Ok! Postingan kali ini akan membahas tentang hukum Kepler, suhu matahari, Spektrum radiasi matahari, dan bagian-bagian fotosfer.
Well, pada postingan sebelumnya, tampaknya aku terlalu bernafsu untuk memaparkan materi tentang matahari. Harusnya aku menjelaskan beberapa teori dulu. Tak usah berlama-lama, aku akan menjelaskan teori yang mempengaruhi postingan ini.
Ptolemaeus, sekitar 125 M, mengemukakan bahwa bumi adalah pusat jagad raya atau alam semesta. Paling terkenal dengan sebutan ‘Geosentris’. Dari kata Geo yang berarti bumi dan sentris berarti pusat. Pemahaman ini mengemukakan bahwa bumi adalah pusat segalanya, dimana bumi diam (nggak kemana-mana, gitu) dan benda lainnya mengelilingi bumi.
Lalu, muncullah Copernicus (1473-1543), membuat pembaruan dengan pandangannya bahwa matahari adalah pusat peredaran planet-planet, termasuk bumi. Dan terkenal dengan nama Heliosentris. Namun, teori Copernicus ini tak serta merta diterima begitu saja. Butuh waktu yang cukup lama sampai hukum gravitasi newtown muncul yang mampu memperkuat teori Copernicus ini.
So, akhir kita saat ini kita tahu bahwa memang teori si Copernicus ini yang benar.
Lebih lanjut mengenai lintasan dan pergerakan planet dijelaskan oleh Johannes Kepler (1571-1630). Setelah dengan teliti mengamati lintasan Mars, Kepler pada tahun 1609 merumuskan Hukum I dan II Kepler yang bunyinya:
Hukum I Kepler atau hukum elips berbunyi:
Lintasan setiap planet menyerupai sebuah elips dan matahari menempuh salah satu titik api elips tersebut.
Dengan hukum I Kepler dijelaskan bahwa jarak antara planet dengan matahari dalam lintasan elipsnya itu selalu berubah.
Hukum Kepler II atau hukum tentang luas yang sama berbunyi:
Dalam selang waktu yang sama, garis hubung planet-matahari menyapu bidang yang sama luasnya.
Dalam hukum ini dijelaskan bahwa kecepatan gerak planet dalam menempuh lintasannya mempunyai kecepatan yang bervariasi.
Makin kecil jarak antara planet-matahari, makin tinggi kecepatannya di sebut dengan istilah di sekitar perihelium atau jarak terdekat dengan matahari. Makin besar jarak antara planet-matahari, makin kecil kecepatannya. Sebutannya adalah aphelium atau jarak terjauh dari matahari.
Untuk memahaminya sederhana saja. Ini karena gravitasi matahari dan jarak yang berperan antara matahari dan planet. Semakin dekat sebuah planet, maka gravitasi matahari semakin kuat menariknya dan berputar lebih cepat dari pada planet yang jauh dari matahari.Baru pada tahun 1681, Kepler menemukan Hukum III Kepler. Hukum III Kepler atau hukum harmonis berbunyi: Kuadrat kala edar planet berbanding lurus dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet ke matahari.
Ini berarti, bahwa planet yang jaraknya lebih besar, memiliki kala edar yang lebih lama, hal itu juga menunjukkan bahwa gravitasi matahari terhadap planet berkurang jika jaraknya bertambah.
Nah, menurutku karena gravitasinya kurang atau lemah, matahari agak payah dalam mengikat planet jauh ini, sehingga membutuhkan waktu yang cukup lama dalam mengelilingi si bola api raksasa.
Berikut rumus hukum III Kepler:
4π2r3 / T2 = G(Mm+Mp)
Keterangan:
Mm : Massa matahari
Mp : Massa planet
G : Tetapan gravitasi, yaitu 6,67 x 10-11 Nm2/kg2
T : kala edar planet mengelilingi matahari
r : jarak planet ke matahari
Mugkin kalian bertanya-tanya, mengapa matahari bisa menjadi pusat tata surya kita?
Itu karena massa benda-benda langit sangat bervariasi. Jika kalian membandingkan massa matahari dengan kompen-komponen tata surya, maka 99,86% massa tata surya terkumpul di matahari, yang menjadikan percepatan gravitasi matahari memdominasi tata surya. Inilah yang membuat planet-planet tetap dalam garis edarnya mengelilingi si tuan bola api raksasa ini.
Perlu diketahui bahwa pada rumus hukum III Kepler, dengan mengingat tabel dibawah;
Kembali kepada rumus hukum III Kepler. Rumus tersebut dapat kita tulis:
r3 / T2 = GMm / 4π2
Pada suku di ruas kanan :
GMm / 4π2
, bernilai konstan dan berlaku untuk semua planet. Kita dapat menerapkan rumus ini, dengan mengandaikan orbit lingkaran, untuk menghitung jarak atau kala edar planet lain terhadap Bumi dengan mengingat bahwa kala edar planet lain terhadap Bumi dengan mengingat kala edar Bumi = 1 tahun, dan jarak rata-rata Bumi terhadap matahari = 1 SA.
r3bumi / T2bumi = r3planet / T2planet
Dengan rumus ini, kita dapat menghitung kala edar planet lain, jika diketahui jarak rata-ratanya, dan sebaliknya kita dapat menghitung jarak rata-ratanya jika diketahui kala edarnya.
