Tech

Matahari, Bintang Terbesar di Galaksi Bima Sakti

BERITAALTERNATIF.COM – Matahari atau Surya adalah bintang di pusat tata surya. Bentuknya nyaris bulat dan terdiri dari plasma panas bercampur medan magnet. Diameternya sekitar 1.392.684 km, kira-kira 109 kali diameter Bumi, dan massanya (sekitar 2×1030 kilogram, 330.000 kali massa Bumi) mewakili kurang lebih 99,86 % massa total tata surya. Matahari merupakan benda langit terbesar di galaksi Bima Sakti yang besarnya bahkan 10 kali planet terbesar tata surya, Jupiter.

Secara kimiawi, sekitar tiga perempat massa matahari terdiri dari hidrogen, sedangkan sisanya didominasi helium. Sisa massa tersebut (1,69%, setara dengan 5.629 kali massa Bumi) terdiri dari elemen-elemen berat seperti oksigen, karbon, neon, dan besi.

Matahari terbentuk sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu akibat peluruhan gravitasi suatu wilayah di dalam sebuah awan molekul besar. Sebagian besar materi berkumpul di tengah, sementara sisanya memipih menjadi cakram beredar yang kelak menjadi tata surya.

Massa pusatnya semakin panas dan padat dan akhirnya memulai fusi termonuklir di intinya. Diduga bahwa hampir semua bintang lain terbentuk dengan proses serupa. Klasifikasi bintang matahari, berdasarkan kelas spektrumnya, adalah bintang deret utama G (G2V) dan sering digolongkan sebagai katai kuning karena radiasi tampaknya lebih intens dalam porsi spektrum kuning-merah.

Meski warnanya putih, dari permukaan Bumi, Matahari tampak kuning karena pembauran cahaya biru di atmosfer. Menurut label kelas spektrum, G2 menandakan suhu permukaannya sekitar 5778 K (5505 °C) dan V menandakan bahwa Matahari, layaknya bintang-bintang lain, merupakan bintang deret utama, sehingga energinya diciptakan oleh fusi nuklir nukleus hidrogen ke dalam helium.

Dalam intinya, matahari memfusi 620 juta ton metrik hidrogen setiap detik. Berdasarkan perkiraan seluruh hidrogen di dalam Matahari akan habis dalam sekitar 4,5 miliar tahun ke depan, dan Matahari akan mati menjadi katai putih.

Dahulu, Matahari dipandang para astronom sebagai bintang kecil dan tidak penting. Sekarang, Matahari dianggap lebih terang daripada sekitar 85% bintang di galaksi Bima Sakti yang didominasi katai merah.

Magnitudo absolut Matahari adalah +4,83. Akan tetapi, sebagai bintang yang paling dekat dengan Bumi, Matahari adalah benda tercerah di langit dengan magnitudo tampak −26,74. Korona Matahari yang panas terus meluas di luar angkasa dan menciptakan angin Matahari, yaitu arus partikel bermuatan yang bergerak hingga heliopause sekitar 100 au. Gelembung di medium antar-bintang yang terbentuk oleh angin Matahari, heliosfer, adalah struktur bersambung terbesar di tata surya.

Matahari saat ini bergerak melalui Awan Antarbintang Lokal (dekat Awan G) di zona Gelembung Lokal, tepatnya di dalam lingkaran terdalam Lengan Orion di galaksi Bima Sakti. Dari 50 sistem bintang terdekat dalam jarak 17 tahun cahaya dari Bumi (bintang terdekat adalah katai merah bernama Proxima Centauri sekitar 4,2 tahun cahaya), Matahari memiliki massa terbesar keempat.

Matahari mengorbit pusat Bima Sakti pada jarak kurang lebih 24.000-26.000 tahun cahaya dari pusat galaksi. Jika dilihat dari kutub utara galaksi, Matahari merampungkan satu orbit searah jarum jam dalam kurun sekitar 225-250 juta tahun. Karena Bima Sakti bergerak relatif terhadap radiasi latar belakang gelombang mikro kosmis (CMB) ke arah konstelasi Hydra dengan kecepatan 550 km/detik, kecepatan Matahari relatif terhadap CMB sekitar 370 km/detik ke arah Crater atau Leo.

Jarak rata-rata Matahari dari Bumi sekitar 149,6 juta kilometer (1 au), meski jaraknya bervariasi seiring pergerakan Bumi menjauhi perihelion pada bulan Januari hingga aphelion pada bulan Juli. Pada jarak rata-rata ini, cahaya bergerak dari Matahari ke Bumi selama 8 menit 19 detik. Sehingga penampakan Matahari yang kita lihat di Bumi sekarang adalah penampakan aslinya 8 menit 19 detik yang lalu. 

