Sains notesnota, bab 9
Cuaca Angkasa Lepas
Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Sains Tingkatan 3 (KSSM), pageshalaman 256-267
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh menerangkan dengan lakaran struktur Matahari, iaitu teras, zon radiasi, zon perolakan, fotosfera, kromosfera dan korona (9.1.1)
- Saya boleh menerangkan fenomena yang berlaku di permukaan Matahari, iaitu granul, tompok Matahari, kitaran suria, semarak suria, nyalaan suria, lentingan jisim korona dan angin suria (9.1.1)
- Saya boleh menerangkan definisi, pembentukan dan bentuk magnetosfera Bumi serta mewajarkan kepentingannya (9.1.2)
- Saya boleh mendefinisikan cuaca angkasa lepas dan menerangkan kesannya terhadap Bumi, seperti aurora serta gangguan telekomunikasi, sistem navigasi dan talian kuasa elektrik (9.2.1)
- Saya boleh menginterpretasi data cuaca angkasa lepas dengan menghubungkaitkan bilangan tompok Matahari atau kitaran suria dengan lentingan jisim korona dan angin suria (9.2.1)
9.1Aktiviti Matahari yang memberi kesan kepada Bumi
Matahari ialah bebola gas yang membara. Hampir keseluruhan Matahari terdiri daripada dua jenis gas, iaitu gas hidrogen dan gas helium.
Struktur Matahari
Matahari mempunyai enam bahagian. Dari pusat ke luar: teras, zon radiasi dan zon perolakan (di dalam Matahari), kemudian fotosfera, kromosfera dan korona. Tiga lapisan yang terakhir membentuk atmosfera Matahari.
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 3 KSSM, m.s. 258.
| Bahagian | Kedudukan |
|---|---|
| Teras | Pusat Matahari |
| Zon radiasi | Mengelilingi teras |
| Zon perolakan | Mengelilingi zon radiasi, di bawah permukaan |
| Fotosfera | Lapisan atmosfera yang paling dalam; permukaan Matahari yang kelihatan |
| Kromosfera | Lapisan atmosfera di tengah |
| Korona | Lapisan atmosfera yang paling luar |
Hafal dari pusat ke luar: Teras, Zon radiasi, Zon perolakan, Fotosfera, Kromosfera, Korona. Tiga yang terakhir (fotosfera, kromosfera, korona) ialah atmosfera Matahari; tiga yang pertama berada di dalam Matahari.
Nyatakan tiga struktur Matahari yang membentuk atmosfera Matahari. (Praktis Formatif 9.1, soalan 1)
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Fotosfera, kromosfera dan korona.
Fenomena yang berlaku di permukaan Matahari
Fenomena ini ialah granul, tompok Matahari, kitaran suria, semarak suria (prominen), nyalaan suria, lentingan jisim korona dan angin suria.
| Fenomena | Maksud | Fakta penting |
|---|---|---|
| Granul | Bahagian atas zon perolakan bagi plasma yang sangat panas; menjadikan fotosfera kelihatan berbutir | Suhu sehingga 5 800 °C; diameter purata lebih kurang 1 000 km |
| Tompok Matahari | Kawasan gelap pada permukaan Matahari; lokasi letusan yang amat besar di fotosfera | Gelap kerana suhunya lebih rendah daripada granul di sekitarnya; berlarutan lebih daripada seminggu; selalunya berpasangan atau berkumpulan |
| Kitaran suria | Aktiviti tompok Matahari yang kelihatan wujud dan lenyap secara berulang | Mengikut pusingan 11 tahun |
| Semarak suria (prominen) | Gelungan atau lajur melengkung yang sangat besar, terdiri daripada gas menyala di atas tompok Matahari | Ketinggian beratus-ratus ribu kilometer; kekal beberapa hari atau bulan; melemparkan jasad pada kelajuan 600 km s−1 hingga lebih 1 000 km s−1 |
| Nyalaan suria | Letusan gas yang kuat dan hebat, kerap berdekatan dengan tompok Matahari; zarah gas bercas keluar pada kelajuan tinggi | Paling cerah dalam beberapa saat atau minit, malap selepas beberapa minit atau jam; cahayanya sampai ke Bumi dalam lapan minit, zarah bercasnya dalam beberapa puluh minit |
| Lentingan jisim korona | Awan besar plasma yang meletus daripada Matahari, membawa zarah bermagnet; kerap berlaku bersama nyalaan suria yang besar dan kuat | Zarah bermagnet mengambil masa tiga hari untuk sampai ke Bumi |
| Angin suria | Zarah dalam plasma (elektron, proton dan zarah alfa) yang meletus daripada Matahari ke angkasa lepas pada kelajuan tinggi; membawa medan magnet antara planet | Kelajuan supersonik, 250 km s−1 hingga 750 km s−1; kelajuan, suhu dan ketumpatan berubah-ubah dalam perlintasannya |
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 3 KSSM, m.s. 259.
