalam lingkup tersebut, masing-masing berjarak sekitar 10 sampai 20 mil jauhnya.

Mereka memecahkan ekuasi menggunakan NCAR bluefire superkomputer yang baru, mesin IBM yang bisa melakukan 76 triliun perhitungan tiap detik. Menggunakan pengamatan yang terperinci dari jaringan peralatan di bumi dan angkasa untuk memungkinkan model tersebut menangkap gambar bintik matahari secara realistis. Model baru ini jauh lebih terinci dan realistis daripada simulasi sebelumnya yang gagal menangkap kompleksitas area penumbral luar.

Bagaimanapun peneliti mengingatkan bahwa model baru ini tidak dapat secara akurat menangkap panjang bagian api pijar di penumbra. Mereka bisa memperhalus model dengan menempatkan ujung jaringan lebih dekat bersama, tetapi itu akan memerlukan tenaga hitungan lebih besar dari yang tersedia saat ini.

"Kemajuan tenaga hitungan super memungkinkan kita mendekati proses yang paling fundamental pada matahari," kata Michael Knolker, direktur NCAR High Altitude Observatory dan rekan penulis artikel.

"Dengan terobosan simulasi ini, gambar fisik menyeluruh dapat dimunculkan termasuk penampilan, pembentukan, tenaga gerak, dan pembusukan bintik pada matahari di permukaan matahari."

Terkait

Description: Ilmuwan dengan Simulasi Komputer Ciptakan Model Bintik Matahari Rating: 4.5 Reviewer: Unknown ItemReviewed: Ilmuwan dengan Simulasi Komputer Ciptakan Model Bintik Matahari
Al
Mbah Qopet Updated at: 04.36

0 komentar:

Poskan Komentar