Makalah tentang Matahari
Nhingz, BLOG--Matahari
adalah pusat tata surya kita. Tata surya terdiri dari Matahari, sembilan planet
(salah satu diantaranya adalah Bumi), dan semua benda lain yang berjalan
mengedari matahari. Matahari adalah suatu bola gas panas.
Peristiwa matahari terbit maupun terbenam yang diabadikan orang adalah salah satu keindahan alam. Matahari merupakan sumber energi utama yang menunjang kehidupan di bumi.
Matahari merupakan benda satu-satunya dalam tata surya yang memancarkan cahaya. Matahari adalah sebuah bintang. Di antara bintang-bintang lain yang ada di alam semesta, matahari adalah bintang yang jaraknya paling dekat dengan bumi, yaitu sebesar 150 juta km (jarak 150 juta km ini disebut 1 satuan astronomi atau 1 astronomical unit). Matahari mempunyai garis tengah 1,4 juta km, namun diantara bermilyar-milyar bintang, matahari tidaklah terlalu besar bahkan dapat dikatakan kerdil.
- MATERI
BAGIAN-BAGIAN MATAHARI
Matahari adalah sebuah bola gas yang
sangat besar, terdiri dari 94% atom hidrogen dan sekitar 5,9% atom helium,
seperti juga komposisi bintang pada pada umunya. Sisa yang kecil terdiri dari
campuran unsur-unsur karbon dan atom lain yang lebih berat.
Gambar 4.1 Bagian-bagian matahari
Fotosfer
Lapisan ini sering
juga disebut lapisan cahaya atau disebut juga cakram matahari
Cahaya matahari yang
kita gunakan dalam penentuan siang dan malam sebenarnya berasal dari atmosfer
matahari yang terluar yaitu disebut fotosfer. Fotosfer berasal dari bahasa
Yunani; photos (cahaya) dan sphera (bola), artinya adalah bola
bercahaya memancar.
Radiasi fotosfer
matahari sangat kuat pada gelombang kasat mata. Sedangkan atmosfer bumi dapat
meloloskan panjang gelombang kasat mata. Mata manusia sangat sensitif pada
panjang gelombang kasat mata ini.
Fotosfer merupakan
lapisan pertama dari atmosfer matahari. Pada permukaan fotosfer terdapat corak
yang disebut granulasi. Granulasi terjadi karena gas panas bergerak ke
atas, dan gas dingin bergerak ke bawah, yang serupa seperti efek air mendidih.
Lapisan di bawah fotosfer adalah lapisan dalam matahari, yang terdiri dari
konvektif, daerah radiasi, dan inti matahari. Dari inti inilah energi matahari
dibangkitkan. Sumber energi matahari ini diameternya hanya sekitar 10% dari
diameter matahari dan temperaturnya mencapai 15 juta Kelvin (Kelvin adalah
satuan untuk suhu mutlak, 0oC = 273o Kelvin)
Kromosfer
Kromosfer juga
berasal dari bahasa Yunani chromos (warna) dan sphera (bola),
jika kita melihat matahari dengan menggunakan filter tembus cahaya merah, hanya
berkas sinar merah gas hidrogen yang tampak, maka kita dapat melihat lapisan
kromosfer.
Bentuk permukaan
dari kromosfer tidaklah mulus seperti permukaan bola, tetapi lebih seperti
permukaan durian. Duri-duri yang panjang itu disebut spikula. Spikula
berbentuk silindris dengan diameter sekitar 700 km dan tingginya 7.000 km. Kala
hidupnya pendek, hanya berkisar antara 5 sampai 15 menit, dan pada waktu
tertentu terdapat 500 ribu spikula di seluruh permukaan matahari. Temperatur
kromosfer berkisar antara 7.000 – 15.000 Kelvin, lebih besar dari temperatur
fotosfer yang hanya berkisar 5.800 Kelvin.
Korona
Pada
saat gerhana matahari berlangsung dan pada saat fotosfer dan kromosfer
terhalang bulan, tampak bagian luar yang berwarna putih perak di sekeliling
matahari bagian inilah yang disebut korona.
 |
| (a) |
 |
| (b) |
Gambar 4.2 (a) korona sewaktu adanya bintik matahari
(b) korona sewaktu tidak ada bintik
matahari
Korona
terlampau lemah untuk dilihat pada saat biasa, karena kalah terang dibandingkan
dengan terangnya fotosfer. Korona memperlihatkan bentuk yang selalu berubah,
dan bisa mengembang sampai sejauh 10 juta km. Struktur korona bergantung pula
pada medan magnetik. Matahari dari pengamatan garis emisi unsur besi diketahui
bahwa temperatur korona sangat tinggi, bisa mencapai 2 juta Kelvin. Gas pada
korona sangat panas dan terutama memancarkan sinar-x. Citra dalam sinar-x
menunjukkan daerah yang sangat gelap pada kutub utara matahari. Daerah gelap
ini disebut sebagai lubang korona, suatu daerah dalam korona yang dingin
dan tenang. Angin matahari yang berhembus sampai ke bumi berasal dari lubang
ini. Oleh karena itu sangat penting untuk mengetahui lebih dalam tentang lubang
korona agar kita dapat lebih mengerti keadaan lingkungan matahari kita.
Bintik Matahari
Fenomena
bintik matahari pertama kali diamati oleh Galileo Galilei pada 1610. pada
sekitar tahun 1850 diketahui bahwa fenomena ini berlangsung berkala, yaitu 11
tahun. Bintik matahari terlihat hitam karena daerah ini relatif lebih dingin
daripada daerah sekitarnya. Tapi jika saja bintik ini berdiri sendiri , ia akan
bersinar terang karena suhunya cukup tinggi, sekitar 3.000 – 4.000 K
Bintik
matahari yang sangat gelap disebut numbra, dan dikelilingi daerah yang tidak
begitu gelap disebut penumbra. Lebar bintik matahari 800-800.000 km atau lebih.
Bintik ini bagaikan magnet raksasa, yang mengalahkan medan magnet terkuat dalam
tatasurya. Kekuatan setiap medan 1.000 kali lebih besar dari pada medan magnet
bumi. Kebanyakan bintik berjalan melintasi permukaan matahari dalam lintasan
permukaan dalam pasangan dan berbaris satu persatu. Bila bintik yang di depan
adalah kutub positif, bintik yang mengikuti negatif, itulah yang terjadi di
belahan utara. Di belahan selatan , kutub-kutub berbalikan dengan yang ada di
utara; kutub negatif di depan, kutub positif di belakang. Medan magnet bintik
matahari berbentuk garis lengkung raksasa yang menghubungkan bintik-bintik
dengan kutub-kutub berlawanan. Berbaliknya urutan kutub-kutub itu sesuai dengan
masa berkalanya yang 11 tahun.
Flarela
 |
| Gambar 4.3 Flare |
Terkadang pada
daerah sekitar bintik matahari terjadi suatu pencerahan letupan besar.
Peristiwa ini disebut flare, yang melontarkan partikel dan memancarkan
radiasi pada semua panjang gelombang. Badai matahari ini bisa berlangsung
selama beberapa detik saja, namun dapat pula berlangsung beberapa jam.
Temperatur flare dapat mencapai 5 juta kelvin. Gelombang ultraviolet dan
sinar-X yang dipancarkan akan mengubah jumlah elektron lapisan ionosfer,
sehingga menagkibatkan gangguan telekomunikasi radio di bumi. Partikel-partikel
yang terlontar dari permukaan aktif matahari mencapai bumi dalam waktu beberapa
jam sampai beberapa hari. Jika mencapai bumi dan berinteraksi dengan atmosfer
bumi, artikel-artikel ini akan menciptakan tirai bercahaya yang disebut aurora.
Belum ada suatu
teori yang tepat yang dapat menjelaskan terjadi peristiwa flare
Pada pengamatan 5
Desember 2006, STEREO berhasil merekam peristiwa ledakan (flare) Matahari yang
sangat kuat, mencapai tingkat X9, termasuk yang paling besar selama 30 tahun
terakhir aktivitas Matahari. Tetapi, temuan yang menarik dari pengamatan STEREO
adalah ditemukannya pancaran atom Hidrogen yang berasal dari flare tersebut,
alih-alih semburan partikel hancuran atom yang selama ini telah ditemukan pada
pengamatan flare. Semburan atom ini merupakan tipe atom-atom netral berenergi (Energetic
Neutral Atoms/ENAs), dan ternyata hanya ditemukan populasi tunggal
atom-atom Hidrogen, tanpa ada kontaminasi atom-atom lain, bahkan tidak
ditemukan adanya atom-atom Helium.
