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 memimpih 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 dikarenakan pembauran cahaya biru di atmosfer.[16] 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. Di intinya, Matahari memfusi 620 juta ton metrik hidrogen setiap detik.
Dulu, 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.[17][18] 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.[19][20] 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 antarbintang yang terbentuk oleh angin matahari, heliosfer, adalah struktur bersambung terbesar di Tata Surya.[21][22]
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.[23][24] Dari 50 sistem bintang terdekat dalam jarak 17 tahun cahaya dari Bumi (bitnang terdekat adalah katai merah bernama Proxima Centauri sekitar 4,2 tahun cahaya), Matahari memiliki massa terbesar keempat.[25] Matahari mengorbit pusat Bima Sati 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.[26]
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.[27] Pada jarak rata-rata ini, cahaya bergerak dari Matahari ke Bumi selama 8 menit 19 detik. Energi sinar matahari ini membantu perkembangan nyaris semua bentuk kehidupan di Bumi melalui fotosintesis[28] 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.
Daftar isi
- 1 Karakteristik
- 1.1 Inti
- 1.2 Zona radiatif
- 1.3 Zona konvektif
- 1.4 Fotosfer
- 1.5 Atmosfer
- 1.6 Medan magnet
- 2 Pergerakan Matahari
- 3 Jarak Matahari ke bintang terdekat
- 4 Ciri khas Matahari
- 4.1 Prominensa (lidah api Matahari)
- 4.2 Bintik Matahari
- 4.3 Angin Matahari
- 4.4 Badai Matahari
- 5 Eksplorasi Matahari
- 6 Matahari sebagai simbol kepercayaan dan kebudayaan
- 6.1 Peranan Matahari di berbagai kebudayaan dan kepercayaan
- 6.2 Bangunan dan benda yang berhubungan dengan Matahari
- 7 Manfaat dan peran Matahari
- 8 Referensi
- 9 Pranala Luar
Karakteristik
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,[29] artinya diameter kutubnya berbeda 10 km saja dengan diameter khatulistiwanya.[30] 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 massa-nya, 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.
Tetapi akibat sudut pandang yang berubah-ubah dari Bumi saat mengorbit
Matahari, rotasi tampak di khatulistiwa kira-kira 28 hari.[31]
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.[32]
Matahari adalah bintang Populasi I yang kaya elemen berat.[a][33] Pembentukan Matahari diperkirakan diawali oleh gelombang kejut dari satu supernova terdekat atau lebih.[34] 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.[33]
Matahari tidak punya batas pasti seperti planet-planet berbatu, dan
di kepadatan gas di bagian terluarnya menurun seiring bertambahnya jarak
dari pusat Matahari.[35] 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[36] 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 sendiri tidak dapat ditembus radiasi elektromagnetik. 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.[37] Model komputer Matahari juga dimanfaatkan sebagai alat bantu teoretis untuk menyelidiki lapisan-lapisan terdalamnya.
Inti
Inti Matahari diperkirakan merentang dari pusatnya sampai 20–25% radius Matahari.[38] Kepadatannya mencapai 150 g/cm3[39][40] (sekitar 150 kali lipat kepadatan air) dan suhu mendekati 15,7 juta kelvin (K).[40] Sebaliknya, suhu permukaan Matahari kurang lebih 5.800 K. Analisis terkini terhadap data misi SOHO menunjukkan adanya tingkat rotasi yang lebih cepat di bagian inti ketimbang di seluruh zona radiatif.[38] 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.[41] Hanya 0,8% energi Matahari yang berasal dari siklus CNO.[42]
Inti adalah satu-satunya wilayah Matahari yang menghasilkan energi
termal yang cukup melalui fusi; 99% tenaganya tercipta di dalam 24%
radius Matahari, dan fusi hampir berhenti sepenuhnya pada tingkat 30%
radius. Sisanya dipanaskan oleh energi yang ditransfer ke luar oleh
radiasi dari inti ke layar 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.[43][44]
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.[44] Karena memfusi hidrogen ke helium melepaskan kurang lebih 0,7% massa terfusi dalam bentuk energi,[45] Matahari melepaskan energi dengan tingkat konversi massa–energi sebesar 4,26 juta ton metrik per detik, 384,6 yotta watt (3.846×1026 W),[1] atau 9,192×1010 megaton TNT per detik. Massa ini tidak dihancurkan untuk menciptakan energi, melainkan 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,[46] kepadatan produksi tenaga yang kira-kira lebih mendekati metabolisme reptil daripada bom termonuklir.[b] 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;
dan tingkat yang agak lebih rendah mengakibatkan inti mendingin dan
sedikit menyusut, sehingga meningkatkan tingkat fusi dan memperbaikinya
ke tingkat saat ini.[47][48]
Sinar gamma
(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 10.000 sampai
170.000 tahun.[49] Neutrino,
yang mewakili sekitar 2% produksi energi total Matahari, hanya butuh
