Matahari
masih satu-satunya bintang yang dapat kita pelajari dengan detail
Penemuan-penemuan
fosil menunjukkan bahwa kehidupan di Bumi sudah ada paling tidak semenjak 3
milyar tahun lalu. Studi tentang kandungan kimiawi pohon-pohon tertua dan
fosil-fosil tersebut juga menunjukkan bahwa Bumi tidak mengalami perubahan
besar yang disebabkan oleh ketidakstabilan matahari. Apa yang dilakukan
matahari kita “hanyalah” bersinar begitu lama!
Sinar
matahari yang kita nikmati sekarang sama dengan sinar matahari yang dinikmati
nenek moyang kita di zaman dahulu, bahkan sama pula dengan yang dinikmati
dinosaurus puluhan juta tahun lalu. Dalam rentang waktu jutaan tahun, matahari
relatif stabil. Tentu timbul pertanyaan: kenapa matahari bisa begitu stabil?
Pertama-tama, mari kita coba hitung massa matahari. Kita sekarang tahu bahwa
jarak Bumi kita ke Matahari adalah 150 juta km, sementara waktu yang dibutuhkan
Bumi untuk mengelilingi Matahari adalah 1 tahun yaitu 365.25 hari. Anggap saja
Bumi mengelilingi matahari dalam orbit berbentuk lingkaran, sehingga kecepatan
Bumi mengelilingi matahari adalah 100 000 km/jam.
Matahari
dan objek-objek yang mengitarinya menaati Hukum Gravitasi
Karena
kita tahu bahwa gerakan Bumi berasal dari tarikan gravitasi Matahari, maka
dapat kita simpulkan dari Hukum Gravitasi bahwa gaya gravitasi Matahari
dihasilkan oleh massa sebesar 2 x 10^30 kg! Ini kira-kira sama dengan 330 000
kali massa Bumi.
Kenapa
massa yang begitu besar ini tidak runtuh ke pusatnya? Sebuah gedung tinggi
punya massa besar dan tetap berdiri karena ada pilar-pilar kerangka yang
menopang seluruh massa gedung. Namun bila pilar-pilar ini diledakkan oleh pakar
peruntuh gedung, seluruh bangunan akan runtuh secara bersamaan ke bawah, ke
arah pusat Bumi. Demikian pula dengan matahari, bila tidak ada “sesuatu” yang
menopang seluruh massa tersebut, maka matahari akan runtuh ke arah pusatnya
dalam waktu kurang dari setengah jam! Karena kita tidak pernah melihat hal itu
terjadi, berarti ada sesuatu yang menopang struktur matahari (Lihat video peruntuhan sebuah gedung tua. Inilah yang terjadi bila matahari kehilangan
struktur penopangnya).
Kita
anggap saja bahwa Matahari adalah sebuah bola gas yang berpijar. Bila hal itu
betul, kita dapat anggap gas di dalam matahari sebagai sebuah gas ideal yang
memancarkan radiasi elektromagnetik. Hukum Gas ideal mengatakan bahwa gas yang
dimampatkan akan menghasilkan tekanan yang melawan pemampatan itu. Bila gas
tersebut memancarkan radiasi elektromagnetik, maka Matahari juga menghasilkan
tekanan radiasi yang arahnya ke luar permukaan matahari.
Lapisan
yang lebih dalam mengalami tekanan gravitasi yang lebih besar, oleh karena itu
untuk mengimbanginya tekanan radiasi juga harus sama besarnya.
Bila
suhu di pusat matahari kita ketahui dengan pemodelan teoritik, maka suhu di
permukaan matahari kita ketahui melalui pengamatan. Apabila kita melewatkan
sinar matahari pada prisma, maka kita akan melihat bahwa sinar matahari yang
berwarna putih tersebut akan terbagi-bagi menjadi sinar dengan berbagai warna,
dari warna merah hingga warna ungu. Warna-warna yang berbeda ini adalah tanda
bahwa cahaya terbagi-bagi atas sinar dengan energi yang berbeda-beda. Artinya
radiasi elektromagnetik merentang dari energi tinggi hingga energi rendah
(sinar Gamma dan sinar-X adalah contoh radiasi energi tinggi, sementara sinar
inframerah, gelombang Radio, dan gelombang mikro (microwave) adalah contoh
radiasi energi rendah), dan radiasi yang kasat mata kita namakan sebagai
cahaya.
Sumber
radiasi elektromagnetik adalah sebuah pemancar sempurna yang kita namakan benda
hitam. Lagi-lagi benda hitam, sebagaimana gas ideal, hanyalah objek khayal.
Namun sifat-sifat radiatif matahari dapat didekati bila kita menganggap
matahari sebagai sebuah benda hitam.
Benda
hitam yang memancarkan energinya pada suhu tertentu akan memiliki kurva
distribusi energi yang spesifik pada temperatur tersebut. Sumber: Wikipedia
Eksperimen
menunjukkan bahwa sebuah benda hitam memancarkan energinya dalam bentuk radiasi
elektromagnetik dan energinya dipancarkan pada seluruh panjang gelombang. Namun
intensitas energi pada setiap panjang gelombang tidak sama, dan setiap benda
hitam yang memiliki temperatur tertentu memiliki panjang gelombang di mana
intensitas energinya paling tinggi. Semakin tinggi temperatur sebuah benda
hitam, semakin pendek panjang gelombang di mana energi paling tinggi memancar
(lihat gambar kurva benda hitam). Dengan demikian, benda hitam yang memancarkan
energinya pada suhu tertentu akan memiliki kurva intensitas energi yang unik.
Untuk mengetahui bentuk kurva ini, kita dapat memecah cahaya pancaran benda
hitam ini ke dalam spektrumnya masing-masing. Permukaan Matahari dapat kita
anggap sebagai sebuah benda hitam, dan oleh karena itu bentuk sebaran energi
matahari dapat didekati dengan kurva pancaran benda hitam. Dengan melakukan
pengamatan spektroskopi pada matahari, kita dapat mengetahui seperti apa
spektrum matahari dan dengan demikian dapat diketahui pula temperatur
permukaannya yaitu 5800 Kelvin.
Pengamatan
spektrum bintang-bintang lain ternyata menunjukkan perilaku yang sama: bintang
juga merupakan sebuah benda hitam dan memancarkan radiasi elektromagnetik.
Namun, temperatur permukaan bintang berbeda-beda. Ada yang lebih panas dari
matahari, ada pula yang lebih dingin dari matahari. Walaupun demikian, semua
bintang yang kita amati berlaku seperti sebuah benda hitam. Dari pengamatan
spektrum matahari dan bintang-bintang lain inilah kita dapat menyimpulkan bahwa
bintang-bintang yang kita amati di langit malam itu sebenarnya adalah
matahari-matahari lain yang letaknya teramat sangat jauh sehingga sinarnya
demikian redup bila dibandingkan dengan matahari yang lebih dekat. Karena
sekarang kita sudah tahu bahwa bintang adalah objek yang sama dengan matahari
kita, maka bintang-bintang lain pun dapat kita anggap pula sebagai sebuah bola
gas yang berada dalam kesetimbangan hidrostatik. Apa yang kita ketahui tentang
kesetimbangan matahari dapat kita terapkan pula pada bintang!
Sumber : Langitselatan.com