Getaran dan Gelombang

GETARAN DAN GELOMBANG

Gejala getaran dapat banyak kita temukan di kehidupan sehari-hari. Getaran bandul yang dihasilkan jam dinding, senar gitar yang dipetik, dan pita suara yang bergetar hingga menimbulkan bunyi, merupakan contah dari beberapa benda yang melakukan getaran.

Pengertian Getaran

Pernahkah kamu melihat  jam dinding yang memakai bandul ? Jarum jam tersebut bergerak akibat adanya gerak bolak-balik bandul. Gerakan bandul itu disebut getaran.

            Getaran adalah gerakan bolak balik dari titik setimbangan atau gerak bolak balik dalam suatu interval waktu tertentu. Satu getaran didefinisikan sebagai satu kali bergetar penuh, yaitu dari titik setimbang lalu kembali ke titik tersebut. Benda dapat disebut melakukan satu getaran apabila benda tersebut bergetar dari titik A-B-C-B-A atau dari titik B-C-B-A-B. Bandul tidak pernah melewati lebih dari titik A atau titik C karena titik tersebut merupakan simpangan terjauh.

Simpangan terjauh disebut dengan Amplitudo . Di titik A atau titik C benda akan berhenti sesaat sebelum kembali bergerak. Contoh dar amplitudo adalah jarak BA atau jarak BC. Jarak antara kedudukan benda yang bergetar suatu saat sampai kembali ke titik setimbangan disebut simpangan.

Ciri-ciri suatu getaran

Waktu yang dibutuhkan benda untuk melakukan satu getaran penuh disebut periode getaran yang dilambangkan dengan (T). Banyaknya getaran yang dihasilkan dalam satu sekon disebut frekuensi (f).Hubungan frekuensi dan periode secara matematis ditulis sebagai berikut:
T          = periode (s)

f           = banyaknya getaran per sekon (Hz)

Satuan periode adalah sekon dan satuan frekuensi adalah getaran per sekon atau sering disebut dengan hertz (Hz), untuk menghormati seorang fisikawan Jerman yang berjasa di bidang gelombang, Hendrich Rudolf Hertz. Jadi, satu hertz sama dengan satu getaran per sekon.

Pengertian Gelombang

Gelombang pun sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.Ombak yang ada di pantai , bendera yang berkibar ketika di terpa angin.  Itu merupakan beberapa contoh dari gelombang yang terdapat dalam kehidupan sehari-hari. Jadi yang dimaksud dengan gelombang adalah suatu getaran yang merambat, dalam perambatannya gelombang membawa energi. Dengan kata lain, gelombang adalah getaran yang merambat dan gelombang yang bergerak dapat menghasilkan energi.

Gelombang mekanik memerlukan medium untuk merambat misalnya kamu dapat berkomunikasi dengan orang lain sebagian besar dengan memanfaatkan gelombang suara atau gelombang bunyi, kamu dapat mendengarkan radio atau menonton televisi karena adanya gelombang radio.

Berdasarkan medium perambatannya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium dalam perambatannya, misalnya gelombang tali, gelombang air, dan gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat tanpa medium, misalnya gelombang radio, gelombang cahaya.

Berdasarkan arah rambatannya gelombang mekanik dibedakan menjadi dua jenis yaitu, gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

1. Gelombang Transversal
   Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatannya. Contoh dari gelombang transversal adalah gelombang pada permukaan air, dan semua gelombang elektromagnetik, seperti gelombang cahaya, gelombang radio.Pola gelombang transversal :
   
   
   
   
2. Gelombang Longitudinal
   Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatannya.Contoh dari gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi dan gelombang yang ditempatkan di dalam tabung tertutup.Pola gelombang longitudinal:
   
   
    

   

Perumusan hubungan cepat rambat, panjang gelombang, frekuensi dan periode gelombang :

v= λ f   atau  v = λ/T

Sumber : (http://mettachindy.blogspot.co.id/)

Fisika Modern

FISIKA MODERN

Fisika modern ini ditandai dengan pemikiran-pemikiran baru oleh ilmuwan fisika dimana pemikiran baru lebih luas dari pemikiran di zaman fisika klasik. Dengan kelemahan –kelemahan fisika klasik, fisika modern mampu mengembangkian dan menjawab berbagai permasalahan yang tidak terjawab oleh pemikiran fisika klasik. Beberapa penemuan penting dalam zaman ini diantaranya:

1. RELATIVITAS KHUSUS

          Hasil percobaan Michelson Morley tidak dapat dijelaskan melalui fisika klasik. Maka Einstein mengemukakan dua pustulat relativitas khusus : hokum fisika dapat dinyatakan dalam persamaan yang berbentuk sama dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap lainnya, kelajuan cahaya dalam ruang hampa sama besar untukn semua pengamat, tidak bergantng dari keadaan gerak pengamat itu.