Filamen dan
Prominensa
 |
| Gambar 4.4 Prominensa |
Pada
pengamatan dengan filter merah, kita juga dapat melihat adanya terlihat gelap
dan panjangnya bisa mencapai 100 ribu km di sekitar bintik matahari. Filamen
merupakan daerah netral, yang membagi daerah medan magnet menjadi positif dan
negatif.
Jika
pilamen terjadi di tepi piring matahari, dan mengembang keluar dari matahari,
maka pilamen ini disebut prominensa.
Prominensa dapat dilihat dengan mata
telanjang pada saat gerhana matahari, dan tampat terumbai di atas fotosfer
matahari. Peristiwa ini dapat sebenarnya berlangsung selama beberapa minggu
bahkan beberapa bulan tergantung keadaan medan magnetiknya. Namun dengan mata
telanjang kita hanya bisa melihat selama terjadinya gerhana matahari saja.
SUMBER ENERGI MATAHARI
Pada tahun
1939, seorang fisikawan bernama Hans Bethe berpendapat bahwa energi matahari
berasal dari reaksi nuklir yaitu reaksi fusi. Dalam reaksi fusi ini terjadi
penggabungan 4 atom H menjadi 1 atom He disertai pembebasan energi. Reaksi ini
berlangsung di dalam inti matahari yang suhunya sangat tinggi. Di dalam inti
matahari setiap detik sebanyak 630 juta ton hidrogen diubah menjadi 625,4 juta
ton helium.
Perambatan
energi matahari dari inti dengan cara difusi radiaoaktif ke lapisan luar inti.
Gas yang panas ini akan naik ke permukaan, sampai pada lapisan fotosfer dan
akhirnya energi matahari akan terlepas ke angkasa luar.
Sumber
energi matahari adalah perubahan atom hidrogen menjadi atom helium. Dalam
tingkat dunia mikroskopik, setiap fusi merupakan urutan tiga macam tumbukan antara
inti atom. Proses ini ’bersaudara dekat’ dengan reaksi ledakan bom hidrogen.
Pada
tumbukan fusi pertama, yang disebut reaksi proton-proton, dua proton (inti atom
yang kehilangan elektron pengiringnya) dengan hebat bersatu menjadi deuterium,
yaitu isotop hidrogen yang terdiri dari 1 proton dan 1 neutron. Tumbukan ini
terjadi sekali dalam 7 milyar tahun. Proses ini melepaskan netrino yang sangat
lambat bereaksi dan langsung lolos meninggalkan matahari. Selain itu proses ini
juga melepaskan zarah bermuatan listrik positif atau positron, yang bila
bertemu dengan elektron akan saling membinasakan.
Deuterium
yang dihasilkan pada tumbukan pertama sangat mudah bereaksi dengan inti atom
yang lain. Tumbukan yang kedua, yakni antara deuterium dengan proton lain ini
hanya butuh waktu beberapa detik saja. Sinar Ý yang berenergi tinggi terlepas dalam reaksi tersebut, dan unsur baru yang langka
dihasilkan, yaitu isotop helim-3 yang terdiri dari 2 proton dan 1 neutron.
Tumbukan
yang ketiga terjadi sekali dalam 400 ribu tahun. Inti helium-3 mengatur dirinya
menjadi helium biasa yang terdiri dari 2 proton dan 2 neutron. Caranya adalah
dengan menumbukkan diri dengan helium-3 yang alin. Reaksi ini menghasilakn inti
helium-4 yang biasa dan 2 proton yang bebas. Proton yang bebas terpelanting
dari tumbukan ini akhirnya akan bertumbukan dengan proton yang lain, dan siklus
tiga tumbukan di atas akan berulang kembali.
Sinar
Ý yang daya tembusnya sangat kuat itulah
menjadi sumber utama guna menghasilkan tenaga untuk seluruh tatasurya. Fusi
antara proton dan proton hidrogen menjadi inti helium di atas bukanlah
satu-satunya sumber tenaga matahari. Di dalam matahari juga terdapat karbon,
dan dengan cara yang berbeda, karbon berlaku sebagai katalisator untuk
pembentukan helium, netrino, dan sinar Ý seperti yang dihasilkan reaksi proton-proton.
