Gelombang Mikro

Gambar radar Doppler yang terlihat di siaran berita cuaca televisi ini memanfaatkan gelombang mikro untuk menyampaikan prakiraan cuaca lokal. Gambar radar menampilkan dinding-mata dari badai Claudette yang menyentuh permukaan.
Kredit: NOAA

Kita mungkin pernah melihat gambar gelombang mikro, karena kerap dimanfaatkan untuk menyampaikan prakiraan cuaca di televisi. Bahkan kita juga memanfaatkan gelombang mikro untuk memasak makanan. Oven microwave beroperasi menggunakan gelombang mikro dengan panjang sekitar 12 sentimeter untuk memaksa molekul air dan lemak dalam makanan berputar. Interaksi rotasi molekul menghasilkan panas dan memasak makanan.

Pita Gelombang Mikro

Gelombang mikro adalah bagian atau “pita” yang ditemukan pada ujung frekuensi yang lebih tinggi dari spektrum radio, tetapi gelombang mikro cenderung dibedakan dari gelombang radio karena teknologi yang digunakan untuk mengaksesnya. Gelombang mikro yang dikelompokkan ke dalam “sub-band” menyediakan informasi yang berbeda kepada para ilmuwan.

Gelombang mikro-menengah (pita-C) dapat menembus awan, debu, asap, salju dan hujan untuk mengungkap permukaan Bumi. Gelombang mikro pita-L, seperti yang digunakan oleh receiver Global Positioning System (GPS) di gawai kita, juga dapat menembus kanopi hutan untuk mengukur kelembaban tanah hutan hujan. Sebagian besar satelit komunikasi menggunakan pita -C, -X, dan -Ku untuk mengirim sinyal ke stasiun darat.

Kiri: Satelit ERS-1 mengirim panjang gelombang sekitar 5,7 cm (pita-C). Gambar ini menunjukkan es laut yang membelah pantai Alaska.
Tengah: Satelit JERS menggunakan panjang gelombang sekitar 20 cm (pita-L). Gambar ini menunjukkan Sungai Amazon di Brasil.
Kanan: Gambar radar yang diperoleh dari pesawat ulang-alik, yang juga menggunakan panjang gelombang pada pita-L dari spektrum gelombang mikro, menunjukkan beberapa gunung di tepi Salt Lake City, Utah.

Gelombang mikro yang mampu menembus kabut, hujan gerimis, salju, awan dan asap dimanfaatkan sebagai komunikasi satelit dan untuk mempelajari Bumi dari luar angkasa. Instrumen SeaWinds di satelit Quick Scatterometer (QuikSCAT) menggunakan pulsa radar pada pita-Ku spektrum gelombang mikro.

Scatterometer mengukur perubahan denyut energi gelombang mikro untuk menentukan kecepatan dan arah angin di dekat permukaan laut. Kemampuan gelombang mikro untuk menembus awan memungkinkan para ilmuwan untuk memantau kondisi di bawah badai.

Kredit: Tim Sains QuikSCAT di Laboratorium Propulsi Jet NASA

Advanced Microwave Scanning Radiometer for EOS (AMSR-E) adalah sebuah instrumen besutan Jepang yang terpasang di satelit Aqua NASA. AMSR-E mampu menembus awan dan hujan salju untuk mengukur gelombang mikro dari seluruh wilayah kutub dalam resolusi tinggi setiap hari.
Kredit: Pusat Penerbangan Antariksa NASA

Active Remote Sensing

Teknologi radar dianggap sebagai sebuah sistem penginderaan jarak jauh aktif karena terus menerus mengirim denyut gelombang mikro dan merasakan energi yang dipantulkan kembali. Radar Doppler, Scatterometer dan Radar Altimeter adalah contoh instrumen Active Remote Sensing yang menggunakan frekuensi gelombang mikro.