2. EFEK COMPTON

          Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk artikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal sebagai efek Compton.

          Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah electron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuai dengan nama penemunya, Arthur Holly Compton. Sinar-X digambarkan sebagai foton yang  bertumbukan dengan electron (seperti halnya dua bola bilyar yang bertumbukan)

Elektron bebas yang diam menyerap sebagianb energi foton sehinbgga bergerak ke arah  sudut terhadap arah foton mula-mula. Foton yang menumbuk electron pun terhambur dengan sudut  tertentu terhadap arah semula dan panjang gelombangnya menjadi lebih besar. Perubahan panjang gelombang foton setelah terhambur. Dimana m adalah massa diam electron, c adalah kecepatan cahaya, dan h adalah konstanta Planck.

                           

                   

Sumber :

(http://wiyahatul.blogspot.co.id/2013/05/fisika-clasic.html)

Fisika Kuantum

Fisika Kuantum

Fisika kuantum adalah fisika yang dipelopori oleh Einstein, tetapi kemudian dibencinya sendiri. Fisika kuantum yang memberi kesan bahwa alam ini probabilistik atau acak membuatnya gusar. Sebagai penolakan, konon Einstein pernah berkomentar: ” Alam penuh rahasia karena ia memang agung, bukan menipu”. Sebagian menginterpretasikan kalimat Einstein itu dengan “Tuhan tidak bermain dadu”, atau “Tuhan tidak berjudi”. Kata kuantum dalam KBBI (ku·an·tum n 1 banyaknya (jumlah) sesuatu; 2 bagian dr energi yg tidak dapat dibagi lagi) sama sekali tidak menggambarkan apa yang dimaksudkan dengan kuantum dalam fisika. Maknanya tercatum dalam entri zarah (za·rah n 1 butir (materi) yg halus sekali; partikel;). Dalam fisika kuantum, radiasi adalah zarah. Hanya saja, zarahnya dibagi lagi. Zarah yang bisa menempati suatu titik secara bersama-sama, disebut boson. Zarah yang individualis, tidak mau bersama-sama, disebut fermion. Tapi, gabungan fermion berjumlah genap jadi boson, sedangkan gabungan boson tetap boson. Tambah aneh saja. Pada tahun 1913 Niels Bohr mengungkapkan konsep atom sebagai inti atom yang dikelilingi sejumlah elektron pada orbitnya, seperti matahari dikelilingi oleh satelit-satelitnya. Orbit yang berbeda memiliki tingkat energi yang berbeda. Elektron dapat melompat dari satu orbit ke orbit yang lain berdasarkan energi yang dilepas atau di terima. Bila elektron menerima energi, ia dapat melompat dari orbit berenergi rendah ke orbit berenergi lebih tinggi. Sebaliknya, bila karena sesuatu sebab elektron melompat dari orbit berenergi lebih tinggi ke orbit berenergi lebih rendah, dilepaskanlah energi. Serapan atau lepasan energi ini disebut photon. Photon adalah boson.

Fisika Klasik

Fisika Klasik

Pada zaman ini pemahaman dibidang kefisikaan masih sempit dan per-kembangannya tidak seluas pada perkembangan konsep-konsep fisika modern. Contoh-contoh pemikiran pada zaman ini adalah :

A.    MEKANIKA KLASIK (MEKANIKA NEWTONIAN)

Mekanika klasik menggambarkan dinamika partikel atau sistem partikel. Dinamika partikel demikian, ditunjukkan oleh hukum-hukum Newton tentang gerak, terutama oleh hukum kedua Newton. Hukum ini menyatakan, "Sebuah benda yang memperoleh pengaruh gaya atau interaksi akan bergerak sedemikian rupa sehingga laju perubahan waktu dari momentum sama dengan gaya tersebut".

Hukum-hukum gerak Newton baru memiliki arti fisis, jika hukum-hukum tersebut diacukan terhadap suatu kerangka acuan tertentu, yakni kerangka acuan inersia (suatu kerangka acuan yang bergerak serba sama - tak mengalami percepatan). Prinsip Relativitas Newtonian menyatakan, "Jika hukum-hukum Newton berlaku dalam suatu kerangka acuan maka hukum-hukum tersebut juga berlaku dalam kerangka acuan lain yang bergerak serba sama relatif terhadap kerangka acuan pertama".

          Konsep partikel bebas diperkenalkan ketika suatu partikel bebas dari pengaruh gaya atau interaksi dari luar sistem fisis yang ditinjau (idealisasi fakta fisis yang sebenarnya). Gerak partikel terhadap suatu kerangka acuan inersia tak gayut (independen) posisi titik asal sistem koordinat dan tak gayut arah gerak system koordinat tersebut dalam ruang. bersifat homogeny.

