Matahari

Matahari adalah bola raksasa yang terbentuk dari gas hidrogen dan helium.^[1] Matahari termasuk bintang berwarna putih yang berperan sebagai pusat tata surya.^[2][3][4] Seluruh komponen tata surya termasuk 8 planet dan satelit masing-masing, planet-planet kerdil, asteroid,komet, dan debu angkasa berputar mengelilingi Matahari. ^[5] Di samping sebagai pusat peredaran, Matahari juga merupakan sumber energiuntuk kehidupan yang berkelanjutan.^[6] Panas Matahari menghangatkan bumi dan membentuk iklim, sedangkan cahayanya menerangi Bumiserta dipakai oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis.^[6] Tanpa Matahari, tidak akan ada kehidupan di Bumi karena banyak reaksi kimia yang tidak dapat berlangsung.^[6]

Nicolaus Copernicus adalah orang pertama yang mengemukakan teori bahwa Matahari adalah pusat peredaran tata surya pada abad 16.^[7] Teori ini kemudian dibuktikan oleh Galileo Galilei dan pengamat angkasa lainnya.^[7] Teori yang kemudian dikenal dengan nama heliosentrisme ini mematahkan teori geosentrisme (bumi sebagai pusat tata surya) yang dikemukakan oleh Ptolemeus dan telah bertahan sejak abad ke dua sebelum masehi.^[8] Konsep fusi nuklir yang dikemukakan oleh Subrahmanyan Chandrasekhar dan Hans Bethe pada tahun 1930 akhirnya dapat menjelaskan apa itu Matahari secara tepat.^[7]

Karakteristik umum Matahari

Matahari berbentuk bola yang berpijar dengan senyawa penyusun utama berupa gas hidrogen (74%) dan helium (25%) terionisasi.^[4] [9][5]Senyawa penyusun lainnya terdiri dari besi, nikel, silikon, sulfur, magnesium, karbon, neon, kalsium, dan kromium.^[10] Cahaya Matahari berasal dari hasil reaksi fusi hidrogen menjadi helium.^[11]

Berdasarkan penghitungan menggunakan Hukum Newton dengan melibatkan nilai kecepatan orbit Bumi, jarak Matahari, dan gaya gravitasi, diperoleh massa Matahari sebesar 1,989x10³⁰ kilogram.^[12][9] Angka tersebut sama dengan 333.000 kali massa Bumi. ^[9] Sementara itu, diameter Matahari adalah 1.392.000 kilometer atau 865.000 mil, sama dengan 109 kali diameter Bumi.^[5] Sebagai perbandingan, sebanyak 1,3 juta planet seukuran Bumi dapat masuk ke dalam Matahari.^[5] Oleh karena itu, Matahari menjadi obyek terbesar di tata surya dengan massa mencapai 99,85% dari total massa tata surya.^[13]

Matahari merupakan bintang yang paling dekat dengan Bumi, yaitu berjarak rata-rata 149.600.000 kilometer (92,96 juta mil).^[4][14] Jarak Matahari ke Bumi ini dikenal sebagai satuan astronomi dan biasa dibulatkan (untuk penyederhanaan hitungan) menjadi 150 juta km. ^[4][13]

Berdasarkan penghitungan dengan metode analisis radioaktif, diketahui bahwa batuan bulan, meteorit dan batuan Bumi tertua yang pernah ditemukan berusia sekitar 4,6 miliar tahun.^[15] Sementara itu, sampel batuan Matahari belum pernah didapatkan sehingga penghitungan dilakukan secara matematika menggunakan model interior Matahari.^[16] Berdasarkan hasil penghitungan matematika adalah Matahari diperkirakan berusia 5 ± 1,5 miliar tahun.^[16] Namun, oleh karena tata surya diketahui terbentuk sebagai satu kesatuan dalam waktu yang berdekatan maka kini secara umum Matahari dianggap berusia 4,6 miliar tahun.^[15][16] Matahari tergolong bintang tipe G V, dengan ciri memiliki suhu permukaan sekitar 6.000 K dan umumnya bertahan selama 10 miliar tahun.^[11] Matahari diperkirakan berusia sekitar 7 miliar tahun lagi, sebelum hidrogen di intinya habis.^[5] Bila hal tersebut terjadi, Matahari akan berekspansi menjadi bintang raksasa berwarna merah yang dingin dan 'memakan' planet-planet kecil di sekitarnya (mungkin termasuk Bumi) sebelum akhirnya kembali menjadi bintang kerdil berwarna putih kembali.^[5]

Gaya gravitasi di Matahari sebanding dengan 28 kali gravitasi di Bumi.^[17] Secara teori hal tersebut berarti bila seseorang memiliki berat 100 kg di Bumi maka bila berjalan di permukaan Matahari beratnya akan terasa seperti 2.800 kg.^[17] Gravitasi Matahari memungkinkannya menarik semua komponen-komponen penyusunnya membentuk suatu bentuk bola sempurna.^[17] Gravitasi Matahari jugalah yang menahan planet-planet yang mengelilinginya tetap berada pada orbit masing-masing.^[17] Pengaruh dari gravitasi Matahari masih dapat terasa hingga jarak 2 tahun cahaya.^[17]