Energi sinar matahari ini membantu perkembangan celah hidrotermal (omunitas biologi) nyaris semua bentuk kehidupan di Bumi melalui fotosintesis dan mengubah iklim dan cuaca Bumi.

Dampak luar biasa Matahari terhadap Bumi sudah diamati sejak zaman prasejarah. Matahari juga dianggap oleh sejumlah peradaban sebagai dewa. Pemahaman ilmiah yang akurat mengenai Matahari berkembang perlahan. Pada abad ke-19, beberapa ilmuwan ternama mulai sedikit tahu tentang komposisi fisik dan sumber tenaga Matahari. Pemahaman ini masih terus berkembang sampai sekarang. Ada sejumlah anomali perilaku Matahari yang belum dapat dijelaskan secara ilmiah.

Karakteristik Matahari

Matahari adalah bintang deret utama tipe G yang kira-kira terdiri dari 99,85% massa total tata surya. Bentuknya nyaris bulat sempurna dengan kepepatan sebesar sembilan per satu juta, artinya diameter kutubnya berbeda 10 km saja dengan diameter khatulistiwanya.

Karena Matahari terbuat dari plasma dan tidak padat, rotasinya lebih cepat di bagian khatulistiwa ketimbang kutubnya. Peristiwa ini disebut rotasi diferensial dan terjadi karena konveksi pada Matahari dan gerakan massanya akibat gradasi suhu yang terlampau jauh dari inti ke permukaan.

Massa tersebut mendorong sebagian momentum sudut Matahari yang berlawanan arah jarum jam jika dilihat dari kutub utara ekliptika sehingga kecepatan sudutnya didistribusikan kembali. Periode rotasi aktual ini diperkirakan 25,6 hari di khatulistiwa dan 33,5 hari di kutub.

Namun, akibat sudut pandang yang berubah-ubah dari Bumi saat mengorbit Matahari, rotasi tampak di khatulistiwa kira-kira 28 hari. Efek sentrifugal rotasi lambat ini 18 juta kali lebih lemah dibandingkan gravitasi permukaan di khatulistiwa Matahari. Efek pasang planet lebih lemah lagi dan tidak begitu memengaruhi bentuk Matahari.

Matahari adalah bintang populasi I yang kaya elemen berat. Pembentukan Matahari diperkirakan diawali oleh gelombang kejut dari satu supernova terdekat atau lebih. Teori ini didasarkan pada keberlimpahan elemen berat di tata surya, seperti emas dan uranium, dibandingkan bintang-bintang populasi II yang elemen beratnya sedikit. Elemen-elemen ini sangat mungkin dihasilkan oleh reaksi nuklir endotermik selama supernova atau transmutasi melalui penyerapan neutron di dalam sebuah bintang raksasa generasi kedua.

Matahari tidak punya batas pasti seperti planet-planet berbatu. Kepadatan gas di bagian terluarnya menurun seiring bertambahnya jarak dari pusat Matahari. Meski begitu, Matahari memiliki struktur interior yang jelas. Radius Matahari diukur dari pusatnya ke pinggir fotosfer. Fotosfer adalah lapisan terakhir yang tampak karena lapisan-lapisan di atasnya terlalu dingin atau terlalu tipis untuk meradiasikan cahaya yang cukup agar dapat terlihat mata telanjang di hadapan cahaya terang dari fotosfer. Selama gerhana Matahari total, ketika fotosfer terhalang Bulan, korona Matahari terlihat di sekitarnya.

Interior Matahari tidak bisa dilihat secara langsung dan Matahari tidak dapat ditembus radiasi elektromagnetik. Dengan mengikuti seismologi yang memakai gelombang gempa untuk mengungkap struktur terdalam Bumi, disiplin helioseismologi memakai gelombang tekanan (suara infrasonik) yang melintasi interior Matahari untuk mengukur dan menggambar struktur terdalam Matahari. Model komputer Matahari juga dimanfaatkan sebagai alat bantu teoretis untuk menyelidiki lapisan-lapisan terdalamnya.

Inti Matahari

Inti Matahari diperkirakan merentang dari pusatnya sampai 20-25% radius Matahari. Kepadatannya mencapai 150 g/cm3 (sekitar 150 kali lipat kepadatan air) dan suhu mendekati 15,7 juta kelvin (K). Sebaliknya, suhu permukaan Matahari kurang lebih 5.800 K. Analisis terkini terhadap data misi SOHO menunjukkan keberadaan tingkat rotasi yang lebih cepat di bagian inti ketimbang di seluruh zona radiatif. Sepanjang masa hidup Matahari, energi dihasilkan oleh fusi nuklir melalui serangkaian tahap yang disebut rantai p–p (proton–proton); proses ini mengubah hidrogen menjadi helium. Hanya 0,8% energi Matahari yang berasal dari siklus CNO.