Dikatakan, dalam kerangka acuan inersia, ruang bersifat homogen dan isotropik. Jika partikel bebas bergerak dengan kecepatan konstan dalam suatu sistem koordinat selama interval waktu tertentu tidak mengalami perubahan kecepatan, konsekuensinya adalah waktu bersifat homogen.

B.       ELEKTRODINAMIKA KLASIK

Elekrodinamika, sesuai dengan namanya adalah kajian yang menganalisis fenomena akibat gerak elektron. Fenomena ini berkaitan dengan kelistrikan dan kemagnetan. Kendati elektrodinamika merupakan bagian dari fisika klasik, hukum-hukum elektrodinamika yang dikompilasi oleh Maxwell ternyata sesuai dengan teori Relativitas, salah satu pilar dari fisika modern. Teori elektromagnet membahas medan elektromagnet, yaitu medan listrik dan medan magnet . Kedua besaran ini berhubungan dengan rapat muatan dan rapat arus. Bagian ini tidak akan mengulas secara rinci teori medan elektromagnet sebab dapat diperoleh dalam kuliah khusus tentang elektrodinamika. Hal yang perlu dikemukakan di sini adalah bahwa menurut Maxwell, medan listrik dan magnet memenuhi persamaan.

          Persamaan ini mengungkapkan bahwa medan elektromagnet merambat dalam ruang dalam bentuk gelombang dengan kecepatan tetap v. Maxwell adalah orang pertama yang mengungkapkan bahwa gelombang EM pada jangkauan frekuensi tertentu adalah gelombang cahaya. Sejak itu orang kemudian memahami bahwa gelombang EM meliputi frekuensi sangat rendah seperti sinar tampak (frekuensi berkisar 4000 A - 7000A), hingga radiasi frekuensi tinggi seperti Sinar-X.

Sumber :

( http://wiyahatul.blogspot.co.id/2013/05/fisika-clasic.html)

Neutrino

Penemuan Terbaru Yang Menggegerkan

Teori Fisika Modern

Belum lama berselang, tepatnya tanggal 5 Juni yang lalu, suatu berita besar iptek muncul dari sebuah konperensi fisika “Neutrino 98″ yang berlangsung di Jepang. Neutrino, salah satu partikel dasar yang jauh lebih kecil daripada elektron, ternyata memiliki massa, demikian laporan dari suatu tim internasional yang tergabung dalam eksperimen Super-Kamiokande. Tim ahli-ahli fisika yang terdiri dari kurang lebih 120 orang dari berbagai negara termasuk AS, Jepang, Jerman, dan Polandia tersebut melakukan penelitian terhadap data-data yang dikumpulkan selama setahun oleh sebuah laboratorium penelitian neutrino bawah tanah di Jepang.

          Jika laporan ini terbukti benar dan dapat dikonfirmasi kembali oleh tim
lainnya maka akan membawa dampak yang sangat luas terhadap beberapa teori fisika, terutama pembahasan mengenai interaksi partikel dasar, teori asal mula daripada alam semesta ini serta problema kehilangan massa (missing mass problem) maupun teori neutrino matahari.

          Neutrino, atau neutron kecil, adalah suatu nama yang diberikan oleh fisikawan dan pemenang hadiah Nobel terkenal dari Jerman: Wolfgang Pauli. Neutrino adalah partikel yang sangat menarik perhatian para fisikawan karena kemisteriusannya. Neutrino juga merupakan salah satu bangunan dasar daripada alam semesta yang bersama-sama dengan elektron, muon, dan tau, termasuk dalam suatu kelas partikel yang disebut lepton. Lepton bersama-sama dengan enam jenis partikel quark adalah pembentuk dasar semua benda di alam semesta ini.

Ditemukan secara eksperimental pada tahun 1956 (dalam bentuk anti partikel) oleh Fred Reines (pemenang Nobel fisika tahun 1995) dan Clyde Cowan, neutrino terdiri dari 3 rasa (flavor), yakni: neutrino elektron, neutrino mu dan neutrino tau. Neutrino tidak memiliki muatan listrik dan selama ini dianggap tidak memiliki berat, namun neutrino memiliki antipartikel yang disebut antineutrino. Partikel ini memiliki keunikan karena sangat enggan untuk berinteraksi. Sebagai akibatnya, neutrino dengan mudah dapat melewati apapun, termasuk bumi kita ini, dan amat sulit untuk dideteksi.