Dari pemaparan diatas, bahwa pada dasarnya hukum-hukum Kepler merupakan uraian dari gerak antara dua benda, relatif satu sama lain, dan dapat diterapkan kepada system gerak dua benda apa saja. Khususnya dalam astronomi, hukum ini sangat penting untuk mempelajari gerak benda-benda langit. Misalnya di tata surya, gerak suatu planet dengan “induknya” matahari. Atau dapat juga diterapkan untuk gerak antara planet dengan satelitnyaa, misalnya bulan Ganymede dengan induknya Jupiter, dsb. Masih banyak lagi manfaat dari hukum ini. Menakjubkan, bukan? Hehehehe.
Karakteristik Matahari
Mass (kg) = 1.989e+30
Mass (Earth = 1) = 332,830
Equatorial radius (km) = 695,000
Equatorial radius (Earth = 1) = 108.97
Mean density (gm/cm^3) ) = 1.410
Rotational period (days = 25-36*
Escape velocity (km/sec) = 618.02
Luminosity (ergs/sec) = 3.827e33
Magnitude (Vo) = -26.8
Mean surface temperature = 6,000°C
Age (billion years) = 4.5
Suhu
Menurut perhitungan para ahli, temperatur di permukaan matahari sekitar 6.000 °C namun ada juga yang menyebutkan suhu permukaan sebesar 5.500 °C. Jenis batuan atau logam apapun yang ada di Bumi ini akan lebur pada suhu setinggi itu. Temperatur tertinggi terletak di bagian tengahnya yang diperkirakan tidak kurang dari 25 juta derajat Celsius namun disebutkan juga kalau suhu pada intinya 15 juta derajat Celsius. Ada pula yang menyebutkan temperatur di inti matahari kira kira sekitar 13.889.000 °C. Menurut JR Meyer, panas matahari berasal dari batu meteor yang berjatuhan dengan kecepatan tinggi pada permukaan matahari. Sedangkan menurut teori kontraksi H Helmholz, panas itu berasal dari menyusutnya bola gas. Ahli lain, Dr Bothe menyatakan bahwa panas tersebut berasal dari reaksi-reaksi termonuklir yang juga disebut reaksi hidrogen helium sintetis. Bila Bumi dimasukkan dalam Matahari, Matahari bisa menampung sebanyak 109 Bumi. Well… sungguh besar si bola api raksasa ini, ya?
Energi yang memancar dari inti matahari memanaskan permukaan luarnya (fotosfer), kira-kira suhu fotosfer +57000k.
Bagaimana? Lumayan amat sangat panaskan? Hahahaha. Seram!
Spektrum radiasi matahari
Energi yang dipancarkan oleh matahari setiap detiknya disebut luminositas matahari dan dapat dihitung dengan rumus:
Lʘ =4π Rʘ2 σTeff4
Keterangan:
Rʘ = Jari-jari matahari
Teff = temperature permukaan matahari
σ = konstanta Stefan-Bolztman, yaitu 5,67 x 10-8 W/m2.K4
sehingga dapat dihitung Lʘ = 3,82 x 1033 erg/detik atau setara dengan 3,82 x 1026 Watt. Bumi pada kedudukan 1 SA dari matahari dapat dibayangkan berada pada suatu kulit bola yang menerima pancaran energy tersebut. Besar pancaran yang diterima tentunya telah diperlemah dengan factor (Rʘ/d )2 .
Perhitungan ini memberikan nilai konstanta matahari, E = 1,37 x 1-6 erg/detik/cm2
Dari penyelidikan astronomi, pengamatan maupun teoritis, struktur matahari terdiri:
1. Interior: inti ( 90-0,25 Rʘ ) yang panasnya hingga sekitar 15 juta Kelvin dan tempat berlangsungnya reaksi termonuklir yang mengubah 4 atom hydrogen menjadi atom helium, zona radiatif (0,25-0,83 Rʘ) dan zona konveksi (0,83-1,0 Rʘ).
2. Angkasa : tersusun atas fotosfer (tebal sekitar 500 km), kromosfer (tebal hingga 8000 km) dan korona (jutaan km). Temperatur permukaan matahari 5/70 K diukur di fotosfer.
Mengamati struktur interior matahari tidak dapat langsung diamati dari bumi, tetapi dapat dibangun landasan fisis dan matematika melalui permodelan yang melibatkan perhitungan rumit dengan bantuan komputer besar. Dari informasi fisis bagian luar matahari, misalnya temperarur permukaan 5770 K, luminositas, tekanan dan kerapatan permukaan yang hampir mendekati nol, maka proses perhitungan dilakukan lapis demi lapis ke bagian dalam tubuh matahari.
Garis-garis Fraunhofer yang penting, dan elemen-elemen yang berasosiasi dengannya, digambarkan dalam tabel berikut:
Garis-garis C-, F-, G'-, dan h- berhubungan dengan garis-garis alpha, beta, gamma dan delta dari deret Balmer yang berasal dari garis-garis emisi atom hidrogen. Garis D1 dan D2 adalah bentuk yang dikenal sebagai "doublet natrium", dimana panjang-gelombang pusatnya (589.29 nm) diberi tanda "D".
Korelasi spektrum cahaya matahari, penyaring bumi dan bagaimana kita bisa melihat. ditinjau dari ilmu fisika:
Spektrum cahaya matahari terdiri dari berbagai warna, yakni Me-Ji-Ku-Hi-Bi-Ni-U plus gelombang inframerah dan UV.
Atmosfer bumi dengan lapisan ozonnya menyaring sebagian besar UV.
Kita bisa melihat karena retina menangkap berkas2 cahaya yang dipantulkan benda. Retina kita bisa melihat warna2 dalam rentang Me-Ji-Ku-Hi-Bi-Ni-U. Inframerah dan UV tidak termasuk.
:: bersambung ::
Tidak ada komentar:
Posting Komentar