Altimeter radar di satelit Ocean Surface Topography Mission (OSTM)/Jason-2 kolaborasi antara NASA dan CNES (Badan Antariksa Prancis) mampu mengukur ketinggian permukaan laut. Altimeter radar OSTM memancarkan gelombang mikro pada dua frekuensi berbeda (13,6 dan 5,3 GHz) di permukaan laut dan mengukur waktu yang dibutuhkan denyut untuk kembali ke satelit.

Dengan menggabungkan data dari jajaran instrumen lain yang secara akurat menghitung ketinggian satelit dan mengoreksi efek uap air pada denyut gelombang mikro, para ilmuwan mampu menentukan ketinggian permukaan laut dengan margin eror hanya beberapa sentimeter.

Para ilmuwan memantau perubahan ketinggian permukaan laut di seluruh dunia untuk mengukur jumlah panas yang tersimpan di dalam laut dan memprediksi cuaca global atau fenomena iklim seperti El Nino. Karena rasio massa jenis air hangat lebih kecil daripada air dingin, daerah dengan permukaan laut yang lebih tinggi cenderung lebih hangat. Gambar ketinggian permukaan laut menunjukkan area air hangat di tengah dan timur Samudra Pasifik yang lebih tinggi sekitar 10-18 sentimeter daripada ketinggian rata-rata. Kondisi seperti itu dapat mengindikasikan El Nino.
Kredit: NASA/Tim Topografi Permukaan Lautan JPL.

Passive Remote Sensing

Passive Remote Sensing mengacu pada penginderaan gelombang elektromagnetik yang tidak berasal dari satelit atau instrumen itu sendiri. Sensor hanyalah pengamat pasif yang mengumpulkan radiasi elektromagnetik. Instrumen Passive Remote Sensing di satelit telah merevolusi prakiraan cuaca dengan menyediakan pemandangan global tentang pola cuaca dan suhu permukaan.

Pencitraan gelombang mikro oleh Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) NASA dapat menangkap data dari bawah awan badai untuk mengungkap struktur hujan.

Kredit: Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA

Petunjuk Big Bang

Pada tahun 1965, menggunakan pita-L gelombang mikro yang panjang, dua orang ilmuwan Arno Penzias dan Robert Wilson di Bell Labs, menghasilkan penemuan luar biasa secara tidak sengaja. Mereka mendeteksi derau latar belakang menggunakan antena khusus derau-rendah.

Sumber derau berasal dari segala arah dan memiliki intensitas yang setara. Jika derau statis ini berasal dari sesuatu di planet kita, seperti transmisi radio dari menara kontrol bandara terdekat, seharusnya hanya bersumber dari satu arah.

Mereka segera menyadari telah secara kebetulan menemukan radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik. Radiasi yang memenuhi seluruh kosmos ini adalah petunjuk yang memperkuat teori Big Bang.

Gambar yang diambil menggunakan Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) menunjukkan gambar terperinci seluruh langit dari bayi alam semesta ketika berusia 380.000 tahun. Suhu dari cahaya yang dipancarkan 13,7 miliar tahun lalu, sekarang hanya 72,7 derajat Kelvin. Fluktuasi suhu yang diamati plus minus 200 microKelvin, ditunjukkan pada gambar sebagai warna yang berbeda, adalah benih yang kemudian tumbuh menjadi gugus galaksi.
Kredit: NASA/Tim Sains WMAP

Ditulis oleh: Staf science.nasa.gov

Sumber: Microwaves

Rangkaian Artikel Spektrum Elektromagnetik

1. Pengenalan Spektrum Elektromagnetik

2. Anatomi Gelombang Elektromagnetik

3. Sifat Gelombang

4. Visualisasi: Dari Energi ke Gambar

5. Gelombang Radio

6. Gelombang Mikro

7. Gelombang Inframerah

8. Refleksi Inframerah-Dekat

9. Cahaya Kasat Mata

10. Gelombang Ultraviolet

11. Sinar-X

12. Sinar Gamma

13. Budget Radiasi Bumi

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa