Daftar isi
Kehidupan luar angkasa menjadi topik yang selalu menarik untuk dibahas. Hal ini dikarenakan, tak semua orang memiliki kesempatan untuk mengamati langsung keindahan yang terjadi di luar sana.
Tata surya terdiri dari banyak hal, seperti planet, bintang, satelit, meteor, asteroid, komet dan lainnya. Dalam sistem tata surya, ada satu bintang paling besar yang menjadi pusatnya. Bintang itu dinamakan Matahari. Apa itu matahari? Bagaimana strukturnya? Berikut penjelasannya.
Apa Itu Struktur Matahari?
Matahari adalah bintang yang memiliki ukuran, massa, volume, temperatur, dan gravitasi paling besar di tata surya. Maka dari itu, bintang ini pun memiliki pengaruh sangat besar pada benda-beda ruang angkasa di sekelilingnya.
Bintang ini adalah sumber tenaga paling besar di lingkungan tata surya. Ia kerap kali disebut bola gas besar yang menyala. Diameternya sekitar 1.392.684 km, 109 kali lebih besar dari bumi, planet yang kita tinggali. Massa matahari sekitar 2 × 1030 kg, 330.000 kali dari massa bumi dan mewakili 99,86% massa total tata surya.
Matahari juga memiliki daya gravitasi yang sangat tinggi, yakni 28 kali lebih kuat dari gravitasi bumi. Sebagai contoh, seseorang yang beratnya 100 kg di bumi, jika berada di permukaan matahari, beratnya mencapai 2.800 kg karena gravitasinya.
Struktur matahari adalah bagian atau lapisan yang menyusun terbentuknya matahari. Matahari adalah sebuah dapur raksasa tempat proses ledakan nuklir terdahsyat.
Proses ledakan ini terjadi di inti matahari sehingga menghasilkan panas yang sangat tinggi. Panas ini lah yang merambat ke seluruh permukaan matahari hingga melingkupi seluruh tata surya.
Penyusun Matahari
Seperti bumi, matahari juga memiliki berbagai lapisan dalam pembentukan strukturnya. Bedanya, lapisan penyusun matahari hanya terdiri oleh gas, tanpa ada permukaan padat sedikit pun.
Matahari merupakan gabungan dari atom-atom gas, inti-inti atom dan partikel atom, seperti elektron, proton (bermuatan positif), neutron (tidak bermuatan), positron (bermuatan positif) dan neutrino (tidak bermuatan).
Bagian Penyusun Matahari
Seluruh massa matahari berbentuk gas panas yang disebut plasma. Berikut unsur penyusun matahari:
- Unsur utama: Hidrogen dengan massa lebih dari 80%
- Unsur kedua: Helium dengan massa 19%
- Unsur ketiga: gabungan dari unsur Oksigen, Magnesium, Nitrogen, Silikon, Karbon, Belerang, Besi, Natrium, Kalsium, Nikel dan lainnya yang persentasenya kecil.
Struktur Lapisan Matahari
Matahari terbentuk dari ledakan bintang genrasi pertama. Seperti yang diyakini ilmuwan, alam semesta terbentuk oleh sebuah ledakan yang terjadi pada 14.000 juta tahun yang lalu (The Big Bang Theory).
Struktur lapisan matahari terdiri dari beberapa bagian, yaitu barisfer (inti matahari), zona radiasi, zona konvektif, fotosfer matahari, atmosfer matahari dan heliosfer. Berikut penjelasannya:
1. Barisfer (Inti Matahari)
Inti matahari adalah bagian paling dalam matahari yang berdiameter sekitar 500.000 km dengan temperatur paling panas, yakni 15.000.000°K. Di sini terjadi reaksi inti yang menyebabkan munculnya sintesis hidrogen menjadi helium, dengan karbon sebagai katalisnya.
Jarak inti ke permukaan matahari adalah 50.200 km. Inti matahari memiliki kerapatan gas yang sangat tinggi, yaitu 150 gr/cm3.
Dalam inti matahari terdapat gaya gravitasi yang dapat menarik semua materi dan menghasilkan tekanan. Proses ini lah yang akhirnya memicu terjadinya reaksi fusi matahari atau reaksi termo nuklir yang menghasilkan energi untuk matahari.
2. Zona Radiasi
Zona ini berada di atas bagian inti matahari yang tugasnya adalah untuk menyelimuti lapisan tersebut. Selain itu, zona radiasi adalah tempat terjadinya distribusi energi.
Energi yang dihasilkan inti matahari, didistribusikan ke seluruh lapisan matahari melalui foton yang ada di bagian ini. Foton adalah suau radiasi yang diakibatkan oleh reaksi antara hidrogen dan helium.
