BAB VI

STRUKTUR, BENTUK DAN GERAKAN MATAHARI

1.1 STRUKTUR FISIK MATAHARI

Matahari adalah suatu bola gas / bintang yang pijar yang paling dekat dengan bumi.

A. Bagian Dalam Matahari (inti matahari)

Merupakan pusat matahari yang bersuhu 15 juta K dan mempunyai tekanan 200 miliar kali tekanan permukaan bumi.

Tekanan inti matahari yang sangat tinggi membuat inti hidrogen dapat berfungsi menjadi inti helium yang menghasilkan energi matahari.

B. Bagian Permukaan Matahari (Fotosfer)

Adalah lapisan matahari yang dapat kita lihat dan merupakan lapisan cahaya yang menyerupai piringan emas yang terang.

Mempunyai kedalaman sekitar (500 km) jari-jari matahari. Suhu bagian dalam adalah 6000 K dan berkurang menjadi 4300 K pada fotosfer bagian luar. Gas panas fotosfer memancarkan cahaya dengan intensitas sangat kuat, sehingga cahaya fotosfer dapat terlihat dan berwana kuning dari bumi. Sebenarnya, fotosfer berbentuk butiran-butiran kecil yang merupakan massa dari bintuk-bintik panas pada matahari.

Fotosfer tersusun dari 94 % hidrogen, 5,9 % helium, dan 1,0 % elemen-elemen karbon, oksigen, nitrogen dan neon).

C. Kromosfer

Adalah lapisan bawah yang paling dekat dengan fotosfer dan merupakan salah satu atmosfer matahari yang terletak diatas fotosfer. Lapisan ini mempunyai tinggi 12.000 km, suhu lebih dari 10.000 K dan ketebalam 10.000 km. Sebagian besar tersusun atas gas hidrogen. Bentuk kromosfer tidak mulus, tetapi mempunyai duri-duri yang tingginya ± 7.000 km dan disebut spikula. Adakalanya kromosfer membentuk (prominance atau protuberans) lengkungan besar dan semnuran pancaran gas jauh diatas permukaan matahari. Lapisan kromosfer mengeluarkan sinar merah yang dipancarkan oleh atom-atom hidrogen yang berpijar. Pada saat gerhana matahari total, kromosfer tampak sebagai gelang merah yang mengelilingi bulan.

D. Korona

Adalah atmosfer matahari sebelah luar yang terdapat diatas kromosfer. Karena jauh lebih panas daripada kromosfer, dan bersuhu 2.000.000 K, akibatnya korona mengembang sangat cepat dalam ruang hampa sampai 10.000.000 km juga tekanan di bagian dalam korona 10 ^-11 atmosfer.

Korona yang terletak lebih jauh dari sumber energi matahari dapat jauh lebih panas daripada fotosfer. Hal ni terjadi karena pemaksaan perpindahan kalor (energi) secara konveksi dalam fotosfer dan kromosfer memanaskan secara intensif gas yang sangat tipis dalam korona.

Bagian-bagian korona :

1. Korona L (korona bagian dalam), spektrumnya merupakan garis emisi.

2. Korona K (korona bagian tengah), spektrumnya kontinyu tanpa garis absorbsi. Radiasinya berasal dari penyebar elektron.

3. Korona F (korona bagian luar), radiasinya berasal dari rdiasi matahari yang disebar oleh debu antar planet. Spektrumnya menyerupai spektrum fotosfer.

1.2 BENTUK MATAHARI

A. Jarak Matahari

Jarak Matahari ke bumi adalah 149,6 juta km. Untuk mengukurnya adalah dengan cara mengukur jarak planet terdekat dari bumi (Venus) dengan menggunakan gelombang radar (microwave). Jarak Venus – Bumi (VB) diperoleh dengan mengukur selang waktu pergi-pulang gelombang radar yang dipancarkan dari bumi dan dipantulkan oleh Venus.

