BAB I
PENDAHULUAN
Matahari merupakan pusat dari tata surya dan sudah terbentuk jutaan tahun yang lalu sejak alam semesta ini ada. Selain sebagai pusat tata surya, matahari juga mempunyai peranan penting lainnya yang sangat bermanfaat bagi planet-planet yang mengelilinginya, seperti bumi dan segala makhluk yang ada di bumi. Seperti manusia yang dalam kehidupannya sangat bergantung kepada matahari. Apalagi dengan perkembangan zaman yang semakin pesat, matahari benar-benar merupakan suatu hal yang sangat penting yang bisa mempengaruhi pola hidup manusia di bumi. Dengan kecanggihan teknologi dan berkembangya ilmu pengetahuan manusia di bumi mampu menciptakan sumber-sumber energy yang dimanfaatkan untuk kelansungan hidup mereka yang berasal dari sumber energy matahari.
Namun, matahari pun sama dengan bumi juga mengalami siklus-siklus dan adanya aktifitas-aktifitas dalam tata surya. Menurut penelitian beberapa ahli, akan ada salah satu aktifitas matahari yang akan mendatangkan dampak yang besar bagi kehidupan di bumi, yaitu badai matahari. Dimana dari pengamatan ahli, badai matahari ini akan sangat mengancam bagi bumi karena dapat merusak pola hidup di bumi, bahkan mungkin saja bumi ini akan mengalami evolusi skala besar yang kedua.
. Berdasarkan uraian di atas, maka penulis tertarik untuk menulis sebuah makalah yang berjudul “Analisis Badai Matahari”.
Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah:
1. Untuk mengetahui apa itu badai matahari.
2. Untuk mengetahui mekanisme terjadinya badai matahari.
3. Untuk mengetahui dampak badai matahari terhadap bumi dan kehidupannya.
Adapun kegunaan dari penulisan makalah ini adalah:
1. Menyelesaikan mata kuliah seminar Fisika
2. Sumbangan pengetahuan bagi pembaca untuk mengetahui suatu kejadian yang akan menimpanya sehingga bisa melakukan antisipasi atau persiapan diri untuk menghadapi badai matahari.
BAB II
MATAHARI DAN KARAKTERISTIKNYA
A. Pengertian Matahari
Gambar 1: Matahari
Matahari atau juga disebut Surya (dari nama Dewa "Surya" - Dewa Matahari dalam kepercayaan Hindu) adalah bintang terdekat dengan Bumi dengan jarak rata-rata 149.680.000 kilometer (93.026.724 mil). Matahari serta kedelapan buah planet (yang sudah diketahui/ditemukan oleh manusia) membentuk Tata Surya. Matahari dikategorikan sebagai bintang kecil jenis G.
Matahari diilustrasikan sebagai suatu bola gas yang pijar dan ternyata tidak berbentuk bulat betul. Matahari mempunyai katulistiwa dan kutub karena gerak rotasinya. Garis tengah ekuatorialnya 864.000 mil, sedangkan garis tengah antar kutubnya 43 mil lebih pendek. Matahari merupakan anggota Tata Surya yang paling besar, karena 98% massa Tata Surya terkumpul pada matahari.
Disamping sebagai pusat peredaran, matahari juga merupakan pusat sumber tenaga di lingkungan tata surya. Matahari terdiri dari inti dan tiga lapisan kulit, masing-masing fotosfer, kromosfer dan korona. Untuk terus bersinar, matahari, yang terdiri dari gas panas menukar zat hidrogen dengan zat helium melalui reaksi fusi nuklir pada kadar 600 juta ton, dengan itu kehilangan empat juta ton massa setiap saat.
B. Bagian-Bagian Matahari
Gambar 2: Bagian-bagian matahari
1. Inti
Inti merupakan bagian yang paling dalam dari matahari. Suhu di lapisan ini diperkirakan mencapai l6 juta oC. Oleh karena itu, di lapisan inilah reaksi fusi dapat berlangsung. Energi hasil reaksi fusi dipancarkan ke luar secara radiasi.
2. Fotosfer (Lapisan Cahaya)
Fotosfer merupakan permukaan matahari yang tebalnya kurang lebih 350 km. Lapisan inilah yang memancarkan cahaya sangat kuat. Oleh karena itu. fotosfer juga disebut lapisan cahaya. Suhu di fotosfer diperkirakan rata-rata 6.000 oC. Pada suhu tersebut, suatu benda memancarkan cahaya berwarna kuning. Hal ini sesuai dengan cahaya matahari yang berwarna kekuning-kuningan.
3. Kromosfer
Kromosfer merupakan lapisan gas dli atas fotoser yang tebalnya sekitar l6.000 km. Oleh karena itu, kromosfer sering disebut lapisan atmosfer matahari. Di lapisan bawah (dekat fotosfer). suhu kromosfer diperkirakan sekitar 4.000 oC. Makin ke atas. suhu kromosfer makin tinggi. Pada lapisan yang paling atas.,suhu kromosfcr diperkirakan mencapai 10.000 oC. Kromosfer.hanya dapat dilihat pada saat terjadi gerhana matahari total. Pada saat itu. Kromosfer tampak seperti gelang atau cincin yang berwarna merah.
4. Korona
Korona mempakan lapisan matahari yang paling luar. lapisan ini juga sering disebut lapisan atmosfer matahari bagian luar. Korona juga merupakan lapisan gas yang sangat tipis. Gas tersebut sering tampak seperti mahkota putih cemerlang yang mengelilingi rnatahari. Oleh karena itu, lapisan gas tersebut disebut korona, artinya mahkota. Karena merupakan lapisan gas tipis. bentuk korona selalu berubah-ubah. Tebal korona diperkirakan mencapai 2,5 juta km. Adapun suhunya diperkirakan mencapai 1 juta oC Korona dapat diamati setiap saat dengan teleskop. Teleskop yang digunakan untuk mengamati korona disebut koronagraf.
C. Permukaan Matahari dan Gejala-gejalanya
Matahari yang sehari-hari kelihatan tenang memancarkan sinarnya sebenarnya memiliki banyak aktivitas yang berlangsung di permukaannya. Kegiatan-kegiatan ini, misalnya granulasi dan super granulasi, bintik matahari (sunspot), flare, prominensa, spicule, plage, dan facula. Kegiatan-kegiatan ini sebenarnya hanyalah manifestasi dari keadaan matahari yang variable secara periodic dan erat kaitannya dengan siklus aktivitas magnetic dihubungkan dengan rotasi diferensial matahari.
1. Granulasi dan Supergranulasi
Permukaan fotosfer tidak mulus, tetapi penampakannya seperti dipenuhi dengan butir-butir beras. Bagian-bagian fotosfer ini kemudian diberi nama granulasi yang merupakan daerah-daerah terang yang dikelilingi dengan daerah gelap. Biasanya daerah terang ini memiliki diameter 700-1.000 km.
Granulasi sebenarnya menunjukkan adanya aliran gas yang mengalir ke fotosfer atas, dan setelah sampai di atas turun lagi karena menjadi lebih dingin. Daerah-daerah gelap merupakan daerah tempat turunnya gas-gas ini dan memilki perbedaan temperature 50-1000C dengan daerah pusat granulasi
Granulasi matahari merupakan bagian dari struktur yang lebih besar lagi, yaitu yang disebut supergranulasi, yang bisa mencapai diameter 30.000 km. di daerah ini, terjadi aliran gas dari pusat ke arah tepi.
2. Bintik Matahari
Gambar 3: Bintik Matahari
Bintik matahari terdiri dari dua bagian, yaitu bagian pusat yang paling gelap bernama umbra, dan dikelilingi bagian yang lebih terang diberi nama penumbra. Bintik matahari bisa berukuran sangat besar, diameternya bisa mencapai 50.000 km.
Di permukaan matahari, bintik-bintik matahari lebih banyak berkumpul membentuk kelompok yang masing-masing anggotanya bisa mencapai 20 atau lebih., dan biasanya bintik matahari lebih banyak dilintang-lintang rendah, antara -400 sampai 400. Bintik-bintik ini jarang yang bisa bertahan cukup lama, ada yang umurnya kurang dari satu hari, ada juga yang umurnya mencapai beberapa bulan.
3. Flare
Gambar 4: Badai matahari
Kadang-kadang di suatu daerah di kromosfer, terjadi peristiwa peningkatan intensitas pancaran selama beberapa menit. Peristiwa ini diberi nama Flare, berlangsung pada daerah yang diameternya mencapai beberapa puluh ribu kilometer. Peristiwa ini pengaruhnya bisa sampai ke bumi. Pada saat flare terjadi, muncullah pancaran partikel-partikel berenergi tinggi, seperti proton dan electron yang bergerak dengan kecepatan 500-1.000 km/detik. Pancaran ini disertai dengan radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang sinar X sampai panjang gelombang radio. Selain itu, daerah korona menjadi panas sekali, mencapai 20 juta derajat celcius. Flare inilah yang mengakibatkan adanya badai matahari.
4. Prominensa
Di korona sering terdapat lengkungan-lengkungan korona dan aliran yang menjulur sampai jauh di atas permukaan matahari. Selain itu, terdapat gejala munculnya lidah-lidah api atau busur-busur api yang muncul dari permukaan matahari dan disebut prominensa. Yang membedakan prominensa dengan lengkungan korona adalah kerapatan partikelnya yang lebih tinggi dari lengkunag korona. Gejala ini sudah cukup lama diketahui karena bisa diamati menggunakan teleskop pada saat terjadi gerhana matahari.
5. Plage dan Faculae
Kadang-kadang, matahari diamati dalam satu panjang gelombang tertentu untuk mengetahui tingkah laku matahari pada panjang gelombang tersebut. Ini dilakukan misalnya pada panjang gelombang yang dipancarkan hydrogen, kalsium, atau unsure-unsur lain. Pengamatan dengan cara tersebut menunjukkan adanya bagian-bagian kromosfer yang lebih terang dari bagian sekitarnya, dan berarti ativitas unsure yang bersangkutan lebih banyak di banding unsure lain. Daerah ini di beri nama plage dan biasanya terletak di sekitar daerah bintik matahari. Kadang-kadang plage ini memancarkan cahanya dalam banyak panjang gelombang dan di sebut Flaculae (obor-obor kecil). Gejala ini bisa tampak jelas di bagian tepi matahari karena di sini fotosfer tidak terlalu terang.
6. Spicula
Perbatasan kromosfer dengan daerah di atasnya ditandai dengan semburan lidah-lidah api kecil, di beri nama spicule. Spicule muncul di pinggir sel granulasi, dan semburanyya memiliki kecepatan 30 km/detik dan bisa naik setinggi 5.000-20.000 km di atas kromosfer. Masing-masing spicule hanya bertahan 10 menit. Spicule menjadi sumber materi yang ada di korona.
BAB III
BADAI MATAHARI
A. Pengertian
Gambar 5: Badai matahari
Menurut laporan website Inggris “New Scientist”, maksud dari badai matahari atau solar storm adalah siklus kegiatan peledakan dahsyat dari masa puncak kegiatan bintik matahari (sunspot), biasanya setiap 11 tahun akan memasuki periode aktivitas badai matahari.
Sedangkan masih menurut ahli lain dari LAPAN, bahwa badai Matahari akan terjadi ketika adanya flare dan Corona Mass Ejection (CME). Flare adalah ledakan besar di atmosfer Matahari yang dahsyatnya menyamai 66 juta kali ledakan bom atom Hiroshima.
B. Proses Terjadinya Badai Matahari
 |
Gambar 6: Diagram Proses Terjadinya Badai Matahari
Salah satu indikator aktivitas matahari adalah munculnya bintik-bintik hitam di permukaan matahari yang disebut sebagai bintik matahari atau sunspot. Bintik matahari adalah suatu daerah di fotosfer matahari yang mempunyai temperatur lebih rendah dari pada sekelilingnya sehingga tampak gelap. Banyaknya bintik matahari menunjukkan tingkat keaktifan matahari. Makin banyak bintik yang muncul menandakan bahwa matahari makin aktif. Walaupun para ahli tidak mengetahui persis penyebab Sun- Spot, dapat dipercaya bahwa mereka dibangkitkan oleh medan magnetik yang sangat besar yang berasal dari dalam matahari. Para ahli juga tidak mengetahui mengapa dapat terjadi medan magnet dekat pusat matahari itu berubah secara siklus atau berulang. Medan magnetik matahari dibangkitkan di bagian dalam matahari, di lapisan tachocline. Medan magnetik terbentuk akibat aliran ion dan elektron yang bermuatan. Siklus bintik juga merupakan akibat dari medan magnetik matahari yang berubah. Medan magnetik yang berhubungan dengan Sun-Spot mempunyai kecenderungan memegang partikel dan gas sekelilingnya yang menyebabkan pergerakan melingkar yang relatip stabil, yang sangat jauh berbeda dengan gerak gejolak gas-gas di bagian lain dari permukaan matahari. Akibat pergerakan yang relatip stabil ini temperatur Sun-Spot lebih rendah dari pada temperatur sekelilingnya sehingga membuat Sun-Spot kelihatan lebih gelap dibanding bagian tenang di matahari. Medan magnet pada sunspot menghalangi konveksi, sehingga transport energi secara konvektif dari bagian dalam matahari menjadi terhalang.
Medan magnetik dan gas gas yang terionisasi berinteraksi untuk membangkitkan daerah aktif matahari. Medan magnetik yang sangat kuat menyebabkan aliran gas difotosfir menyebabkan noda matahari. Tampak gelap yang telihat pada bintik hitam matahari disebabkan karena energi yang ada di sunspot itu tidak bisa dilepaskan. Karena kuatnya medan magnet pula, badai matahari akan berhembus dari daerah sunspot tersebut. Makin banyak bintik-bintik hitam di matahari, makin besar pula potensi terjadinya badai matahari.
Sebagai pusat peredaran planet-planet di tata surya, matahari merupakan sumber energi bagi makhluk di bumi. Energi itu dihasilkan dari reaksi termonuklir untuk mengubah hidrogen menjadi helium yang terjadi di dekat inti matahari. Suhu di bagian pusat matahari yang terdiri dari gas berkerapatan 100 kali kerapatan air di bumi itu, mencapai 15 juta derajat Celsius.
Dari hasil penelitian para ilmuwan tampak bahwa makin tinggi aktivitas matahari, yang ditunjukkan dengan makin banyaknya bintik, makin besar pula iradiasi matahari, dan sebaliknya. Padahal bintik matahari ini merupakan penghalang aliran panas dari lapisan di bawahnya, sehingga mestinya radiasi yang terpancar makin kecil. Karena hal yang terjadi adalah sebaliknya, maka mestinya aliran panas ini dialihkan ke tempat lain dan muncul di daerah-daerah yang temperaturnya menjadi lebih tinggi. Fotometri daerah aktif yang dilakukan oleh ilmuwan Hirayama dan Okamoto tidak berhasil melakukan pencarian daerah-daerah ini di sekitar bintik matahari. Bila aktivitas matahari dikaitkan dengan fluks magnetik, maka sebenarnya ada dua tampakan di permukaan matahari yang berbeda. Dari titik pandang fisika matahari, fluks magnetik muncul dalam dua struktur yang berbeda, satu gelap dan satunya lagi terang, dengan kerapatan fluks yang berbeda pula. Tampakan gelap disebut sebagai sunspot, seperti yang telah disinggung sebelumnya, sedangkan tampakan terang disebut sebagai fakula. Berlawanan dengan bintik matahari, fakula adalah tampakan terang yang berhubungan dengan medan magnetik di matahari. Sebuah penelitian menyebutkan bahwa pada umumnya luas fakula yang teramati lebih besar dari pada luas total bintik matahari. Satuan luasnya adalah sepersejuta hemisfer (permukaan) matahari.
Fakula ini yang menyebabkan iradiasi matahari makin tinggi walaupun jumlah bintik matahari yang muncul makin banyak. Disebutkan juga bahwa defisit energi oleh bintik matahari ternyata lebih kecil dari pada ekses energi yang diberikan oleh fakula. Oleh sebab itu makin banyak bintik yang muncul, iradiasi matahari juga lebih tinggi. Secara fisis proses pemindahan energi ini masih belum diketahui secara pasti, apakah ada selang waktu antara emisi energi oleh bintik dan fakula.
Pada saat puncak aktivitas tersebut, bintik matahari meningkat jumlahnya akibat aktivitas magnetiknya dan mendadak berpengaruh terhadap ruang antar planet. Pada saat-saat itu frekuensi kejadian lontaran partikel berenergi tinggi dan emisi gelombang elektromagnetik berupa percikannya juga meningkat sehingga terjadi badai matahari. Pelontaran partikel disebabkan oleh garis-garis gaya magnetik matahari yang tidak teratur. Badai Matahari terjadi ketika muncul flare dan Coronal Mass Ejection (CME). Flare adalah ledakan besar di atmosfer Matahari yang dayanya setara dengan 66 juta kali ledakan bom atom Hiroshima. Pada umumnya flare terjadi di daerah aktif di matahari, yaitu di sekitar bintik matahari.
Ketika badai matahari terjadi, partikel kecepatan tinggi serta aliran ion yang terbentuk oleh partikel bermuatan listrik yang dipancarkan secara besar-besaran oleh matahari akan berpengaruh terhadap lapisan medan magnit bumi, ionosfir serta kondisi atmosfir netral. Ledakan ini dapat menyebabkan timbulnya awan masif yang sangat panas sering disebut sebagai CME (Coronal Mass Ejection). Timbulnya awan masif ini menyemburkan medan magnetik yang amat sangat tinggi. Pada saat bintik ini muncul, maka bisa dipastikan bahwa aktivitas medan magnetik menjadi sangat tinggi dan efeknya dapat mencapai bumi. Fenomena ini dapat muncul dengan pola 11 tahun sekali, dan CME dapat menyembur dengan kecepatan hingga jutaan mil per jam. berdasarkan perhitungan para ahli, waktu agar partikel – partikel tersebut mencapai bumi adalah sekitar 5 hari dari waktu kejadian. Partikel itu sendiri tidak dapat dengan mudah untuk memasuki permukaan bumi, hal ini dikarenakan bumi masih memiliki lapisan magnetosfer yang berlapis – lapis. sehingga partikel ini hanya dapat masuk melalui celah kecil di kutub utara dan kutub selatan. jika partikel itu masuk ke bumi maka ia akan terionisasi di atmosfer dan membentuk tirai cahaya raksasa yang warna-warni dan dikenal sebagai aurora. Memang sangat indah bentuknya, namun efek yang ditimbulkan sangat besar.
C. Dampak Badai Matahari
1. Dampaknya terhadap bumi
a. Perubahan iklim bumi dalam jangka panjang
Matahari membangkitkan energinya dipusatnya, dengan melakukan rekasi nuklir, merubah inti hidrogen menjadi helium dan seterusnya, sehingga dapat dikatakan sebagai laboratorium fisika yang sangat besar. Energi yang dibangkitkan ini kemudaian akan dipancarkan keluar. Energi ini juga akan sampai di bumi, dan akan sangat mempenaruhi lingkungan bumi. Perubahan iklim dalam jangka panjang ditengarai juga merupakan akibat aktivitas matahari ini.
b. Mengganggu komunikasi frekuensi radio dan navigasi berbasis satelit
Sejumlah partikel berenergi yang dilepaskan dari matahari, baik itu berupa angin surya, lontaran massa korona (CME), maupun flare dapat mempengaruhi lingkungan bumi, baik secara langsung maupun tidak langsung. Komunikasi yang memanfaatkan lapisan ionosfer bumi, yaitu komunikasi radio frekuensi tinggi dan navigasi berbasis satelit, juga akan terganggu, seperti gangguan telepon, siaran TV yang memanfaatkan satelit, serta jaringan ATM. Selain itu, navigasi pada sistem penerima global positioning system (GPS) frekuensi tunggal dan siaran radio gelombang pendek juga bakal terganggu akibat adanya gangguan ionosfer.
c. Terjadinya aurora
Gambar 7: aurora
Aurora adalah adanya cahaya warna-warni di langit.
d. Dapat memadamkan listrik
Sebelumnya badai matahari pernah terjadi. Tahun 1980-an, misalnya, pembangkit listrik di Quebec, Kanada, padam akibat terpengaruh badai matahari. Partikel matahari yang masuk ke bumi menyebabkan induksi pada trafo. Induksi, atau peningkatan muatan listrik tiba-tiba, membakar trafo secara masif sehingga jaringan listrik mati total.
2. Dampaknya terhadap manusia
Ketika badai matahari kuat menyerang, umat manusia di bumi akan menghadapi dua masalah besar. Pertama, adalah tentang masalah jaringan listrik modern sekarang. Jaringan listrik modern sekarang pada umumnya menggunakan tegangan tinggi untuk mencakup daerah lebih luas, ini akan memungkinkan operasi jaringan listrik lebih efisien, Anda bisa mengurangi kerugian selama transmisi listrik, juga kerugian listrik karena produksi yang berlebihan. Namun, secara bersama ia juga menjadi lebih rentan terhadap serangan cuaca ruang angkasa. transmisi jaringan akan menjadi sangat rentan dan tidak stabil, atau bahkan mungkin menyebabkan terhenti secara total. Dan ini hanya merupakan efek domino yang pertama, selanjutnya mungkin juga akan menyebabkan “lalu lintas lumpuh, komunikasi terputus, industri keuangan runtuh dan fasilitas umum kacau; pompa berhenti menyebabkan pasokan air minum terputus, kurangnya fasilitas pendingin, makanan dan obat-obatan sulit disimpan secara efektif. Para ilmuwan telah memperkirakan bila ada intensitas badai matahari kuat mungkin dapat menyebabkan kerugian sosial dan ekonomi manusia, hanya pada tahun pertama saja kerugiannya mencapai 1-2 triliun dollar AS, sementara pemulihan dan rekonstruksinya diperlukan setidaknya 4-10 tahun.
Isu yang kedua adalah tentang masalah sistem jaringan listrik yang saling ketergantungan yang dukungan kehidupan modern kita, seperti masalah air dan penanganan limbah, masalah infrastruktur logistik supermarket, masalah pengendalian gardu listrik, pasar keuangan dan lainnya yang tergantung pada listrik.
BAB IV
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Matahari atau juga disebut Surya (dari nama Dewa "Surya" - Dewa Matahari dalam kepercayaan Hindu) adalah bintang terdekat dengan Bumi dengan jarak rata-rata 149.680.000 kilometer (93.026.724 mil). Matahari serta kedelapan buah planet (yang sudah diketahui/ditemukan oleh manusia) membentuk Tata Surya. Matahari dikategorikan sebagai bintang kecil jenis G.
2. Salah satu gejala matahari adalah flare, dimana flare ini dapat menyebabkan badai matahari yang sangat dahsyat dan apabila sampai ke bumi dapat merusak sistem gelombang radio, perubahan iklim dalam waktu panjang,, serta mengganggu navigasi berbasis satelit.
3. Terhadap manusia bumi badai matahari bisa memepengaruhi bahkan merubah sistem kehidupan manusia.
B. Kritik dan Saran
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran pembaca jika terdapat kekurangan dan kesalahan dalam penulisan dan penyampaian makalah ini, karena pada dasarnya penulis hanya mengutip yang telah ada.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.bunyu-online.com/2009/12/siklus-aktifitas-matahari-juga.html
http://www.kaskus.us/showthread.php?p=135840281
http://alam.leoniko.or.id/matahari.htm
Ivie.2010.Dari Flare Matahari Hingga Aurora.
Mariano.2010.Flare Matahari dan Pengamatannya.
Nggieng.2008.Bom Hidrogen Oleh lare Matahri.