Suhu pada zona radiasi lebih dingin daripada inti matahari. Perbedaan suhunya mencapai 2.000.000-7.000.000°K lebih rendah dari inti matahari. Dalam proses distribusi energi ini, diperlukan waktu hingga 170.000 tahun supaya energi di inti matahari tiba di zona radiasi.
3. Zona Konvektif
Zona radiasi dan zona konvektif dipisahkan oleh sebuah lapisan yang disebut Takoklin. Ini adalah sebuah wilayah transisi yang memperlihatkan perbedaan mencolok antara zona radiasi yang kepadatan gasnya lebih tinggi dari zona konvektif yang kepadatannya rendah.
Zona konvektif ialah zona tempat terjadinya arus konveksi. Arus ini digunakan untuk membawa energi matahari ke lapisan atmosfer dan planet-planet lain, seperti bumi.
Arus konveksi membawa foton lebih cepat dari zona radiasi. Waktu yang dibutuhkan foton untuk mendistribusikan energi di zona ini sekitar 100.000 tahun. Suhu di zona ini juga relatif lebih dingin, turun 2.000.000°K dari zona radiasi.
4. Fotosfer
Fotosfer adalah permukaan matahari yang tampak. Lapisannya berupa bulatan berwarna perak kekuningan yang terdiri atas gas padat bersuhu tinggi. Fotosfer merupakan bagian yang memisahkan bagian dalam matahari (inti matahari, zona radiasi dan zona konveksi) dengan atmosfer matahari.
Di bagian ini terlihat adanya bintik atau noda hitam dengan diameter yang beragam. Panjang diameternya bahkan ada yang melebihi diameter bumi dengan kedalaman 800 km, yang kemudian disebut umbra. Di sekeliling umbra, terdapat lingkaran terang yang disebut penumbra.
Bintik hitam tersebut secara keseluruhan dikenal dengan noda matahari (sun spots). Bagian fotosfer ini bukanlah permukaan rata, melainkan berbintik-bintik yang disebut dengan granulasi fotosfer.
Suhu fotosfer sekitar 5.800°K. Sebagian besar cahaya matahari yang diterima bumi adalah energi yang dipancarkan fotosfer. Waktu yang dibutuhkan fotosfer untuk mentransfer panas matahari ke bumi hanya sekitar 8 menit.
5. Atmosfer
Atmosfer matahari adalah lapisan terluar yang terbentuk dari gas dan memiliki 3 lapisan lagi. Lapisan tersebut adalah Kromosfer, Zona Transisi dan Korona.
- Kromosfer
Kromosfer adalah lapisan terbawah dalam atmosfer matahari. Lapisan ini terdiri dari gas berwarna merah yang memiliki ketebalan sekitar 2.000 km. Suhu kromosfer meningkat sesuai dengan ketebalannya, dapat mencapai 20.000°K di dekat puncaknya.
Ini adalah lapisan gas yang paling dinamis, karena kromosfer seringkali memunculkan tonjolan cahaya seperti lidah api yang memancar hingga ketinggian 200.000 km. Fenomena ini disebut prominensa (protuberans).
- Zona Transisi Matahari
Zona ini letaknya di atas kromosfer. Ia berfungsi untuk memisahkan antara kromosfer dengan korona. Bentuknya tipis, hanya sekitar 200 km. Suhu di zona transisi cukup tinggi. Di dekat kromosfer suhunya mencapai 20.000°K, kemudian naik hingga 1.000.000°K ketika mendekati korona.
- Korona
Korona adalah lapisan atmosfer terluar, yang volumenya bahkan lebih besar dari volume matahari itu sendiri. Korona terbentuk dari gas sangat renggang yang berwarna putih atau kuning kebiruan, dengan ketebalan mencapai ribuan kilometer.
Sebagai lapisan terluar, korona menyebar ke angkasa dan menjadi angin matahari yang mengisi seluruh tata surya. Suhu rata-rata korona sekitar 1-2 juta kelvin dan titik terpanasnya adalah 8-20 juta kelvin.
6. Heliosfer
Ini adalah bagian paling luar dari matahari. Heliosfer merupakan bagian yang sangat tipis dan terbentuk dari plasma dan angin matahari. Bagian ini sangat luas, hingga melewati orbit pluto dan batas terluar tata surya.
Angin matahari yang bergerak pada heliosfer membentuk medan magnet matahari berbentuk spiral yang luasnya hingga mencapai heliopouse, sekitar 750.000.000 km dari matahari.
Suhu yang terdapat pada bagian ini sama seperti korona, karena heliosfer berisi korona yang menyebar ke tata surya.