2,3 detik untuk mencapai permukaan. Karena transprotasi energi di
Matahari adalah proses yang melibatkan foton dalam kesetimbangan
termodinamik dengan zat, skala waktu transportasi energi di Matahari
lebih panjang dengan rentang 30.000.000 tahun. Ini adalah waktu yang
diperlukan Matahari untuk kembali ke keadaan stabil jika tingkat
penciptaan energi di intinya tiba-tiba berubah.[50]
Sepanjang bagian akhir perjalanan foton keluar Matahari, di lapisan
konvektif terluar, tabrakannya lebih sedikit dan jauh dan energinya
lebih rendah. Fotosfer adalah permukaan transparan Matahari tempat foton
terlepas dalam bentuk cahaya tampak. Setiap sinar gamma di inti Matahari diubah menjadi beberapa juta foton cahaya tampak sebelum lepas ke luar angkasa. Neutrino
juga dilepaskan oleh reaksi fusi di inti, namun 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 2⁄3 jumlahnya karena neutrino sudah berubah rasa saat dideteksi.[51]
Zona radiatif
Kurang lebih di bawah 0,7 radius Matahari, material Matahari cukup panas dan padat sampai-sampai radiasi termal adalah cara utama untuk mentransfer energi dari inti.[52] Zona ini tidak diatur oleh konveksi termal; meski begitu suhunya turun dari kira-kira 7 juta ke 2 juta kelvin seiring bertambahnya jarak dari inti.[40] Gradien suhu ini kurang dari nilai tingkat selang adiabatik sehingga tidak dapat menciptakan konveksi.[40] Energi ditransfer oleh radiasi—ion hidrogen dan helium memancarkan foton, yang hanya bergerak sedikit sebelum diserap kembali oleh ion-ion lain.[52] Kepadatannya turun seratus kali lipat (dari 20 g/cm3 ke 0,2 g/cm3) dari 0,25 radius Matahari di atas zona radiasi.[52]
Zona radiatif dan zona konvektif dipisahkan oleh sebuah lapisan transisi, takhoklin.
Ini adalah wilayah ketika perubahan fenomena mencolok antara rotasi
seragam di zona radiatif dan rotasi diferensial di zona konveksi
menghasilkan celah besar—kondisi ketika lapisan-lapisan horizontal
saling bergesekan berlawanan arah.[53]
Gerakan cair yang ditemukan di zona konveksi di atasnya perlahan
menghilang dari atas sampai bawah lapisan ini, sama seperti
karakteristik tenang zona radiatif di bawah. Saat ini, diperkirakan
bahwa sebuah dinamo magnetik di dalma lapisan ini menciptakan medan magnet Matahari (baca dinamo matahari).[40]
Zona konvektif
Di lapisan terluar Matahari, dari permukaannya sampai kira-kira
200.000 km di bawahnya (70% radius Matahari dari pusat), suhunya lebih
rendah daripada di zona radiatif dan atom yang lebih berat tidak
sepenuhnya terionisasikan. Akibatnya, transportasi panas radiatif kurang
efektif. Kepadatan gas-gas ini sangat rendah untuk memungkinkan arus
konvektif terbentuk. Material yang dipanaskan di takhoklin memanas dan
memuai, sehingga mengurangi kepadatannya dan memungkinkan material
tersebut naik. Pengaruhnya, konveksi termal berkembang saat sel panas
mengangkut mayoritas panas ke luar hingga fotosfer Matahari. Setelah
material tersebut mendingin di fotosfer, kepadatannya meningkat, lalu
tenggelam ke dasar zona konveksi. Di sana material memanfaatkan panas
dari atas zona radiatif dan siklus ini berlanjut. Di fotosfer, suhu
menurun hingga 5.7000 K dan kepadatannya turun hingga 0,2 g/m3 (sekitar 1/6.000 kepadatan udara di permukaan laut).[40]
Kolom panas di zona konveksi membentuk jejak di permukaan Matahari yang disebut granulasi dan supergranulasi.
Konveksi turbulen di bagian terluar interior Matahari ini menghasilkan
dinamo "berskala kecil" yang menciptakan kutub magnetik utara dan
selatan di seluruh permukaan Matahari.[40] Kolom panas Matahari disebut sel Bénard dan berbentuk prisma heksagon.[54]
Fotosfer
Artikel utama untuk bagian ini adalah: Fotosfer
Permukaan Matahari yang tampak, fotosfer, adalah lapisan yang di bawahnya Matahari menjadi opak terhadap cahaya tampak.[55]
Di atas fotosfer, sinar matahari yang tampak bebas berkelana ke angkasa
dan energinya terlepas sepenuhnya dari Matahari. Perubahan opasitas
diakibatkan oleh berkurangnya jumlah ion H− yang mudah menyerap cahaya tampak.[55] Sebalinya, cahaya tampak yang kita lihat dihasilkan dalam bentuk elektron dan bereaksi dengan atom hidrogen untuk menghasilkan ion H−.[56][57] Tebal fotosfer puluhan sampai ratusan kilometer, sedikit kurang opak daripada udara
di Bumi. Karena bagian atas fotosfer lebih dingin daripada bagian
bawahnya, citra Matahari tampak lebih terang di tengah daripada pinggir
atau lengan cakram matahari; fenomena ini disebut penggelapan lengan.[55] Spektrum sinar matahari kurang lebih sama dengan spektrum benda hitam yang beradiasi sekitar 6.000 K, berbaur dengan jalur penyerapan atomik dari lapisan tipis di atas fotosfer. Fotosfer memiliki kepadatan partikel sebesar ~1023 m−3 (sekitar 0,37% jumlah partikel per volume atmosfer Bumi
di permukaan laut). Fotosfer tidak sepenuhnya terionisasikan—cakupan
ionisasinya sekitar 3%, sehingga nyaris seluruh hidrogen dibiarkan
berbentuk atom.[58]