B. Jari-jari Matahari

Dapat diperoleh dengan mengukur sudut pandang garis tengah matahari dari bumi. Jari-jari matahari dapat ditentukan dengan persamaan : R.

R = Qr

r = jarak matahari – bumi

R = jari-jari matahari

= sudut antara kedua tepi matahari dan pengamat

Sudut pandang garis tengah Matahari dan Bumi adalah 0,53 “

Dari perhitungan diatas dapat diketahui jeri-jari matahari adalah 6,9 x 10 ⁵ km = 690.000 km.

C. Massa Matahari

Bumi bergerak mengitari matahari dengan jari-jari orbit r. gaya sentripetal yang menyebabkan bumi bergerak menitari matahari adalah gaya gravitasi matahari terhadap bumi sehingga diperoleh M =

M = massa matahari (kg)

R = jarak matahari – bumi

G = tetapan umum gravitasi

R = periode revolusi bumi mengitari matahari.

Dari perhitungan diatas dapat diketahui massa matahari adalah 1,997 x 10 ³⁰ kg

D. Luminitas Matahari

Adalah energi matahari yang tiba di bumi setiap detik pada permukaan 1cm ² sebesar E = 1,37 x 10 ⁶ erg / (cm² detik). Dapat dikatakan bahwa pada bagian atmosfer bumi setiap 1 cm² menerima 2 kalori per detik yang disebut tetapan atau konstanta matahari.

Jika L dinyatakan sebagai luminitas matahari, maka L= 4 d²E, yaitu kira-kira sebesar L= 4 x 10 ³³ erg / detik

1.3 GERAKAN MATAHARI

Aktifitas yang terjadi di matahari

A. Bintik Matahari (sunspot)

Adalah daerah gelap pada fotosfer. Bintik atau noda matahari tampak gelap karena suhunya 4.000K – 5.000K lebih rendah dari suhu fotosfer disekitarnya. Noda matahari timbul akibat aliran gas panas dari inti matahari tidak sampai ke permukaan fotosfer karena adanya perubahan medan magnetik di matahari.

Bintik matahari dapat tunggal ataupun berkelompok. Ia bergerak meintasi fotosfer disebabkan oleh rotasi matahari pada sumbunya. Sebuah bintik bisa berukuran 10.000 km dari tepi ke tepi. Bintik besar dapat mencapai 200.000 – 300.000 km, dan bintik kecil (pori-pori) kurang dari 3.000 km.

Dalam setiap 11 tahun, bintik matahari mencapai jumlah maksimum sebelum menurun kembali yang disebut siklus matahari.

B. Gumpalan pada Fotosfer (granula)

Terdapat gumpalan-gumpalan yang berupa bintik dan panas (hot spots). Bintik-bintik panas terjadi karena adanya perbedaan suhu yang sangat besar. Antara daerah panas (inti) dan daerah yang lebih dingin (fotosfer). Gumpalan matahari merupakan gas fotosfer yang karena lebih panas permukaan disekitarnya (bersuhu 100 K lebih besar dari permukaan sekitarnya) bergerak secara berkesinambungan sehingga muncul butiran cerah selebar 970 km (granulasi) dan 29.000.000 (super granulasi).

C. Obor Kecil (Fakula)

Adalah daerah kecil yang panas dan cerah yang terbentuk di fotosfer bagian atas sesaat sebelum munculnya bintik matahari.

Kegiatan-kegiatan yang terjadi di kromosfer adalah :

1. Prominensa (Protuberans atau lidah api matahari)

Prominensa merupakan gas panas yang tersembur dengan dahsyat dari kromosfer. Dapat mencapai ketinggian ratusan ribu km memasuki daerah korona. Prominensa terjadi pada kromosfer bagian tepi dan disekitar bintik matahari yaitu pada saat terjadi suatu ledakan yang disertai pencaran lidah api. Prominensa memiliki beragam bentuk seperti pita, loop, spiral (tabir).