Radiasi Matahari, lebih dikenal sebagai cahaya Matahari, adalah campuran gelombang elektromagnetik yang terdiri dari gelombang inframerah, cahaya tampak, sinar ultraviolet.^[18] Semua gelombang elektromagnetik ini bergerak dengan kecepatan sekitar 3,0 x 10⁸ m/s.^[18] Oleh karena itu radiasi atau cahaya memerlukan waktu 8 menit untuk sampai ke Bumi.^[18] Matahari juga menghasilkan sinar gamma, namun frekuensinya semakin kecil seiring dengan jaraknya meninggalkan inti.^[18]

Struktur Matahari

Inti Matahari

Inti adalah area terdalam dari Matahari yang memiliki suhu sekitar 15 juta derajat Celcius (27 juta derajat Fahrenheit).^[4][19] Berdasarkan perbandingan radius/diameter, bagian inti berukuran seperempat jarak dari pusat ke permukaan dan 1/64 total volume Matahari.^[20] Kepadatannya adalah sekitar 150 g/cm³. Suhu dan tekanan yang sedemikian tingginya memungkinkan adanya pemecahan atom-atom menjadi elektron, proton, dan neutron.^[19][20]Neutron yang tidak bermuatan akan meninggalkan inti menuju bagian Matahari yang lebih luar.^[19] Sementara itu, energi panas di dalam inti menyebabkan pergerakan elektron dan proton sangat cepat dan bertabrakan satu dengan yang lain menyebabkan reaksi fusi nuklir (sering juga disebut termonuklir).^[4][19] Inti Matahari adalah tempat berlangsungnya reaksi fusi nuklir helium menjadi hidrogen.^[20] Energi hasil reaksi termonuklir di inti berupasinar gamma dan neutrino memberi tenaga sangat besar sekaligus menghasilkan seluruh energi panas dan cahaya yang diterima di Bumi.^[4][19][21]Energi tersebut dibawa keluar dari Matahari melalui radiasi.^[4]

[]Zona radiatif

Zona radiatif adalah daerah yang menyelubungi inti Matahari.^[22] Energi dari inti dalam bentuk radiasi berkumpul di daerah ini sebelum diteruskan ke bagian Matahari yang lebih luar.^[22] Kepadatan zona radiatif adalah sekitar 20 g/cm³ dengan suhu dari bagian dalam ke luar antara 7 juta hingga 2 juta derajat Celcius.^[23] Suhu dan densitas zona radiatif masih cukup tinggi, namun tidak memungkinkan terjadinya reaksi fusi nuklir.^[23]

]Zona konvektif

Zona konvektif adalah lapisan di mana suhu mulai menurun.^[4] Suhu zona konvektif adalah sekitar 2 juta derajat Celcius (3.5 juta derajat Fahrenheit).^[4] Setelah keluar dari zona radiatif, atom-atom berenergi dari inti Matahari akan bergerak menuju lapisan lebih luar yang memiliki suhu lebih rendah.^[24] Penurunan suhu tersebut menyebabkan terjadinya perlambatan gerakan atom sehingga pergerakan secara radiasi menjadi kurang efisien lagi.^[21] Energi dari inti Matahari membutuhkan waktu 170.000 tahun untuk mencapai zona konvektif.^[4] Saat berada di zona konvektif, pergerakan atom akan terjadi secara konveksi di area sepanjang beberapa ratus kilometer yang tersusun atas sel-sel gas raksasa yang terus bersirkulasi.^[21] Atom-atom bersuhu tinggi yang baru keluar dari zona radiatif akan bergerak dengan lambat mencapai lapisan terluar zona konvektif yang lebih dingin menyebabakan atom-atom tersebut "jatuh" kembali ke lapisan teratas zona radiatif yang panas yang kemudian kembali naik lagi.^[24] Peristiwa ini terus berulang menyebabkan adanya pergerakan bolak-balik yang menyebabakan transfer energi seperti yang terjadi saat memanaskan air dalam panci.^[24] Oleh sebab itu, zona konvektif dikenal juga dengan nama zona pendidihan (the boiling zone).^[24] Materi energi akan mencapai bagian atas zona konvektif dalam waktu beberapa minggu.^[24]

[]Fotosfer

Fotosfer atau permukaan Matahari meliputi wilayah setebal 500 kilometer dengan suhu sekitar 5.500 derajat Celcius (10.000 derajat Fahrenheit).^[4] Sebagian besar radiasi Matahari yang dilepaskan keluar berasal dari fotosfer. ^[4]Energi tersebut diobservasi sebagai sinar Matahari di Bumi, 8 menit setelah meninggalkan Matahari. ^[4]

[]Kromosfer

Kromosfer adalah lapisan di atas fotosfer.^[4] Warna dari kromosfer biasanya tidak terlihat karena tertutup cahaya yang begitu terang yang dihasilkan fotosfer.^[4] Namun saat terjadi gerhana Matahari total, di mana bulan menutupi fotosfer, bagian kromosfer akan terlihat sebagai bingkai berwarna merah di sekeliling Matahari.^[4][21] Warna merah tersebut disebabkan oleh tingginya kandungan helium di sana.^[21]

[]Korona

Korona merupakan lapisan terluar dari Matahari.^[21] Lapisan ini berwarna putih, namun hanya dapat dilihat saat terjadi gerhana karena cahaya yang dipancarkan tidak sekuat bagian Matahari yang lebih dalam.^[21] Saat gerhana total terjadi, korona terlihat membentuk mahkota cahaya berwarna putih di sekeliling Matahari.^[4] Lapisan korona memiliki suhu yang lebih tinggi dari bagian dalam Matahari dengan rata-rata 2 juta derajat Fahrenheit, namun di beberapa bagian bisa mencapai suhu 5 juta derajat Fahrenheit.^[21]