Selama penelitian awal terhadap spektrum optik fotosfer, beberapa jalur penyerapan yang ditemukan tidak ada kaitannya dengan elemen kimia apapun yang saat itu dikenal di Bumi. Pada tahun 1868, Norman Lockyer berhipotesis bahwa jalur-jalur penyerapan ini terbentuk oleh elemen baru yang ia sebut helium, diambil dari nama dewa matahari Yunani Helios. 25 tahun kemudian, helium berhasil diisolasi di Bumi.[59]
Atmosfer
Bagian Matahari di atas fotosfer disebut atmosfer matahari.[55] Atmosfer dapat diamati menggunakan teleskop yang beroperasi di seluruh spektrum elektromagnet, mulai dari radio hingga cahaya tampak sampai sinar gamma, dan terdiri dari lima zona utama: suhu rendah, kromosfer, wilayah transisi, korona, dan heliosfer.[55] Heliosfer, dianggap sebagai atmosfer terluar tipis Matahari, membentang ke luar melewati orbit Pluto hingga heliopause yang membentuk batas dengan medium antarbintang. Kromosfer, wilayah transisi, dan korona jauh lebih panas ketimbang permukaan Matahari.[55] Alasannya belum terbukti tepat; bukti yang ada memperkirakan bahwa gelombang Alfvén memiliki energi yang cukup untuk memanaskan korona.[60]
Lapisan terdingin Matahari adalah wilayah suhu rendah yang terletak sekitar 500 km di atas fotosfer dengan suhu kurang lebih 4.100 K.[55] Bagian Matahari ini cukup dingin untuk memungkinkan keberadaan molekul sederhana seperti karbon monoksida dan air, yang dapt dideteksi melalui spektrum penyerapan mereka.[61]
Di atas lapisan suhu rendah ada lapisan setebal 2.000 km yang didominasi spektrum emisi dan jalur penyerapan.[55] Lapisan ini bernama kromosfer yang diambil dari kata Yunani chroma, artinya warna, karena kromosfer terlihat seperti cahaya berwarna di awal dan akhir gerhana matahari total.[52] Suhu kromosfer meningkat perlahan seiring ketinggiannya, berkisar sampai 20.000 K di dekat puncaknya.[55] Di bagian teratas kromosfer, helium terionisasikan separuhnya.[62]
Di atas kromosfer, di wilayah transisi tipis (sekitar 200 km), suhu naik cepat dari sekitar 20.000 K di atas kromosfer hingga mendekati suhu korona sebesar 1.000.000 K.[63]
Peningkatan suhu ini dibantu oleh ionisasi penuh helium di wilayah
transisi, yang mengurangi pendinginan radiatif plasma secara
besar-besaran.[62] Wilayah transisi tidak terbentuk di ketinggian tetap. Wilayah ini membentuk semacam nimbus mengitari fitur-fitur kromosfer seperti spikula dan filamen dan memiliki gerakan tak teratur yang konstan.[52] Wilayah transisi sulit diamati dari permukaan Bumi, tetapi dapat diamati dari luar angkasa menggunakan instrumen yang sensitif terhadap spektrum ultraviolet ekstrem.[64]
Korona
adalah kepanjangan atmosfer telruar Matahari yang volumenya lebih besar
daripada Matahari itu sendiri. Korona terus menyebar ke angkasa dan
menjadi angin matahari yang mengisi seluruh Tata Surya.[65] Korona rendah, dekat permukaan Matahari, memiliki kepadatan partikel sekitar 1015–1016 m−3.[62][c]
Suhu rata-rata korona dan angin matahari sekitar 1.000.000–2.000.000 K;
akan tetapi, suhu di titik terpanasnya mencapai 8.000.000–20.000.000 K.[63] Meski belum ada teori lengkap seputar suhu korona, setidaknya sebagian panasnya diketahui berasal dari rekoneksi magnetik.[63][65]
Heliosfer,
yaitu volume di sekitar Matahari yang diisi plasma angin matahari,
merentang dari kurang lebih 20 radius matahari (0.1 AU) sampai batas
terluar Tata Surya. Batas terdalamnya ditetapkan sebagai lapisan tempat
arus angin matahari menjadi superalfvénik—artinya arus angin lebih cepat daripada kecepatan gelombang Alfvén.[66]
Turbulensi dan dorongan dinamis di heliosfer tidak dapat memengaruhi
bentuk korona matahari di dalamnya, karena informasi hanya dapat
bergerak pada kecepatan gelombang Alfvén. Angin matahari terus bergerak
ke luar melintasi heliosfer, membentuk medan magnet matahari seperti spiral,[65] sampai menyentuh heliopause lebih dari 50 AU dari Matahari. Pada Desember 2004, wahana Voyager 1
melintasi front kejut yang diduga sebagai bagian dari heliosfer. Kedua
wahana Voyager telah mencatat konsentrasi partikel energi yang tinggi
saat mendekati batas tersebut.[67]
Medan magnet
Matahari adalah bintang yang magnetnya aktif. Matahari memiliki medan magnet kuat dan yang berubah-ubah tiap tahun dan berbalik arah setiap sebelas tahun di sekitar maksimum matahari.[69] Medan magnet Matahari mencadi penyebab sejumlah dampak yang secara kolektif disebut aktivitas matahari, termasuk titik matahari di permukaan Matahari, semburan matahari, dan variasi angin matahari yang mengangkut material melintasi Tata Surya.[70] Dampak aktivitas matahari terhadap Bumi meliputi aurora di lintang tengah sampai tinggi dan gangguan komunikasi radio dan tenaga listrik. Aktivitas matahari diduga memainkan peran besar dalam pembentukan dan evolusi Tata Surya. Aktivitas matahari mengubah struktur atmosfer terluar Bumi.[71]
Semua materi di Matahari berbentuk gas dan bersuhu tinggi, disebut plasma.