Masing-masing reaksi fusi mengubah 657 juta ton hidrogen menjadi 650 juta tom
helium tiap detik. Massa yang hilang sejumlah 4,5 juta ton hidrogen diubah
menjadi energi dalam bentuk sinar Ý dan netrino.
Tiap detik matahari bersinar dengan daya tetap 389 juta milyar watt.
PENGARUH
KEGIATAN-KEGIATAN MATAHARI
Dalam
setiap kegiatan, matahari selalu memancarkan aliran partikel-partikel bermuatan
listrik yaitu proton-proton dan elekton-elektron. Partikel-partikel ini
terpancar melewati korona ke arah bumi dan sekelilingnya sehingga menimbulkan
angin matahari (solar wind).
Angin
matahari berpengaruh terhadap keadaan bumi. Pengaruh ini muncul akibat interaksi
antara partikel - partikel bermuatan dari angin matahari dan medan magnetik
bumi yang merupakan semacam perisai yang melindungi bumi.
Gejala
alam akibat adanya interaksi antara angin matahari dan medan magnetik bumi
adalah aurora yang biasanya terjadi di kutub-kutub bumi. Aurora berupa pancaran
gelombang-gelombang cahaya yang berwarna indah. Aurora yang terlihat di kutub
utara dinamai aurora Borealis (cahaya utara), sedangkan yang terlihat di
kutub selatan dinamai aurora australis (cahaya selatan).
Selain
memancarkan partikel-partikel bermuatan listrik, matahari memancarkan juga
energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang
gelombang. Contohnya gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, ultraviolet,
sinar X, dan sinar gamma.
Radiasi
kuat dan berbahaya seperti sinar gamma, sinar X, dan ultraviolet yang
dipancarkan matahari diserap oleh molekul-molekul gas nitrogen dan oksigen yang
ada di atmosfer bumi bagian atas. Hal ini mengakibatkan gas-gas itu terionisasi
sehingga membentuk ionosfer (lapisan ion). Ionosfer mengandung muatan listrik
yaitu ion-ion positif.
Selain
sebagai pelindung bumi dari radiasi matahari ionosfer juga berguna dalam sistem
komunikasi. Lapisan ini dapat memantulkan gelombang radio medium. Gelombang
radio tersebut biasa digunakan dalam komunikasi.
Fungsi
ionosfer sebagai pemantul gelombang radio dapat terganggu saat pembentukan
bintik matahari maksikum. Gangguan ini timbul karena saat itu pemancaran
partikel-pertikel bermuatan meningkat pesat. Hujan partikel ini menghasilkan
induksi magnetik yang sangat kuat yang mempengaruhi ionosfer. Oleh karena itu,
pada saat terbentuk bintik matahari maksimum, komunikasi radio di bumi
kadang-kadang terputus.
- PENUTUP
Kesimpulan
Adapun
kesimpulan dari materi ini yaitu sebagai berikut:
1)
Matahari adalah sebuah bola gas yang sangat besar,
terdiri dari 94% atom hidrogen dan sekitar 5,9% atom helium, seperti juga
komposisi bintang pada pada umunya. Sisa yang kecil terdiri dari campuran
unsur-unsur karbon dan atom lain yang lebih berat.
Adapun bagian-bagian
matahari yaitu:
- Fotosfer
- Kromosfer
- Korona
- Bintik
matahari
- Flare
- Filamen
dan prominensa
2)
Pada tahun 1939, seorang fisikawan bernama Hans Bethe
berpendapat bahwa energi matahari berasal dari reaksi nuklir yaitu reaksi fusi.
Dalam reaksi fusi ini terjadi penggabungan 4 atom H menjadi 1 atom He disertai
pembebasan energi.
Ø Dalam setiap
kegiatan, matahari selalu memancarkan aliran partikel-partikel bermuatan
listrik yaitu proton-proton dan elekton-elektron. Partikel-partikel ini
terpancar melewati korona ke arah bumi dan sekelilingnya sehingga menimbulkan
angin matahari (solar wind).