Suhu Permukaan Matahari
Matahari adalah sebuah bintang berwarna kuning, seperti bintang Capella pada rasi Auriqa. Warna pada bintang menandai seberapa tinggi suhu yang terdapat di masing-masing bintang tersebut.
Bintang yang berwarna kuning, suhunya lebih tinggi dari bintang berwarna merah. Sementara di atas bintang kuning, ada bintang berwarna putih yang lebih panas. Seperti bintang Sirius pada rasi Canis Majoris dan bintang Vega pada rasi Lyra yang panasnya di atas 9.000°K.
Meski begitu, bintang yang paling panas ditandai dengan warna kebiru-biruan, seperti bintang Spica pada rasi Virgo yang panasnya mencapai 18.500°K.
Pada matahari, suhunya cenderung berubah di berbagai lapisan. Pada inti matahari, suhunya mencapai 15 juta Kelvin, sementara suhu di permukaan matahari turun hingga 5.800°K.
Setelahnya, di bagian terluar matahari yakni korona, panasnya kembali meningkat tajam hingga 2 juta kelvin. Bahkan, titik terpanas korona bisa melebihi inti matahari yakni 20 juta kelvin.
Gangguan yang Terjadi di Matahari
Matahari memang mampu memproduksi energi sendiri, bahkan energi tersebut menyokong seluruh planet dan benda-benda langit yang ada di tata surya. Walaupun terlihat sangat kuat, matahari juga memiliki beberapa gangguan yang menjadi ciri khasnya, yaitu:
1. Bintik Matahari (Sunspot)
Bintik matahari adalah noda hitam berbentuk cembung kecil yang berada di permukaan fotosfer. Jumlah sunspot sangat banyak dan tak terhitung. Bintik ini tercipta ketika garis medan magnet matahari menembus bagian fotosfer. Bintik matahari memiliki medan magnet yang sangat kuat, sekitar 5000 kali kekuatan medan magnet bumi.
Bintik matahari yang menjorok ke dalam dan gelap disebut umbra, sedangkan sekeliling umbra yang lebih terang disebut penumbra. Suhu di daerah umbra mencapai 2.200°C dan di daerah penumbra mencapai 3.500°C.
2. Lidah Api (Prominensa)
Prominensa adalah bagian matahari yang menyerupai lidah api besar dan terang, yang seringkali muncul dalam bentuk putaran. Meski juluran lidah api ini terlihat sangat terang bila dilihat di angkasa yang gelap, tetapi ia tidak lebih terang dari wujud matahari itu sendiri.
Seperti korona, prominensa terbentuk dari plasma, tetapi dengan suhu yang lebih dingin. Massa prominensa mencapai 100 miliar kg. Plasma prominensa bergerak di sepanjang medan magnet matahari.
Erupsi prominensa dapat terjadi ketika strukturnya tidak stabil dan pecah menghamburkan plasmanya. Erupsi tersebut dapat menyemburkan struktur magnetik yang sangat besar, yang disebut semburan massa korona.
Semburan massa korona dapat meningkatkan suhu hingga puluhan juta derajat dalam waktu singkat. Bila erupsi ini mengarah ke bumi, hal ini dapat memicu interaksi dengan medan magnet bumi dan menyebabkan badai geomagnetik yang akan mengganggu jaringan komunikasi dan listrik.
3. Angin Matahari
Angin matahari terbentuk dari aliran konstan partikel yang dikeluarkan atmosfer matahari dan bergerak ke seluruh tata surya. Partikel tersebut memiliki energi panas yang tinggi. Angin matahari yang umum terjadi memiliki kecepatan 750 km/s yang berasal dari korona di atmosfer.
Angin matahari dapat dibuktikan keberadaannya melalui masalah/fenomena yang timbul di bumi. Hal tersebut diantaranya adalah badai geomagnetik berenergi tinggi yang merusak satelit dan sistem listrik, fenomena aurora yang muncul di Kutub Utara dan Kutub Selatan, dan partikel atau ekor komet yang arahnya selalu menjauhi matahari karena angin tersebut.
4. Badai Matahari
Badai matahari pertama kali tercatat dan diketahui terjadi adalah pada tanggal 1 September 1859. Badai ini muncul ketika ada pelepasan energi magnetik yang terbentuk di atmosfer matahari secara tiba-tiba. Total energi yang dilepaskan jumlahnya sama dengan jutaan bom hidrogen berukuran 100 megaton.
Badai matahari akan mudah terjadi ketika matahari sedang aktif dan memiliki banyak bintik. Badai ini juga biasanya berbarengan dengan semburan massa korona.
Dengan energi sebesar itu, badai ini memberikan dampak radiasi yang sangat kuat terhadap satelit, pesawat luar angkasa, astronot dan sistem telekomunikasi bumi.