Ini membuat Matahari bisa berotasi lebih cepat di khatulistiwa (sekitar
25 hari) daripada lintang yang lebih tinggi (sekitar 35 hari di dekat
kutubnya). Rotasi diferensial lintang Matahari menyebabkan jalur medan magnetnya saling terikat seiring waktu, menghasilkan lingkaran medan magnet dari permukaan Matahari dan mencetus pembentukan titik matahari dan prominensa matahari (baca rekoneksi magnetik). Aksi ikat-ikatan ini menciptakan dinamo matahari dan siklus aktivitas magnetik 11 tahun; medan magnet Matahari berbalik arah setiap 11 tahun.[72][73]
Medan magnet matahari membentang jauh melewati Matahari itu sendiri.
Plasma angin matahari yang termagnetkan membawa medan magnet Mathari ke
luar angkasa dan membentuk medan magnet antarplanet.[65]
Karena plasma hanya mampu bergerak di jalur medan magnet, medan magnet
antarplanet awalnya tertarik secara radial menjauhi Matahari. Karena
medan di atas dan bawah khatulistiwa matahari memiliki polaritas berbeda
yang mengarah ke dan menjauhi Matahari, ada satu lembar arus tipis di
bidang khatulistiwa matahari yang disebut lembar arus heliosfer.[65] Pada jarak yang lebih jauh, rotasi Matahari memelintir medan magnet dan lembar arus menjadi struktur mirip spiral Archimedes yang disebut spiral Parker.[65] Medan magnet antarplanet lebih kuat daripada komponen dipol medan magnet matahari. Medan magnet dipol Matahari sebesar 50–400 μT
(di fotosfer) berkurang seiring jaraknya menjadi sekitar 0,1 nT pada
jarak Bumi. Meski begitu, menurut pengamatan wahana antariksa, bidang
antarplanet di lokasi Bumi sekitar 5 nT, kurang lebih seratus kali lebih
besar.[74] Perbedaan ini disebabkan oleh medan magnet yang diciptakan oleh arus listrik di plasma yang menyelubungi Matahari.
Pergerakan Matahari
Matahari mempunyai dua macam pergerakan, yaitu sebagai berikut :
- Matahari berotasi pada sumbunya dengan selama sekitar 27 hari untuk mencapai satu kali putaran.[75] Gerakan rotasi ini pertama kali diketahui melalui pengamatan terhadap perubahan posisi bintik Matahari.[75] Sumbu rotasi Matahari miring sejauh 7,25° dari sumbu orbit Bumi sehingga kutub utara Matahari akan lebih terlihat di bulan September sementara kutub selatan Matahari lebih terlihat di bulan Maret.[75] Matahari bukanlah bola padat, melainkan bola gas, sehingga Matahari tidak berotasi dengan kecepatan yang seragam.[75] Ahli astronomi mengemukakan bahwa rotasi bagian interior Matahari tidak sama dengan bagian permukaannya.[76] Bagian inti dan zona radiatif berotasi bersamaan, sedangkan zona konvektif dan fotosfer juga berotasi bersama namun dengan kecepatan yang berbeda.[76] Bagian ekuatorial (tengah) memakan waktu rotasi sekitar 24 hari sedangkan bagian kutubnya berotasi selama sekitar 31 hari.[75][77] Sumber perbedaan waktu rotasi Matahari tersebut masih diteliti.[75]
- Matahari dan keseluruhan isi tata surya bergerak di orbitnya mengelilingi galaksi Bimasakti.[77] Matahari terletak sejauh 28.000 tahun cahaya dari pusat galaksi Bimasakti.[77] Kecepatan rata-rata pergerakan ini adalah 828.000 km/jam sehingga diperkirakan akan membutuhkan waktu 230 juta tahun untuk mencapai satu putaran sempurna mengelilingi galaksi.[77]
Jarak Matahari ke bintang terdekat
Sistem bintang yang terdekat dengan Matahari adalah Alpha Centauri.[78] Bintang yang dalam kompleks tersebut yang memilkiki posisi terdekat dengan Matahari adalah Proxima Centauri, sebuah bintang berwarna merah redup yang terdapat dalam rasi bintang Centaurus.[78]
Jarak Matahari ke Proxima Centauri adalah sejauh 4,3 tahun cahaya
(39.900 juta km atau 270 ribu unit astronomi), kurang lebih 270 ribu
kali jarak matahai ke Bumi.[78] Para ahli astronomi mengetahui bahwa benda-benda angkasa senantiasa bergerak dalam orbit masing-masing.[79]
Oleh karena itu, perhitungan jarak dilakukan berdasarkan pada perubahan
posisi suatu bintang dalam kurun waktu tertentu dengan berpatokan pada
posisinya terhadap bintang-bintang sekitar.[79] Metode pengukuran ini disebut parallaks (parallax).[79]
Ciri khas Matahari
Berikut ini adalah beberapa ciri khas yang dimiliki oleh Matahari:
Prominensa (lidah api Matahari)
Prominensa adalah salah satu ciri khas Matahari, berupa bagian
Matahari menyerupai lidah api yang sangat besar dan terang yang mencuat
keluar dari bagian permukaan serta seringkali berbentuk loop (putaran).[80][81]Prominensa
disebut juga sebagai filamen Matahari karena meskipun julurannya sangat
terang bila dilihat di angkasa yang gelap, namun tidak lebih terang
dari keseluruhan Matahari itu sendiri.[80] Prominensa hanya dapat dilihat dari Bumi dengan bantuan teleskop dan filter.[80]
Prominensa terbesar yang pernah ditangkap oleh SOHO (Solar and
Heliospheric Observatory) diestimasi berukuran panjang 350 ribu km.[80]
Sama seperti korona, prominensa terbentuk dari plasma namun memiliki suhu yang lebih dingin.[80] Prominensa berisi materi dengan massa mencapai 100 miliar kg.[80] Prominensa terjadi di lapisan fotosfer Matahari dan bergerak keluar menuju korona Matahari.[80] Plasma prominensa bergerak di sepanjang medan magnet Matahari.[82] Erupsi dapat terjadi ketika struktur prominesa menjadi tidak stabil sehingga akan pecah dan mengeluarkan plasmanya.[82]
Ketika terjadi erupsi, material yang dikeluarkan menjadi bagian dari
struktur magnetik yang sangat besar disebut semburan massa korona (coronnal mass ejection/ CME).[80][82] Pergerakan semburan korona tersebut terjadi pada kecepatan yang sangat tinggi, yaitu antara 20 ribu m/s hingga 3,2 juta km/s.[80] Pergerakan tersebut juga menyebabkan peningkatan suhu hingga puluhan juta derajat dalam waktu singkat.[80]
Bila erupsi semburan massa korona mengarah ke Bumi, akan terjadi
interaksi dengan medan magnet Bumi dan mengakibatkan terjadinya badai geomagnetik yang berpotensi mengganggu jaringan komunikasi dan listrik.[82]
Suatu prominensa yang stabil dapat bertahan di korona hingga berbulan-bulan lamanya dan ukurannya terus membesar setiap hari.[82] Para ahli masih terus meneliti bagaimana dan mengapa prominensa dapat terjadi.[82]
Bintik Matahari
Bintik Matahari adalaah granula-granula cembung kecil yang ditemukan
di bagian fotosfer Matahari dengan jumlah yang tak terhitung.[83] Bintik Matahari tercipta saat garis medan magnet Matahari menembus bagian fotosfer.[84] Ukuran bintik Matahari dapat lebih besar daripada Bumi.[81] Bintik Matahari memiliki daerah yang gelap bernama umbra, yang dikelilingi oleh daerah yang lebih terang disebut penumbra.[83] Warna bintik Matahari terlihat lebih gelap karena suhunya yang jauh lebih rendah dari fotosfer.[83] Suhu di daerah umbra adalah sekitar 2.200 °C sedangkan di daerah penumbra adalah 3.500 °C.[83]
Oleh karena emisi cahaya juga dipengaruhi oleh suhu maka bagian bintik
Matahari umbra hanya mengemisikan 1/6 kali cahaya bila dibandingkan
permukaan Matahari pada ukuran yang sama.[83]
Angin Matahari
Angin Matahari terbentuk aliran konstan dari partikel-partikel yang
dikeluarkan oleh bagian atas atomosfer Matahari, yang bergerak ke
seluruh tata surya.[85]
Partikel-partikel tersebut memiliki energi yang tinggi, namun proses
pergerakannya keluar medan gravitasi Matahari pada kecepatan yang begitu
tinggi belum dimengerti secara sempurna.[85] Kecepatan angin surya terbagi dua, yaitu angin cepat yang mencapai 400 km/s dan angin cepat yang mencapai lebih dari 500 km/s.[86] Kecepatan ini juga bertambah secara eksponensial seiring jaraknya dari Matahari.[86] Angin Matahari yang umum terjadi memiliki kecepatan 750 km/s dan berasal dari lubang korona di atmosfer Matahari.[86]
Beberapa bukti adanya angin surya yang dapat dirasakan atau dilihat
dari Bumi adalah badai geomagnetik berenergi tinggi yang merusak satelit
dan sistem listrik, aurora di Kutub Utara atau Kutub Selatan, dan partikel menyerupai ekor panjang pada komet yang selalu menjauhi Matahari akibat hembusan angin surya.[85] Angin Matahari dapat membahayakan kehidupan di Bumi bila tidak terdapat medan magnet Bumi yang melindungi dari radiasi.[85] Pada kenyataannya, ukuran dan bentuk medan magnet Bumi juga ditentukan oleh kekuatan dan kecepatan angin surya yang melintas.[85]
Badai Matahari
Badai Matahari terjadi ketika ada pelepasan seketika energi magnetik yang terbentuk di atmosfer Matahari.[87]