Tompok Matahari bukan lubang dan bukan sejuk. Ia kelihatan gelap hanya kerana suhunya lebih rendah daripada granul di sekitarnya.
Contoh: berapa jauh dan bila?
Semarak suria yang sangat kuat melemparkan jasad pada kelajuan 600 km s−1. Jarak dalam 10 s = 600 × 10 = 6 000 km.Nyalaan suria meletus pada jam 8.02 pagi. Cahayanya mengambil masa 8 minit untuk sampai ke Bumi: 8.02 + 8 minit = 8.10 pagi. Zarah bercasnya sampai kemudian (beberapa puluh minit).
Lentingan jisim korona meletus pada hari Isnin. Zarah bermagnetnya sampai selepas 3 hari, iaitu pada hari Khamis.
Zarah bercas daripada nyalaan suria dan zarah bermagnet daripada lentingan jisim korona bertembung dengan atom dan molekul dalam atmosfera Bumi. Pertembungan ini menghasilkan peragaan cahaya di langit yang dikenali sebagai aurora. Aurora berlaku hanya di ruang udara sekitar kutub Bumi.
Mengapakah nyalaan suria dilihat dari Bumi lebih awal daripada ketibaan zarah bercasnya?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Cahaya bergerak pada kelajuan cahaya dan mengambil masa lapan minit, manakala zarah gas bercas bergerak lebih perlahan dan mengambil masa beberapa puluh minit.
Nyatakan tiga fenomena di permukaan Matahari yang melontarkan banyak gas bercas daripada Matahari. (Praktis Formatif 9.1, soalan 2)
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Semarak suria (prominen), nyalaan suria dan lentingan jisim korona. (Jawapan ini disimpulkan daripada huraian fenomena; buku teks tidak mencetak jawapan Praktis Formatif.)
Magnetosfera Bumi dan kepentingannya
Magnetosfera Bumi ialah suatu ruang dalam angkasa lepas yang meliputi Bumi, di mana medan magnet dalam magnetosfera ialah gabungan antara medan magnet Bumi (sebagai medan utama) dengan medan magnet dalam ruang di angkasa lepas.
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 3 KSSM, m.s. 261.
- Pembentukan: magnetosfera terbentuk daripada interaksi antara medan magnet yang dibawa oleh angin suria dengan medan magnet Bumi.
- Bentuk: corak garisan medan magnet Bumi hanya berubah sedikit sahaja, tetapi corak garisan medan magnet dalam magnetosfera berubah dengan banyak mengikut interaksi antara angin suria dengan medan magnet Bumi. Oleh sebab bilangan dan tenaga dalam zarah yang dibawa oleh angin suria berubah-ubah, bentuk magnetosfera turut berubah-ubah.
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 3 KSSM, m.s. 262.
Kepentingan magnetosfera ialah untuk melindungi Bumi daripada kesan buruk yang disebabkan oleh zarah yang berbahaya daripada Matahari atau jasad lain dalam Alam Semesta.
- Magnetosfera berfungsi sebagai sekatan biologi yang melindungi hidupan di Bumi daripada kesan buruk yang disebabkan oleh angin suria.
- Magnetosfera menghalang zarah bercas seperti elektron, proton dan zarah alfa dalam angin suria untuk sampai ke Bumi. Bilangan zarah bercas yang berlebihan dalam atmosfera Bumi akan mengganggu telekomunikasi, sistem navigasi dan talian kuasa elektrik.
- Magnetosfera mengurangkan tekanan yang dikenakan oleh fenomena angin suria terhadap atmosfera Bumi.
Magnetosfera ialah ruang di sekitar Bumi yang dibentuk oleh medan magnet, bukan lapisan gas dalam atmosfera dan bukan sebahagian daripada Matahari. Bentuknya berubah mengikut angin suria, tetapi medan magnet Bumi sendiri hampir tidak berubah.