2. Spikula

Adalah pancaran gas yang jauh lebih kecil yang ditunjukkan oleh kromosfer. Spikula terjadi akibat gerakan cepat dari gas kromosfer yang panas.

3. Flare

Adalah suatu kilatan cahaya yang berlangsung sangat cepat dan terjadi dalam kromosfer. Energi yang sangat besar dibebaskan dan mempengaruhi lapisan-lapisan ionosfer bumi. Hal ini menyebabkan gangguan komnikasi radio. Suatu flare ang dahsyat dapat menyemburkan partikel-partikel dengan kelajuan 1500 km / s. semburan ini dapat mencapai bumi dan menyebabkan badai magnetik dan aurora.

1.4 ANGIN MATAHARI DAN AURORA

Angin Matahari mempengaruhi bui dalam berbagai cara. Engaruh ini muncul akibat interaksi antara partikel-pertikel bermuatan dri angin matahari dan medan magnetik bumi. Ada 2 jenis interaksi, interaksi pertama adalah bahwa partikel akan disimpangkan (dibelokkan). Interaksi kedua adalah jika partikel bermuatan dipaksa melintasi medan magnetik maka suatu arus listrik (induksi) dihasilkan.

Kedua interaksi tersebut terjadi diantara angin atahari dan medan magnetik bumi. Ketika inti dan elektron melaju tinggi dari matahari melintasi medan magnetik bumi, partikel dibelokkan untuk bergerak mengitari bumi meninggalkan daerah berbentuk komet (magnetosphere). Tetapi banyak partikel itu yang melintasi medan magnetik yang membangkitkan arus listrik. Beberapa dari partikel bermuatan dapat menembus magnetosphere dan berkumpul dalam beberapa zone. Arus listrik yang dibangkitkan memberikan energi untuk mempercepat beberapa dari partikel kembali ke bumi dan menabrak atmosfer atas. Mengionisasi dan mengeksitasi atom dan molekul ke tingkat energi lebih tinggi ketika kembali ke keadaan dasarnya, atom dan molekul akan memancarkan radiasi dngan panjang gelombang tertentu dan menghasilkan aurora.

1.5 ROTASI MATAHARI

Kecepatan rotasi matahari dapat ditentukan dari noda-noda matahari. Kecepatan rotasi dari equator lebih cepat daripada di daerah kutub. Di dekat equator periode rotasi 25 hari dan pada lintasan 30 periodenya 27,5 hari. Hal ini disebabkan matahari tida padat. Perbedaan rotsi ini disebut diferensiasi. Rotasi lebih lambat terjadi di kutub utara dan kutub selatan.

1.6 SPEKTRUM MATAHARI

Spektrum cahaya digolongkan atas spektrum emisi (pancar) dan spektrum absorpsi (serapan). Spektrum absorpsi yang pada suatu lebar frekuensi tertentu mengandung urutan frekuensi yang tidak terputus (kontinyu). Spektrum kontinyu dihasilkan oleh pijar gas-gas bertekanan rendah.

1.7 SUHU DAN ENERGI MATAHARI

Suhu dipermukaan matahari berkisar antara 5500 – 6000^o C. Temperatur tertinggi terletak di bagian tengahnya yang diperkirakan tidak kurang dari 25.000.000^o C namun disebutkan juga kalau suhu pada intinya 15.000.000^o C. menurut teori penyusutan Helmholtz, suhu dipusat matahari mencapai 15 juta K yang dipercaya sebagai suhu dalam inti matahari yang menyebabkan reaksi fusi inti yang dapat berlangsung. Menurut JR. Meyer, panas matahari berasal dari batu meteor yang berjatuhan dengan kecepatan tinggi pada permukaan matahari. Menurut teori kontraksi H. Helmholtz, panas berasal dari menyusutnya bola gas. Dr. Bothe menyatakan bahwa panas berasal dari reaksi nuklir (reaksi hidrogen helium sintesis)