Diperkirakan neutrino dalam jumlah banyak terlepas dari hasil reaksi inti pada matahari kita dan karenanya diharapkan dapat dideteksi pada laboratorium di bumi. Untuk mengurangi pengaruh distorsi dari sinar kosmis, detektor neutrino perlu ditaruh di bawah tanah. Dengan mempergunakan tangki air sebanyak 50 ribu ton dan dilengkapi dengan tabung foto (photomultiplier tube) sebanyak 13 ribu buah, tim Kamiokande ini menemukan bahwa neutrino dapat berosilasi atau berganti rasa. Karena bias berosilasi maka disimpulkan bahwa neutrino sebenarnya memiliki massa.

Penemuan ini sangat kontroversial karena teori fisika yang selama ini kerap dipandang sebagai teori dasar interaksi partikel, yakni disebut teori model standard, meramalkan bahwa neutrino sama sekali tidak bermassa. Jika penemuan neutrino bermassa terbukti benar maka boleh jadi akan membuat teori model standard tersebut harus dikoreksi.

Penemuan neutrino bermassa juga mengusik bidang fisika lainnya yakni kosmologi. Penemuan ini diduga dapat menyelesaikan problem kehilangan massa pada alam semesta kita ini (missing mass problem). Telah sejak lama para ahli fisika selalu dihantui dengan pertanyaan ; Mengapa terdapat perbedaan teori dan pengamatan massa alam semesta? Jika berat daripada bintang-bintang, planet-planet, beserta benda-benda alam lainnya dijumlahkan semua maka hasilnya ternyata tetap lebih ringan daripada berat keseluruhan alam semesta.

Para ahli fisika menganggap bahwa terdapat massa yang hilang atau tidak kelihatan. Selama ini para ahli tersebut berteori bahwa ada partikel unik yang menyebabkan selisih massa pada alam semesta. Namun teori semacam ini memiliki kelemahan karena partikel unik yang diteorikan tersebut belum pernah berhasil ditemukan. Dari hasil penemuan tim Kamiokande ini dapat disimpulkan bahwa ternyata partikel unik tersebut tidak lain neutronia yang bermassa.

Menurut teori dentuman besar (Big Bang) alam semesta kita ini bermula dari suatu titik panas luar biasa yang meledak dan terus berekspansi hingga saat ini. Fisikawan Arno Penzias dan Robert Wilson (keduanya kemudian memenangkan hadiah Nobel fisika tahun 1978) pada tahun 1965 menemukan sisa-sisa gelombang mikro peninggalan dentuman besar yang sekarang telah mendingin hingga suhu sekitar 3 Kelvin.

Namun salah satu hal yang masih diperdebatkan adalah masalah ekspansi alam semesta itu sendiri. Apakah hal ini akan terus menerus terjadi tanpa akhir? Penemuan neutrino bermassa diharapkan akan bisa menjawab pertanyaan yang sulit ini.Bayangkan suatu neutrino yang sama sekali tidak bermassa, seperti yang diperkirakan selama ini. Gaya gravitasi tentu tidak akan berpengaruh sama sekali pada partikel yang tidak memiliki berat. Namun apa yang terjadi jika neutrino ternyata memiliki berat? Dalam jumlah yang amat sangat banyak neutrino-neutrino ini tentu akan bisa mempengaruhi ekspansi alam semesta. Tampaknya ada kemungkinan ekspansi alam semesta suatu saat akan terhenti dan terjadi kontraksi atau penciutan kembali jika ternyata neutrino memiliki massa.

          Terakhir masih ada satu lagi problem fisika yang akan diusik oleh hasil penemuan ini yaitu problem neutrino matahari, dimana terjadi selisih jumlah perhitungan dan pengamatan neutrino yang dihasilkan oleh matahari kita.Untuk keabsahan penemuan ini tim internasional dari eksperimen super Kamiokande dalam laporannya juga mengajak tim-tim saintis lainnya untuk mengkonfirmasi penemuan mereka. Namun menurut pengalaman di masa lalu, laporan osilasi neutrino dan neutrino bermassa selalu kontroversi dan jarang bisa dikonfirmasi kembali.

          Untuk sementara ini para ahli harus sabar menunggu karena eksperimen semacam ini hanya bisa dilakukan oleh segelintir eksperimen saja di seluruh dunia. Yang pasti jika hasil penemuan ini memang nantinya terbukti benar maka jelas dampaknya akan sangat terasa pada beberapa teori fisika modern.

Sumber :

(http://www.forumsains.com/fisika/penemuan-terbaru-yang-menggegerkan-teori-fisika modern/)

Reaksi Fusi Matahari

REAKSI FUSI MATAHARI

Pendahuluan

Matahari yang setiap hari memancarkan sinarnya ke bumi dan juga ke planet-planet lain yang ada pada tatasurya kita, adalah sumber kehidupan bagi semua makhluk hidup yang ada di bumi ini. Pemancaran energi matahari yang sampai ke bumi telah berlangsung terus menerus sejak kurang lebih 5.000.000.000 tahun yang lalu dan akan terus berlangsung sampai waktu yang belum diketahui. Energi matahari yang seakan-akan tak akan habis tersebut, menarik untuk diamati karena sumber energi matahari tersebut ternyata berasal dari reaksi thermonuklir yang sangat dahsyat dan menghasilkan panas dalam orde jutaan derajat celcius. Oleh karena sumber energi matahari berasal dari reaksi thermonuklir, berarti energinya bisa berkurang dan pada akhirnya akan habis manakala reaktan yang terlibat dalam reaksi thermonuklir telah habis bereaksi. Apabila reaktan yang bereaksi telah habis, maka matahari akan padam dan ini berarti kematian bagi semua makhluk hidup yang ada di bumi ini. Tulisan ini akan membahas bagaimana reaksi thermonuklir bisa terjadi di matahari, berapa panas yang dihasilkannya dan kapan reaksi thermonuklir akan berhenti atau kapan matahari akan padam. 

Suhu Matahari

Menurut para ahli astronomi modern yang mempelajari keberadaan bintang-bintang di jagat raya ini, matahari kita adalah salah satu bintang diantara 100.000.000 bintang yang ada pada suatu kelompok atau galaksi yang disebut dengan kelompok bintang "Milky Way". Matahari sebenarnya adalah suatu bintang yang besarnya termasuk rata-rata dibandingkan dengan ukuran bintang-bintang lainnya. Banyak bintang lainnya yang ukurannya jauh lebih besar dari pada ukuran matahari kita. Diameter matahari 1.400.000 kilometer yang berarti 100 kali diameter bumi. Gravitasi matahari lebih kuat dari pada gravitasi di bumi, yaitu 28 kali lebih kuat dari pada gravitasi bumi. Cahaya bintangpun ada yang jauh lebih terang yang berarti suhunya juga jauh lebih panas dari pada suhu matahari kita. Matahari tampak sangat besar dibandingkan dengan bintang-bintang yang tersebar di jagat raya ini karena letaknya yang relatif sangat dekat dengan bumi, yaitu sekitar 150.000.000 kilometer. Bintang yang paling dekat dengan bumi adalah bintang Alpha Centauri yang jaraknya 40.000.000.000.000 kilometer dari bumi. Bagaimana kedudukan matahari terhadap bumi dan planet-planet lainnya dalam tata surya kita dapat dilihat pada Gambar 1. Matahari sebagai dapur nuklir menghasilkan panas yang sangat amat tinggi hasil dari reaksi thermonuklir yang terjadi di matahari. Suhu pada pusat matahari (pada inti) diperkirakan mencapai lebih dari 14.000.000 ºC, sedangkan suhu permukaannya relatif dingin, yaitu sekitar 5.000 - 6.000 ºC. Struktur matahari terdiri atas beberapa bagian, yaitu yang ada di pusat disebut "inti matahari", kemudian bagian antara inti matahari sampai dengan permukaan matahari disebut "photosphere". Pada permukaan terdapat bagian yang disebut dengan "sunspots" yang tampak lebih gelap, karena suhunya memang relatif lebih dingin dibandingkan dengan bagian lain. Sunspots bersuhu sekitar 4000 ºC, lebih dingin bila dibandingkan dengan suhu pada permukaan matahari, sehingga wajar bila tampak lebih gelap kalau dilihat dengan "coronagraph". 

Atmosfer Matahari

Atmosfir matahari terletak di atas permukaan matahari yang sebagian besar berupa gas Hidrogen. Atmosfir matahari terdiri atas 2 bagian utama, yaitu "chromospher" dan "corona". Bagian chromosphere dapat mencapai ketebalan 12.000 kilometer dari permukaan matahari, sedangkan bagian corona tampak bagaikan mahkota berwarna putih yang melingkari matahari. Corona dapat mencapai ketinggian ratusan ribu bahkan dapat sampai jutaan kilometer dari permukaan matahari.

Suhu pada chromosphere dan pada corona sangat jauh berbeda. Chromosphere yang terletak pada permukaan matahari bersuhu kurang lebih 5.000 ºC, sedangkan suhu pada daerah corona dapat mencapai sekitar 10.000 - 100.000 ºC, atau bahkan dapat lebih tinggi lagi. Suhu corona yang jauh lebih panas dari pada suhu chromosphere, padahal letaknya lebih jauh dari inti matahari sempat menimbulkan pertanyaan diantara para ahli astronomi dan astrofisika. Suhu yang lebih tinggi pada bagian corona ternyata disebabkan karena adanya "kejutan gelombang yang sangat kuat" yang berasal dari gerakan turbulen photosphere yang memanaskan lapisan gas pada corona. Selain dari itu, pada permukaan chromosphere sering terjadi lidah api akibat letusan ataupun ledakan gas yang ada pada permukaan chromosphere. Letusan atau ledakan yang menimbulkan lidah api ini sering disebut dengan "prominence". Lidah api ini dapat mencapai ketinggian ratusan ribu kilometer dari permukaan chromosphere. Prominence ini dapat dilihat jelas pada saat terjadi gerhana matahari total. 

Peristiwa lain yang terjadi pada permukaan chromosphere adalah timbulnya filament gas akibat gerakan gas chromosphere yang panas. Filament gas ini tampak pada permukaan chromosphere sebagai sel-sel kasar yang disebut "supergranulation". Peristiwa-peristiwa tersebut di atas terjadi silih berganti yang menyebebkan timbulnya "plage" dan "flare". Plage adalah keadaan matahari pada saat panas dan bercahaya terang. Sedangkan flare adalah semburan energi tinggi dari permukaan matahari, berupa radiasi partikel sub atomik. Radiasi partikel sub atomik ini dapat sampai ke atmosfir bumi dan memicu terjadinya reaksi inti yang merupakan sumber radiaasi kosmogenis.

Reaksi Thermonuklir

Sudah sejak lama orang memikirkan dari mana asal energi matahari yang begitu panas dan setiap hari dipancarkan ke bumi, namun sampai saat ini belum juga habis sumber energi tersebut. Sampai dengan pertengahan abad ke 19, pada saat orang belum mengenal reaksi nuklir, orang masih menganggap bahwa energi matahari berasal dari bola api besar yang sangat panas. Kalau benar bahwa matahari berasal dari bola api besar, lantas timbul pertanyaan apa yang menjadi bahan bakar bola api tersebut? Para ilmuwan pada saat itu belum bisa menjawab dengan tepat. Mungkinkah kayu, batubara, minyak atau bahan bakar lainnya yang terdapat di matahari yang dibakar berdasarkan reaksi kimia biasa sehingga timbul bola api besar tersebut? Kalau benar bahan-bahan tersebut dibakar untuk menghasilkan energi matahari, maka berdasarkan perhitungan reaksi kimia, energi yang dihasilkan hanya dapat bertahan beberapa ribu tahun saja. Setelah itu matahari akan padam. Padahal matahari telah memancarkan energinya sejak ratusan juta bahkan orde milyard tahun yang lalu. Dengan demikian maka anggapan bahwa sumber energi matahari tersebut berasal dari kayu, batubara, minyak atau bahan bakar lainnya adalah tidak benar. Para ahli astronomi dan juga astrofisika pada saat ini telah memperkirakan bahwa unsur-unsur kimia yang ada di bumi juga terdapat di matahari. Akan tetapi sebagian besar unsur kimia yang terdapat di matahari tersebut, sekitar 80% berupa gas Hidrogen. Sedangkan unsur kedua yang banyak terdapat di matahari adalah gas Helium, kurang lebih sebanyak 19 % dari seluruh massa matahari. Sisanya yang 1 % terdiri atas unsur-unsur Oksigen, Magnesium, Nitrogen, Silikon, Karbon, Belerang, Besi, Sodium, Kalsium, Nikel serta beberapa unsur lainnya. Unsur-unsur kimia tersebut bercampur menjadi satu dalam bentuk gas sub atomik yang terdiri atas inti atom, elektron, proton, neutron dan positron. Gas sub atomik tersebut memancarkan energi yang amat sangat panas yang disebut "plasma". Energi matahari dipancarkan ke bumi dalam berbagai macam bentuk gelombang elektromagnetis, mulai dari gelombang radio yang panjang maupun yang pendek, gelombang sinar infra merah, gelombang sinar tampak, gelombang sinar ultra ungu dan gelombang sinar -x. Secara visual yang dapat ditangkap oleh indera mata adalah sinar tampak, sedangkan sinar infra merah terasa sebagai panas. Bentuk gelombang elektromagnetis lainnya hanya dapat ditangkap dengan bantuan peralatan khusus, seperti detektor nuklir berikut piranti lainnya. Pada saat matahari mengalami plage yang mengeluarkan energi amat sangat panas, kemudian diikuti terjadinya flare yaitu semburan partikel sub atomik keluar dari matahari menuju ke ruang angkasa, maka pada sistem matahari diperkirakan telah terjadi suatu reaksi thermonuklir yang sangat dahsyat. Keadaan ini diduga pertama kali pada tahun 1939 oleh seorang ahli fisika Amerika keturunan Jerman bernama Hans Bethe. Menurut Bethe, energi matahari yang amat sangat panas tersebut disebabkan oleh karena terjadi reaksi fusi atau penggabungan inti ringan menjadi inti yang lebih berat. Reaksi thermonuklir yang berupa reaksi fusi tersebut adalah penggabungan 4 inti Hidrogen menjadi inti Helium, berdasarkan persamaan reaksi inti berikut ini: 

(H1 + H1 -> H2 + Beta+ + v + 0,42 MeV) x 2
(H1 + H2 -> He3 + Gamma + 5,5 MeV) x 2
He3 + He3 -> He4 + 2H1 + 12,8 MeV 
---------------------------------------- +
H1 -> He4 + 2Beta+ + 2Gamma + 2v + 24,64 MeV

Menurut Bethe, reaksi inti yang serupa reaksi fusi tersebut di atas, dapat menghasilkan energi panas yang amat sangat dahsyat. Selain dari itu, karena sebagian besar massa matahari tersebut tersusun oleh gas Hidrogen (80%) dan gas Helium (19%), maka masih ada kemungkinan terjadinya reaksi fusi lain berdasarkan reaksi rantai proton-proton sebagai berikut:

H1 + H1 -> H2 + Beta+ + v 
H1 + H2 -> He3 + Gamma
He3 + He4 -> Be7 + Gamma
Be7 + Beta+ -> Li7 + Gamma + v
------------------------------------ +
Li7 + H1 -> He4 + He4

Terbentuknya gas Helium berdasarkan reaksi thermonuklir tersebut di atas juga menghasilkan energi yang amat sangat panas. Kemungkinan lain, gas Helium juga dapat terbentuk melalui reaksi nuklir berikut ini :

 Be7 + H1 -> B8 + Gamma
B8 -> Be8 + Beta+ + v 
Be8 -> He4 + He4

Walaupun reaksi inti tersebut di atas sudah dapat menghasilkan energi yang amat sangat panas, ternyata masih ada kemungkinan lain untuk terjadinya reaksi thermonuklir matahari yang menghasilkan energi yang jauh lebih dahsyat dan lebih panas lagi. Reaksi thermonuklir tersebut akan mengikuti reaksi inti rantai Karbon - Nitrogen sebagai berikut:

C12 + H1 -> N13 + Gamma
N13 -> C13 + Beta+ + v
C13 + H1 -> N14 + Gamma
N14 + H1 -> O15 + Gamma
O15 -> N15 + Beta+ + v
N15 + H1 -> C12 + He4

Reaksi ratai Karbon - Nitrogen tersebut di atas, menghasilkan panas yang jauh lebih panas dari pada reaksi rantai Proton - Proton maupun reaksi fusi Hidrogen menjadi Helium. Reaksi-reaksi thermonuklir tersebut di atas dapat terjadi di matahari dan juga di bintang-bintang yang tersebar di jagat raya ini. Reaksi thermonuklir sejauh ini dianggap sebagai sumber energi matahari maupun energi bintang. Bintang yang bersinar lebih terang dari pada matahari kita yang berarti pula bahwa suhunya jauh lebih panas, maka reaksi thermonuklir yang terjadi pada bintang tersebut pada umumnya akan mengikuti reaksi rantai Karbon - Nitrogen.

Kapan Matahari Akan Padam?

Pertanyaan kapan matahari akan padam adalah suatu pertanyaan yang sulit dijawab dengan pasti, apalagi kalau harus membuktikan kebenarannya. Namun sama halnya dengan keingintahuan manusia untuk mengetahui berapa umur bumi atau kapan terbentuknya bumi ini, maka para ahlipun berusaha dengan akalnya untuk memperkirakan kapan matahari akan padam. Seperti telah diterangkan di muka, bahwa matahari akan padam manakala reaksi thermonuklir di matahari telah berhenti. Apabila matahari padam, maka kehidupan di muka bumi akan berhenti. Secara empiris telah dapat dibuktikan bahwa ada bintang yang pada mulanya bersinar terang, akan tetapi kemudian sinarnya makin redup dan akhirnya padam. Keadaan ini telah direkam oleh teleskop angkasa luar hubble. Atas dasar ini maka dapat saja matahari pada suatu saat akan padam. Seorang fisikawan Jerman, Hermann von Helmholtz, pada tahun 1825 mengamati perkembangan matahari yang ternyata diameter matahari setiap tahunnya menyusut 85 m. Kalau pengamatan Helmholtz benar, maka berdasarkan perhitungan penyusutan diameter matahari, umur matahari hanya akan bertahan untuk waktu 20.000.000 sampai dengan 25.000.000 tahun sejak matahari mengalami penyusutan. Untuk kurun waktu itu, teori Helmholtz ini cukup memuaskan para ilmuwan, sebelum akhirnya digugurkan oleh teori reaksi thermonuklir yang masih bertahan sampai saat ini. Atas dasar teori thermonuklir sudah barang tentu teori Helmholtz menjadi tidak benar, karena dalam kenyataannya matahari telah bersinar sejak orde 5.000.000.000 tahun yang lalu atau bahkan lebih dari itu, suatu umur yang melebihi perkiraan Helmholtz. Reaksi thermonuklir yang dikemukakan oleh Hans Bethe seperti yang telah diuraikan di muka, sebenarnya mirip dengan reaksi kimia konvensional dalam arti bahwa reaksi masih dapat berlangsung selama masih tersedia unsur atau reaktan yang menyebabkan terjadinya proses reaksi thermonuklir tersebut. Pada reaksi thermonuklir yang terjadi di matahari, sebagai reaktan utama adalah gas Hidrogen. Para ahli astronomi dan astrofisika berpendapat bahwa dengan bertambahnya umur matahari, maka pemakaian Hidrogen untuk reaksi thermonuklir dalam rangka mendapatkan energi yang amat sangat panas makin bertambah. Pada peristiwa ini energi yang dihasilkan oleh reaksi thermonuklir juga bertambah, sehingga energi radiasi yang dipancarkan matahari juga bertambah. Hal ini berarti pula suhu atmosfir bumi akan naik dan bumi akan terasa makin panas. 