(a) Apakah yang mempengaruhi bentuk magnetosfera? (b) Apakah yang akan berlaku kepada telekomunikasi jika Bumi tiada magnetosfera? (Praktis Formatif 9.1, soalan 4; Praktis Sumatif 9, soalan 5)
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
(a) Bilangan dan tenaga zarah yang dibawa oleh angin suria. (b) Bilangan zarah bercas yang berlebihan akan sampai ke atmosfera Bumi dan mengganggu telekomunikasi (serta sistem navigasi dan talian kuasa elektrik). Hidupan juga tidak dilindungi daripada kesan buruk angin suria.
9.2Cuaca Angkasa
Cuaca angkasa lepas dan kesannya terhadap Bumi
Cuaca angkasa lepas ialah fenomena yang berlaku (i) di permukaan Matahari, seperti nyalaan suria, semarak suria (prominen), tompok Matahari dan lentingan jisim korona, dan (ii) di angkasa lepas, seperti angin suria, ribut pancaran suria dan ribut geomagnet.
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 3 KSSM, m.s. 263.
Kesan cuaca angkasa lepas terhadap Bumi:
| Kesan | Sebab |
|---|---|
| Pembentukan aurora di kawasan kutub | Zarah bercas bertembung dengan atom dan molekul dalam atmosfera Bumi |
| Gangguan telekomunikasi dan siaran radio | Zarah bercas daripada angin suria, ribut dan lentingan jisim korona mengganggu isyarat |
| Gangguan sistem navigasi | Bilangan zarah bercas yang berlebihan dalam atmosfera mengganggu sistem |
| Gangguan talian kuasa elektrik | Zarah bercas daripada ribut dan lentingan jisim korona mengganggu talian |
Nyalaan suria kelas X9.3 meletus di Matahari pada jam 8.02 pagi, 6 September 2017. Pada hari itu, lentingan jisim korona menyebabkan gangguan telekomunikasi, sistem navigasi dan talian kuasa elektrik sehingga lebih kurang satu jam (Galeri Sains, m.s. 257).
Apakah definisi cuaca angkasa lepas, dan nyatakan empat contoh kesannya terhadap Bumi. (Praktis Formatif 9.2, soalan 1 dan 2)
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Cuaca angkasa lepas ialah fenomena yang berlaku di permukaan Matahari dan di angkasa lepas. Kesan: pembentukan aurora; gangguan telekomunikasi; gangguan sistem navigasi; gangguan talian kuasa elektrik.
Interpretasi data cuaca angkasa lepas
Data cuaca angkasa lepas digunakan atau dianalisis (i) untuk meramal bila berlakunya lentingan jisim korona di Matahari, dan (ii) untuk menentukan sebab berlakunya nyalaan suria dan lentingan jisim korona di permukaan Matahari. Data menunjukkan hubung kait antara bilangan tompok Matahari (kitaran suria) dengan peningkatan lentingan jisim korona dan angin suria: semakin banyak tompok Matahari, semakin banyak lentingan jisim korona dan semakin kuat angin suria.
Contoh: membaca pola
Bilangan tompok Matahari ialah 20 pada tahun 2019 dan 140 pada tahun 2025. Pada tahun yang mana lebih banyak lentingan jisim korona dijangka berlaku? Jawapan: tahun 2025, kerana tompok Matahari lebih banyak.Jika kemuncak kitaran suria berlaku pada tahun 2000, kemuncak seterusnya dijangka pada 2000 + 11 = 2011.
Dalam soalan terangkan, hubungkan rantaian: tompok Matahari bertambah → lebih banyak nyalaan suria dan lentingan jisim korona → lebih banyak zarah bercas dalam angin suria → gangguan telekomunikasi, navigasi dan talian kuasa.
Apakah hubung kait antara bilangan tompok Matahari dengan peningkatan lentingan jisim korona? (Praktis Formatif 9.2, soalan 3)
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Apabila bilangan tompok Matahari bertambah, bilangan lentingan jisim korona (dan angin suria) turut bertambah.
Rumusan
| Ingat | Fakta penting |
|---|---|
| Gas dalam Matahari | Hidrogen dan helium |
| Atmosfera Matahari | Fotosfera, kromosfera, korona |
| Tompok Matahari | Gelap kerana lebih sejuk; kitaran suria 11 tahun |
| Nyalaan suria / lentingan jisim korona | Cahaya 8 minit; zarah nyalaan beberapa puluh minit; zarah lentingan jisim korona 3 hari |
| Angin suria | Elektron, proton, zarah alfa; 250 hingga 750 km s−1 |
| Magnetosfera | Sekatan biologi; bentuk berubah mengikut angin suria |
| Kesan cuaca angkasa lepas | Aurora; gangguan telekomunikasi, navigasi, talian kuasa |