Plasma Matahari yang meningkat suhunya hingga jutaan Kelvin beserta
partikel-partikel lainnya berakselerasi mendekati kecepatan cahaya.[88] Total energi yang dilepaskan setara dengan jutaan bom hidrogen berukuran 100 megaton.[87] Jumlah dan kekuatan badai Matahari bervariasi.[88]
Ketika Matahari aktif dan memiliki banyak bintik, badai Matahari lebih
sering terjadi. Badai Matahari seringkali terjadi bersamaan dengan
luapan massa korona.[88]
Badai Matahari memberikan risiko radiasi yang sangat besar terhadap
satelit, pesawat ulang alik, astronot, dan terutama sistem
telekomunikasi Bumi.[88][89] Badai Matahari yang pertama kali tercatat dalam pustaka astronomi adalah pada tanggal 1 September 1859.[87]
Dua peneliti, Richard C. Carrington dan Richard Hodgson yang sedang
mengobservasi bintik Matahari melalui teleskop di tempat terpisah,
mengamati badai Matahari yang terlihat sebagai cahaya putih besar di
sekeliling Matahari.[87] Kejadian ini disebut Carrington Event dan menyebabkan lumpuhnya jaringan telegraf transatlantik antara Amerika dan Eropa.[89]
Eksplorasi Matahari
Pesawat ulang-alik yang pertama kali berhasil masuk ke orbit Matahari adalah Pioneer 4.[90] Pioneer 4, yang diluncurkan tanggal 3 Maret 1959 oleh Amerika Serikat, menjadi pionir dalam sejarah eksplorasi Matahari.[90][91]
Keberhasilan tersebut diikuti oleh peluncuran Pioneer 5 - Pioneer 9
selama 1959-1968 yang memang bertujuan untuk mempelajari tentang
Matahari.[91] Pada 26 Mei 1973, stasiun luar angkasa Amerikas Serikat bernama Skylab diluncurkan dengan membawa 3 awak.[91] Skylab membawa Apollo Telescope Mount (ATM) yang digunakan untuk mengambil lebih dari 150.000 gambar Matahari.[91]
Pesawat ulang-alik lainnya, Helios I berhasil mengorbit hingga mencapai jarak 47 juta km dari Matahari (memasuki orbit Merkuri).[91][92]Helios I terus berputar untuk memastikan seluruh bagian pesawat mendapat jumlah panas yang sama dari Matahari.[92] Helios I bertugas mengumpulkan data-data mengenai Matahari.[92] Pesawat ulang-alik hasil kerjasama Amerika Serikat dan Jerman ini beroperasi sejak 10 Desember 1974 hingga akhir 1982.[91][92] Helios II diluncurkan pada 16 Januari 1976 dan berhasil mencapai jarak 43 juta km dari Matahari.[91] Misi Helios II selesai pada April 1976 namun dibiarkan tetap berada di orbit.[92]
Solar Maximum Mission didesain untuk melakukan observasi aktivitas
Matahari terutama bintik dan api Matahari saat Matahari berada pada
periode aktivitas maksimum.[91][92] SMM diluncurkan oleh Amerika Serikat pada 14 Februari 1980.[91] Selama perjalanannya, SMM pernah mengalami kerusakan namun berhasil diperbaiki oleh awak pesawat ulang alik Challenger.[92] SMM terus berada di orbit Bumi selama melakukan observasi.[91][92] SMM mengumpulkan data hingga 24 November 1989 dan terbakar saat masuk kembali ke atmosfer Bumi pada 2 Desember 1989.[91][92]
Pesawat ulang alik Ulysses adalah hasil proyek internasional untuk
mempelajari kutub-kutub Matahari, diluncurkan pada 6 Oktober 1990.[91] Sedangkan Yohkoh adalah pesawat ulang alik yang diluncurkan untuk mempelajari radiasi energi tinggi dari Matahari.[91] Yohkoh merupakan hasil kerjasama Jepang, Amerika Serikat, dan Inggris yang diluncurkan pada 31 Agustus 1991.[91]
Misi eksplorasi Matahari yang paling terkenal adalah Solar and
Heliospheric Observatory (SOHO) yang dikembangkan oleh Badan Antariksa
Amerika Serikat (NASA) bekerja sama dengan Agensi Luar Angkasa Eropa
(ESA) dan diluncurkan pada 12 Desember 1995.[93]
SOHO bertugas mengumpulkan data struktur internal, proses fisik yang
terjadi, serta pengambilan gambar dan diagnosis spektroskopis Matahari.[91] SOHO ditempatkan pada jarak 1,5 juta km dari Bumi dan masih beroperasi hingga sekarang.[91]
Misi eksplorasi terbaru dari NASA adalah pesawat ulang alik kembar bernama STEREO yang diluncurkan pada 26 Oktober 2006.[93][92] STEREO bertugas untuk menganalisis dan mengambil gambar Matahari dalam bentuk 3 dimensi.[92]
Solar Dynamics Observatory Mission adalah misi eksplorasi NASA yang