Inti adalah satu-satunya wilayah Matahari yang menghasilkan energi termal yang cukup melalui fusi; 99% tenaganya tercipta di dalam 24% radius Matahari. Fusi hampir berhenti sepenuhnya pada tingkat 30% radius. Sisanya dipanaskan oleh energi yang ditransfer ke luar oleh radiasi dari inti ke zona konvektif di luarnya. Energi yang diproduksi melalui fusi di inti harus melintasi beberapa lapisan dalam perjalanan menuju fotosfer sebelum lepas ke angkasa dalam bentuk sinar Matahari atau energi kinetik partikel.

Rantai proton–proton terjadi sekitar 9,2×1037 kali per detik di inti. Karena memakai empat proton bebas (nukleus hidrogen), reaksi ini kira-kira mengubah 3,7×1038 proton menjadi partikel alpha (nukleus helium) setiap detiknya (dari total ~8,9×1056 proton bebas di matahari) atau sekitar 6,2×1011 kg per detik. Karena memfusi hidrogen ke helium melepaskan kurang lebih 0,7% massa terfusi dalam bentuk energi, Matahari melepaskan energi dengan tingkat konversi massa–energi sebesar 4,26 juta ton metrik per detik, 384,6 yotta watt (3,846×1026 W), atau 9,192×1010 megaton TNT per detik.

Massa ini tidak dihancurkan untuk menciptakan energi, tetapi diubah menjadi setara energi dan diangkut dalam energi yang diradiasikan, seperti yang dijelaskan oleh konsep kesetaraan massa-energi.

Produksi tenaga oleh fusi di inti bervariasi sesuai jaraknya dari pusat Matahari. Di pusat Matahari, model teori memperkirakan besarnya mencapai 276.5 watt/m3, kepadatan produksi tenaga yang kira-kira lebih mendekati metabolisme reptil daripada bom termonuklir. Puncak produksi tenaga di Matahari telah dibanding-bandingkan dengan panas volumetrik yang dihasilkan di dalam tumpukan kompos aktif. Keluaran tenaga Matahari yang luar biasa tidak diakibatkan oleh tenaga per volumenya yang tinggi, melainkan ukurannya yang besar.

Tingkat fusi di bagian inti berada dalam kesetimbangan yang bisa membaik sendiri. Tingkat fusi yang agak lebih tinggi mengakibatkan inti memanas dan sedikit memuai terhadap berat lapisan terluarnya sehingga mengurangi tingkat fusi dan memperbaiki perturbasi; tingkat yang agak lebih rendah mengakibatkan inti mendingin dan sedikit menyusut sehingga meningkatkan tingkat fusi dan memperbaikinya ke tingkat saat ini.

Sinar gama (foton berenergi tinggi) yang dilepaskan dalam reaksi fusi hanya diserap oleh beberapa militer plasma Matahari, kemudian dipancarkan kembali secara acak dalam bentuk energi yang lebih rendah. Karena itu, butuh waktu lama bagi radiasi untuk mencapai permukaan Matahari. Perkiraan waktu tempuh foton berkisar antara 10-170 ribu tahun.

Neutrino, yang mewakili sekitar 2% produksi energi total Matahari, hanya butuh 2,3 detik untuk mencapai permukaan. Karena transportasi energi di Matahari adalah proses yang melibatkan foton dalam kesetimbangan termodinamik dengan zat, skala waktu transportasi energi di Matahari lebih panjang dengan rentang 30 juta tahun. Ini adalah waktu yang diperlukan Matahari untuk kembali ke keadaan stabil jika tingkat penciptaan energi di intinya tiba-tiba berubah.

Sepanjang bagian akhir perjalanan foton keluar Matahari, di zona konvektif terluar, tabrakannya lebih sedikit dan energinya lebih rendah. Fotosfer adalah permukaan transparan Matahari tempat foton terlepas dalam bentuk cahaya tampak. Setiap sinar gama di inti Matahari diubah menjadi beberapa juta foton cahaya tampak sebelum lepas ke luar angkasa. Neutrino juga dilepaskan oleh reaksi fusi di inti, tetapi tidak seperti foton. Neutrino jarang berinteraksi dengan zat sampai-sampai semuanya bisa dengan mudah keluar dari Matahari.

Selama beberapa tahun, pengukuran jumlah neutrino yang diproduksi di Matahari lebih rendah daripada yang diprediksi teori dengan faktor 3. Kesenjangan ini diselesaikan pada tahun 2001 melalui penemuan efek osilasi neutrino: Matahari memancarkan beberapa neutrino sesuai prediksi teori, tetapi detektor neutrino kehilangan ​23 jumlahnya karena neutrino sudah berubah rasa saat dideteksi. (*)

Sumber: Wikipedia

Click to comment

Leave a Reply

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.

To Top