Sabuk Van Allen

Pada tahun 1930, Arthur H. Compton dari Universitas Chicago memimpin tim survei radiasi di seluruh dunia. Survei ini bertujuan untuk mendapatkan intensitas radiasi di permukaan bumi pada garis lintang dan ketinggian yang berbeda-beda. Laporan survei yang diumumkan pada tahun 1933 menunjukkan bahwa pada daerah garis lintang geomagnet 50° utara maupun selatan sampai ekuator, intensitas radiasi pada permukaan laut turun kira-kira 10%. Hal ini menunjukkan kuatnya medan magnet bumi dalam memantulkan partikel-partikel yang datang. Data tersebut membuktikan bahwa radiasi partikel bermuatan berinteraksi dengan medan magnet bumi. 

Tidak semua radiasi dapat mencapai bumi. Pada saat partikel bermuatan listrik mendekati bumi, sebagian terperangkap medan magnet bumi. Eksplorasi ruang angkasa telah berulangkali dilakukan menggunakan satelit-satelit tak berawak. Salah satu penemuan menakjubkan yang berhasil diungkap oleh satelit tersebut adalah penemuan zona radiasi amat luas yang mengelilingi bumi di atas ekuator. Dalam zona radiasi itu, partikel bermuatan yang sebagian besar berasal dari matahari terperangkap oleh medan magnet bumi seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1. Zona radiasi ini ditemukan pada tahun 1960-an oleh Dr. James A. Van Allen dan diberi nama sesuai dengan nama penemunya, yaitu sabuk Van Allen.

Sabuk Van Allen adalah pita-pita radiasi yang terdiri dari partikel-partikel bermuatan yang terperangkap dalam medan magnetik bumi (Bayong Tjasyono HK, 2013: 89). Partikel bermuatan yang terperangkap oleh medan magnet bumi ini membentuk dua sabuk radiasi, yang terdiri atas proton (sabuk sebelah dalam) dan elektron (sabuk sebelah luar). Proton memiliki massa yang lebih besar daripada elektron

sehingga proton ditarik oleh gaya gravitasi lebih kuat daripada elektron. Dengan demikian, proton berada di sabuk sebelah dalam dan elektron berada di sabuk sebelah luar. sehingga proton ditarik oleh gaya gravitasi lebih kuat daripada elektron. Dengan demikian, proton berada di sabuk sebelah dalam dan elektron berada di sabuk sebelah luar.

Sabuk pertama terjadi kira-kira pada ketinggian 1000 km dan membentang dari 30° Lintang Utara hingga 30° Lintang Selatan. Intensitas radiasi pada sabuk meningkat dengan bertambahnya ketinggian hingga mencapai maksimum pada ketinggian kira-kira 3000 km dari permukaan bumi.

Sabuk kedua terbentuk mulai ketinggian 12000 km dan mencapai maksimum pada 19000 km. Sabuk kedua ini membentang dari 60° Lintang Utara hingga 60° Lintang Selatan. Diperkirakan bahwa intensitas radiasi pada sabuk sebelah luar ini lebih tinggi dibandingkan dengan sabuk di sebelah dalam. Sabuk Van Allen memiliki ketebalan yang sama dan simetris baik pada belahan Bumi yang menghadap Matahari maupun belahan Bumi yang membelakangi Matahari. Hal tersebut karena sabuk Van Allen terletak jauh di dalam zona magnetosfer sehingga angin Matahari tidak mempengaruhi kesimetrisan dan ketebalannya.

Garis-garis gaya magnet bumi yang membentang jauh ke angkasa, menangkap partikel-partikel bermuatan yang bergerak melingkari garis-garis gaya magnet. Karena garis-garis ini paling banyak berada di daerah kutub, maka pada daerah inilah partikel bermuatan listrik menembus ke dalam atmosfer bumi dan menyebabkan suatu pertunjukkan alam yang disebut cahaya kutub atau aurora.