Apabila pendapat para ahli astronomi dan astrofisika tersebut benar, yaitu dengan bertambahnya umur matahari akan membuat persediaan gas Hidrogen pada permukaan matahari berkurang, maka jelas bahwa cepat atau lambat matahari pada akhirnya akan padam. Berdasarkan teori ini energi radiasi matahari diperkirakan masih dapat bertahan untuk jangka waktu kurang lebih 10.000.000.000 tahun lagi, setelah itu matahari padam. Contohnya adanya bintang yang pada saat ini sedang dalam proses menuju ke keadaan padam, telah dapat direkam gambarnya oleh teleskop ruang angkasa Hublle. Hal ini secara empiris menunjukkan kemungkinan yang sama dapat terjadi pada matahari kita. Namu apa yang terjadi akan terjadi sebelum waku 10.000.000.000. tahun tersebut terjadi? Secara teori dalam perjalanan menuju waktu 10.000.000.000. tersebut, suhu atmosfir bumi akan naik terus karena energi radiasi yang datang dari matahari bertambah panas. Keadaan ini akan menyebabkan es yang ada di kutub utara dan selatan akan mencair yang mengakibatkan tenggelammnya beberapa daratan atau garis pantai akan bergeser ke arah daratan. Kota-kota yang berada di pantai akan tenggelam. Ini baru merupakan bencana awal bagi kehidupan manusia di muka bumi ini. Bencana berikutnya adalah menguapnya semua air yang ada di bumi ini, karena suhu atmosfir bumi makin panas yang pada akhirnya tidak ada lagi air di muka bumi ini. Bumi yang menjadin kering kerontang tanpa air sama sekali dan suhunya yang panas menyebabkan berakhirnya kehidupan di muka bumi ini. Keadaan ini aka terjadi menjelang waktu mendekati 10.000.000.000 tahun yang akan datang. 

Pada saat matahari kehabisan reaktan gas Hidrogen, maka reaksi thermonuklir benar-benar akan berhenti dan ini berarti matahari padam. Matahari yang telah padam ini akan mengeci;l (menyusust) menjadi suatu planet kecil yang dingin membeku yang disebut "White dwarf" atau si kerdil putih yang bukan matahari lagi! Contoh bintang atau planet yang sudah menjadi "white dwarf" di jagat raya ini cukup banyak, salah satunya planet bintang yang pada saat ini sedang menuju kematian seperti yang direkam oleh teleskop ruang angkasa Hubble. Sekali lagi keadaan tersebut akan terjadi 10.000.000.000 tahun yang akan datang. Keterangan ini merupakan jawaban untuk pertanyaan kapan reaksi thermonuklir di matahari berhenti atau matahari padam.

Daftar Acuan :

1.      Wisnu Arya Wardhana, 1996, radioekologi, Andi Offset, Yogyakarta.

2.      Wisnu Arya Wardhana, 2000, Energi Via Satelite Sebuah gagasan untuk Abab 21, Majalah Energi Edisi No. 7, Yogyakarta.

3.      Wisnu Arya Wardhana, 2000, Matahri sebagai Sumber Energi, bahan Ceramah Siaran Interaktif Khasanah Iptek, Radio Bikima, Yogyakarta

4.      Kaplan, Irving, 1979, Nuclear Physiscs, Addison Wesle Inc, London>

5.      The Sun , 1982, New Book Of Popular Science, Volume II, Grolier Inc, USA.

6.      Glasstone, Samuel, 1971, Source Book on Atomic Energy, Van Nostrand, New Jersey.

Sumber Artikel :

(http://rodhanzulkifli.blogspot.co.id/2012/12/reaksi-fusi-matahari.html)