Untuk memahami mengapa aurora tampak hijau, merah, biru, atau ungu, gunakan model konseptual sederhana: partikel bermuatan yang berasal dari Matahari berinteraksi dengan atmosfer Bumi, lalu gas di atmosfer memancarkan cahaya. Uraian ini merupakan ilustrasi tentang mekanismenya, bukan laporan pengamatan aurora tertentu. Ragam warna muncul dari gabungan jenis gas, ketinggian tumbukan, energi partikel, dan cara cahaya ditangkap mata.

AURAWIN: Mengapa Aurora Tidak Selalu Berwarna Sama?

Gas atmosfer menjadi sumber warna

Partikel bermuatan dapat memberikan energi kepada atom dan molekul di atmosfer. Setelah menerima energi, partikel gas itu berada dalam keadaan tereksitasi. Ketika kembali ke keadaan yang lebih stabil, gas memancarkan cahaya. Jenis gas dan cara energinya dilepaskan menentukan warna yang muncul.

Oksigen sering dikaitkan dengan cahaya hijau yang menonjol pada aurora. Dalam keadaan dan ketinggian tertentu, oksigen juga dapat menghasilkan cahaya merah. Nitrogen dan molekul yang mengandung nitrogen dapat menyumbang warna biru atau ungu, serta rona merah muda pada bagian aurora tertentu. Jadi, warna bukan cat yang menempel pada tirai cahaya, melainkan hasil pancaran gas yang berbeda.

Ketinggian mengubah warna yang terlihat

Atmosfer tidak sama rapatnya di setiap ketinggian. Di lapisan yang lebih tinggi, partikel gas lebih jarang bertemu satu sama lain; di lapisan lebih rendah, tumbukan antarpartikel lebih sering terjadi. Perbedaan ini memengaruhi berapa lama gas yang tereksitasi dapat mempertahankan energinya sebelum bertabrakan lagi.

Sebagian pancaran merah dari oksigen lebih mudah terlihat di lapisan tinggi yang renggang. Cahaya hijau dari oksigen umumnya tampak pada lapisan yang lebih rendah, sementara emisi nitrogen dapat ikut memberi warna pada bagian aurora yang lebih bawah. Namun, batas-batas itu bukan garis pemisah yang tegas. Lapisan warna dapat saling tumpang tindih, sehingga satu bagian aurora terlihat sebagai campuran, bukan pita yang rapi.

Energi partikel Matahari menentukan seberapa dalam tumbukan terjadi

Partikel bermuatan yang terkait dengan Matahari berinteraksi dengan lingkungan magnetik Bumi. Sebagian diarahkan menuju atmosfer dekat wilayah kutub. Saat bertumbukan dengan gas, partikel-partikel itu memindahkan energi dan memicu pancaran cahaya aurora.

Energi partikel ikut memengaruhi tempat energi dilepaskan. Partikel berenergi lebih tinggi dapat menembus lebih dalam sebelum kehilangan energinya, sedangkan partikel dengan energi berbeda bisa melepaskannya pada ketinggian lain. Karena itu, perubahan energi dan jumlah partikel dapat mengubah susunan, kecerahan, atau campuran warna aurora. Aktivitas yang lebih kuat tidak otomatis berarti satu warna tertentu akan muncul; hasilnya tetap bergantung pada gas dan kondisi lapisan atmosfer yang terlibat.

Warna sering terbentuk sebagai campuran

Dalam contoh rekaan, bayangkan sebuah aurora dengan cahaya merah di bagian atas, hijau di bagian tengah, dan semburat merah muda atau ungu di tepi bawah. Sketsa ini memperlihatkan bagaimana emisi dari gas yang berbeda dapat muncul pada ketinggian berbeda dan terlihat bersamaan. Bentuk nyata tidak harus mengikuti susunan itu: warna bisa bertumpuk, memudar, atau berubah sepanjang lengkungan aurora.

Campuran tersebut juga menjelaskan mengapa dua bagian dalam satu aurora dapat terlihat berbeda. Perbedaan kecil pada ketinggian tumbukan, energi partikel, atau gas yang memancarkan cahaya dapat menggeser warna yang paling menonjol. Dengan demikian, tidak ada satu warna yang selalu mewakili semua aurora.

Mata dan kamera dapat menangkap warna secara berbeda

Warna yang terlihat tidak hanya bergantung pada cahaya yang dipancarkan. Mata manusia kurang peka terhadap warna ketika cahaya sangat redup, sehingga aurora yang tampak abu-abu atau pucat saat dilihat langsung dapat memperlihatkan lebih banyak warna pada foto. Kamera juga dipengaruhi pengaturan seperti paparan dan keseimbangan warna. Perbedaan tampilan ini tidak mengubah proses di atmosfer, tetapi dapat membuat aurora yang sama terlihat berlainan bagi mata dan kamera.

Ragam warna aurora terbentuk dari hubungan antara gas, ketinggian, dan energi partikel Matahari. Gas menentukan jenis cahaya yang dapat dipancarkan, ketinggian memengaruhi kondisi tumbukan, sementara energi partikel membantu menentukan tempat energi itu dilepaskan. Ketiganya berpadu menghasilkan cahaya kutub yang warnanya dapat berubah dari satu bagian langit ke bagian lain.