sedang dalam pengembangan dan telah dipublikasikan pada April 2008.[92]
Solar Dynamics Observatory Mission diperkirakan akan mengorbit untuk
mempelajari dinamika Matahari yang meliputi aktivitas Matahari, evolusi
atmosfer Matahari, dan pengaruh radiasi Matahari terhadap planet-planet
lain.[92]
Matahari sebagai simbol kepercayaan dan kebudayaan
Matahari telah menjadi simbol penting di banyak kebudayaan sepanjang peradaban manusia.[94]
Dalam mitologi dimiliki oleh berbagai bangsa di dunia, Matahari
memiliki peranan yang sangat penting di dalam kehidupan masyarakatnya.[94] Matahari dikenal dengan nama yang berbeda-beda pada tiap kebudayaan dan seringkali disembah sebagai dewa.[95][94]
Peranan Matahari di berbagai kebudayaan dan kepercayaan
- Ra (atau Re) adalah dipuja sebagai Dewa Matahari sekaligus pencipta di kebudayaan Mesir Kuno.[94][96] Pada hieroglif, Matahari digambarkan sebagai sebuah cakram.[94] Ra menyimbolkan mata langit sehingga sering digambarkan sebagai cakram yang berada pada kepala burung falkon atau cakram bersayap.[94] Dewa Ra dipercaya mengendarai kereta perang melintasi langit di siang hari.[97] Dewa Ra juga digambarkan sebagai penjaga pharaoh atau Raja Mesir.[97] Selain itu, Ra digambarkan sebagai dewa yang sudah tua dan tinggal di langit untuk mengawasi dunia.[97]
- Dalam mitologi India, Matahari disebut dengan nama Surya.[94] Selain sebagai Matahari itu sendiri, Surya juga dikenal sebagai dewa Matahari.[98] Kata surya berasal dari bahasa Sanskerta sur atau svar yang berakhir bersinar.[98] Surya digambarkan sebagai dewa yang memegang keseimbangan di muka Bumi.[98] Penyembahan Matahari telah dilakukan oleh penganut kepercayaan Hindu selama ribuan tahun.[94] Kini perayaan Matahari terbit masih dilangsungkan di pinggiran Sungai Gangga yang terletak di kota tersuci di India, kota Benares.[99] Surya Namaskar atau penghormatan kepada Matahari adalah sebuah gerakan penting dalam yoga.[94]
- Helios adalah dewa Matahari dalam mitologi Yunani.[94] Helios disebut juga sebagai Sol Invictus di kebudayaan Romawi.[100] Selain itu, Helios juga merupakan sisi lain dari Apollo.[94] Dikisahkan Helios adalah dewa yang bermahkotakan halo Matahari dan mengendarai kereta perang menuju ke angkasa.[101] Helios adalah dewa yang bertanggung jawab memberikan cahaya ke surga dan Bumi dengan cara menambat Matahari di kereta yang dikendarainya.[100]
- Bangsa Inca menyembah dewa Matahari yang bernama Inti, sebagai dewa tertinggi.[102] Dewa Inti dipercaya menganugerahkan peradaban Inca kepada anaknya, Manco Capac, yang juga merupakan raja bangsa Inca yang pertama.[102] Bangsa Inca menyebut diri mereka sebagai anak-anak Matahari.[102] Setiap tahun mereka memberikan persembahan hasil panen dalam jumlah besar untuk upacara-upacara yang berhubungan dengan penyembahan Matahari.[102]
- Dewa Matahari yang disembah oleh bangsa Maya adalah Kinich-ahau.[103] Kinich-ahau adalah pemimpin bagian utara.[103]
- Suku Aztec menyembah Huitzilopochtli, yang merupakan dewa perang dan simbol Matahari.[104] Setiap hari Huitzilopochtli dikisahkan menggunakan sinar Matahari untuk mengusir kegelapan dari langit, namun setiap malam dewa ini mati dan kegelapan datang kembali.[104] Untuk memberi kekuatan pada dewa mereka, bangsa Aztec mempersembahkan jantung manusia setiap hari.[99]
- Shintoisme merupakan agama yang berinti pada penyembahan Dewi Matahari yang bernama Amaterasu masih terus bertahan di Jepang.[99] Jepang memiliki julukan "Negara Matahari Terbit".[99]
Bangunan dan benda yang berhubungan dengan Matahari
- Jam Matahari adalah seperangkat alat yang dipakai sebagai penunjuk waktu berdasarkan bayangan gnomon (batang atau lempengan penanda)yang berubah-ubah letaknya seiring dengan pergerakan Bumi terhadap Matahari.[105] Jam Matahari berkembang di antara kebudayaan kuno Babylonia, Yunani, Mesir, Romawi, Cina, dan Jepang. Jam Matahari tertua yang pernah ditemukan oleh Chaldean Berosis, yang hidup sekitar 340 SM. Beberapa artefak jam Matahari lain ditemukan di Tivoli, Italia tahun 1746, di Castel Nuovo tahun 1751, di Rigano tahun 1751, dan di Pompeii tahun 1762.