Ø Gejala alam
akibat adanya interaksi antara angin matahari dan medan magnetik bumi adalah
aurora yang biasanya terjadi di kutub-kutub bumi. Aurora berupa pancaran
gelombang-gelombang cahaya yang berwarna indah. Aurora yang terlihat di kutub
utara dinamai aurora Borealis (cahaya utara), sedangkan yang terlihat di
kutub selatan dinamai aurora australis (cahaya selata
Energi
Matahari
Energi diciptakan pada bagian dalam
matahari, kemudian dijalarkan ke permukaan dan diradiasikan ke dalam ruang
angkasa. Sekitar 99% radiasi elektromagnetik, yang diemisikan oleh matahari
terletak pada daerah 0,15 dan 4,0 µm. distribusi spectral energi ini adalah 9%
ultraviolet, 45% radiasi tampak dan 46% infrared, energi ini dijalarkan ke
permukaan bumi dalam bentuk radiasi elektromagnetik.
Transformasi (pengubahan) hydrogen
menjadi helium, menghasilkan energi matahari dari reaksi inti berikut:
41H1 → 2He4 + 2e+
+ energi …………….. (4.1)
Keterangan :
1H1 : inti
hydrogen atau proton
e+ : positron yaitu
electron yang membawa muatan positif
2He4 : inti
helium
Selain inti atom dapat dapat ditulis
sebagai
zXA
Keterangan:
X : nama atom
Z : nomor atom atau jumlah proton
A : nomor massa atau jumlah proton
dan netron dalam inti.
Jadi jumlah netron dalam inti N = A
– Z.
Dari reaksi inti (4.1), massa 2He4 ternyata lebih
kecil dari massa 41H1. jadi ada massa yang hilang dan
berubah menjadi energi menurut teori relativitas Einstein:
E = m c2
Keterangan:
E = energi yang dilepas dalam Joule
m = massa yang hilang dalam kilogram
c = kecepatan cahaya = 3 . 108
m/s
sebagian energi tersebut
ditransmisikan ke bumi dengan cara radiasi gelombang elektomagnetik. Peristiwa
ini akan berhenti jika hidrogen dalam inti (nuklir) menjadi habis. Proses
pengubahan hidrogen menjadi helium dalam reaksi initi diseut reaksi rantai
proton-proton (rantai PP). diperkirakan radiasi matahari dapat berlangsung
sampai sekitar 10 milyar tahun.
Setiap menit matahari meradisikan
energi sebesar 56 x 1026 kalori. Energi matahari persatuan luas yang
jatuh pada permukaan ola dengan matahari sebagai pusat bulanan dan jari-jari
bulatan 150 juta km (jarak rata-rata bumi-matahari), adalah:
S =
= 2,0 kal.cm-2 menit-1 (pembulatan) = 2,0 langley
menit-1
S = 2,0 ly menit-1 yang
disebut konstanta matahari.
Energi matahari yang diterima bumu
dengan jari-jari 6370 km, adalah
Eb =
a2S
Eb =
a2S
= 3,14 x (637 x 106 cm)2 x 2 kal. cm-2
menit-1
= 2,55 x 1018 kal.menit-1
= 3, 67 x 1021kal.hari-1
Energi sebesar ini cukup untuk
menciptakan 10 ribu, 100 juta badai guruh (petir) atau 100 milyar tornado.
Seandainya energi ini (3, 67 x 1021kal.hari-1) dapat
dikumpulkan dan disimpan, maka akan cukup untuk memutar roda industri dunia dan
domestic selama 100 tahun. Tentu saja kita tidak menginginkannya meskiupn jika
hal tersebut memungkinkan, karena nanti tidak akan ada lagi enrgi untuk
memanasi udara dan menguapkan air, sehingga sirkulasi atmosfer general (umum,
skala makro) dan siklus hidrologi akan terhenti.
Sumber radiasi energi utama di bumi
adalah matahari. Energi yang dipancarkan ke bumi bebentuk radiasi
elktromagnetik. Radiasi menjalar dengan kecepatan cahaya (3 . 108
m/s) dalam bentuk gelombang yang mempunyai panjang gelombang yang berbeda-beda.
Radiasi dari matahari dinyatakan sebagai radiasi gelombang pendek dengan
panjang gelombang antara 0,15 dan 3,0µm. radiasi dengan panjang gelombang
antara 3,0 dan 100 µm dinyatakan sebagai radiasi gelombang panjang atau
inframerah. Dalam atmosfer bumi atau permukaan bumi, radiasi dapat
diabsorpikansi, direfleksi, ditransmisi atau diremisi kemabali.
DAFTAR PUSTAKA
Tjsyono, Bayong. 2006. Ilmu Kebumian
dan Antariksa. PT Remaja Rosda Karya.
Bandung.
http//www.google.com
1 comments:
Posting Komentar