- Stonehenge yang terletak di Wiltshire, Inggris, memiliki pilar batu terbesar yang disebut Heelstone menandai posisi terbitnya Matahari tanggal 21 Juni (posisi Matahari tepat di utara Bumi).[106]
- Observatorium kuno yang dibangun bagi Dewa Ra masih dapat ditemui di Luxor, sebuah kota di dekat Sungai Nil di Mesir.[99] Sedangkan El Karmak adalah kuil yang juga dibangun untuk Dewa Ra dan terletak di timur laut Luxor.[107] Ratusan obelisk Mesir yang berfungsi sebagai jam Matahari pada masanya juga dapat ditemukan di Luxor dan Heliopolis (kota Matahari).[99]
- Salah satu bangunan terkenal yang didedikasikan untuk Surya dibangun pada abad ke 13 bernama Surya Deula (Candi Matahari) yang terletak Konarak, India.[98]
- Pilar Intihuatana yang terletak di kawasan Machu Picchu adalah bangun yang didirikan oleh bangsa Inca.[102] Pada tengah hari setiap tanggal 21 Maret dan 21 September, posisi Matahari akan berada hampir tepat di atas pilar sehingga tidak akan ada bayangan pilar sama sekali.[102][108] Pada saat inilah, masyarakat Inca akan mengadakan upacara di tempat tersebut karena mereka percaya bahwa Matahari sedang diikat di langit.[102][108] Intihuatana dipakai untuk menentukan hari di mana terjadi equinox (lama siang hari sama dengan malam hari) dan periode-periode astronomis lainnya[108]
- Bangsa Maya terkenal dengan kalender berisikan 365 hari dan 260 hari yang dibuat berdasarkan pengamatan astronomis, termasuk terhadap Matahari.[109] Kalendar 365 hari ini disebut Haab, sedangkan kalender 260 hari disebut Tzolkin.[109]
- Kalender Aztec dipahat di atas sebuah baru berbentuk lingkaran. Isinya adalah 365 siklus kalender berdasarkan Matahari dan 260 siklus ritual.[110] Kalender batu Aztec ini kini disimpan di National Museum of Anthropology and History di Chapultepec Park, Mexico City.[110]
- Matahari juga telah menjadi obyek yang menarik bagi pelukis dan penulis terkenal dunia.[99] Claude Monet, Joan Miro, Caspar David Friedrich (judul lukisan: Woman in Morning Sun - Wanita dalam Matahari Pagi , dan Vincent van Gogh (judul lukisan: Another Light, A Stronger Sun - Cahaya Lain, Matahari yang Lebih Kuat) adalah beberapa pelukis yang pernah menjadikan Matahari sebagai objek lukisannya.[99] Sedangkan Ralph Waldo Emerson dan Friedrich Nietzsche adalah penulis dan filsuf yang pernah membuat cerita, puisi, maupun kata-kata mutiara dengan subjek Matahari.[99]
Manfaat dan peran Matahari
Matahari adalah sumber energi bagi kehidupan.[99] Matahari memiliki banyak manfaat dan peran yang sangat penting bagi kehidupan seperti:
- Panas Matahari memberikan suhu yang pas untuk kelangsungan hidup organisme di Bumi.[99] Bumi juga menerima energi Matahari dalam jumlah yang pas untuk membuat air tetap berbentuk cair, yang mana merupakan salah satu penyokong kehidupan.[99] Selain itu panas Matahari memungkinkan adanya angin, siklus hujan, cuaca, dan iklim.[99]
- Cahaya Matahari dimanfaatkan secara langsung oleh tumbuhan berklorofil untuk melangsungkan fotosintesis, sehingga tumbuhan dapat tumbuh serta menghasilkan oksigen dan berperan sebagai sumber pangan bagi hewan dan manusia.[99] Mahluk hidup yang sudah mati akan menjadi fosil yang menghasilkan minyak Bumi dan batu bara sebagai sumber energi.[99] Hal ini merupakan peran dari energi Matahari secara tidak langsung [99]
- Pembangkit listrik tenaga Matahari adalah moda baru pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan.[111] Pembangkit listrik ini terdiri dari kaca-kaca besar atau panel yang akan menangkap cahaya Matahari dan mengkonsentrasikannya ke satu titik.[111] Panas yang ditangkap kemudian digunakan untuk menghasilkan uap panas bertekanan, yang akan dipakai untuk menjalankan turbin sehingga energi listrik dapat dihasilkan.[111] Prinsip panel surya adalah penggunaan sel surya atau sel photovoltaic yang terbuat dari silikon untuk menangkap sinar Matahari.[111] Sel surya sudah banyak dipakai untuk kalkulator tenaga surya. Panel surya sudah banyak dipasang di atap bangunan dan rumah di daerah perkotaan untuk mendapatkan listrik dengan gratis.[111]
- Pergerakan rotasi Bumi menyebabkan ada bagian yang menerima sinar Matahari dan ada yang tidak.[112] Hal inilah yang menciptakan adanya hari siang dan malam di Bumi.[112] Sedangkan pergerak Bumi mengelilingi Matahari menyebabkan terjadinya musim.[112]
- Matahari menjadi penyatu planet-planet dan benda angkasa lain di sistem tata surya yang bergerak atau berotasi mengelilinya.[113] Keseluruhan sistem dapat berputar di luar angkasa karena ditahan oleh gaya gravitasi Matahari yang sangat besar.[113]
0 Comments
Harap berkomentar sesuka hati asalkan tidak menggunakan kata yang tidak sopan. Disarankan untuk berkomentar walaupun hanya satu kata.