Reaksi Inti terbentuknya Energi Matahari

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, Para ahli telah bersepakat bahwa energy yang terbentuk pada inti Matahari dihasilkan dari suatu proses reaksi inti (nuklir) yang biasa disebut reaksi   fusi (reaksi penggabungan) inti-inti hidrogen  membentuk inti helium. Reaksi fusi nuklir inidiperkirakan meliputi tiga tahapan yang disebut rantai proton-proton, yang dapat dituliskan dalam bentuk persamaan reaksi seperti berikut :(Tjasyono,

2003)

Jika persamaan reaksi (8.1 a) dan (8.1 b) dikalikan dengan dua dan hasilnya dijumlahkan dengan persamaan reaksi (8.1 c) maka akan didapatkan reaksi akhir

yang dapat dituliskan dalam persamaan reaksi berikut:

 

dari reaksi inti , ternyata massa 4He Lebih kecil dari massa 41H, jadi

terdapat massa yang hilang. Sesuai dengan teori relativitas Einstein, massa tersebut tidak hilang begitu saja, melainkan diubah menjadi bentuk energi,

menurut persamaan kesetaraan mass adan energy berikut ini;

                                                           E   =mc2                                                         

Dimana E adalah energy yang dihasilkan, m adalah massa yang hilang, dan c adalah kecepatan rambat cahaya yang nilainya 3x108m/s.

Setiap detik pada inti Matahari 630 juta ton hydrogen (1H) diubah menjadi 625, juta ton helium 4He. Dengan membebaskan energi yang setara dengan4,6 juta ton. Dengan berkurangnya massa matahari sebesar 4,6 juta ton/sekon maka diprediksi Matahari masih dapat memancarkan energy sekitar 5milyar tahun lagi.

Energi Matahari adalah merupakan sumber energy utama untuk proses- proses yang terjadi di Bumi. Energi matahari sangatmembantu berbaga iproses fisis dan biologis di Bumi,seperti:

-sumber gerak atmosfer dan laut

-sumber bahan makanan (proses fotosintesis)

-sumber bahan bakar dan air melalui formasi awan hujan

-pengendali iklim bumi.

Tabel 2.4 menunjukkan berbagai sumber energi bagi Bumi. Sumber energi dari Bulan, Kilat, Bintang, dan sinar. Kosmik sangat kecil dibanding dengan energi matahari, sehingga keberadaannya dapat diabaikan. Rentang panjang gelombang elektromagnetik apa saja yang diradiasikan. Matahari ke ruang angkasa? Matahari memancarkan energy hamper pada semua rentang panjang gelombang elektromagnetik, mulai gelombang yang memiliki panjang gelombang panjang seperti gelombang  radio dan inframerah, hingga gelombang yang memiliki panjang gelombang pendek seperti gelombang mikro, ultraviolet, sinar-X, dan sinar Gamma. Manusia di Bumi hanya dapat meliha radiasi gelombang dengan panjang gelombang pada cahaya tampak (visible).

Tabel2.4.Sumber energi bagi Bumi dan proporsinya (Tjasyono,2003)

Sumber	Energi
	Erg/s	Relatifterhadap matahari
Matahari	1,76x1024	1
Bulan	3,09x1019	1,76x10-5
Kilat	1,60x1019	9,09x10-6
Bintang	2,61x1017	1,48x10-7
SinarKosmik	1,63x1017	9,26x10-8

Radiasi Matahari yang kuat seperti sinar ultraviolet, sinar-X, dan sinar Gamma yang menuju Bumi akan diserap oleh molekul-molekul gas nitrogen dan gas  oksigen yang terdapat dalam atmosfer Bumi bagian atas.  Penyerapan ini menyebabkan molekul-molekul gas mengalami proses ionisasi,yaitu proses lepasnya sebagian electron pada molekul-molekul gas sehingga terbentuk ion-ion positif. Dari proses ini maka pada lapisan atmosfer bagian atas akan terbentuk lapisan-lapisan yang mengandung muatan listrik positif. Lapisan atmosfer ini oleh para ahli dinamai ionosfer (lapisan ion). Dengan   demikian lapisan ionosfer ini melindungi Bumi dari radiasi Matahari yang berbahaya seperti radiasi ultraviolet. Ionosfer juga sangat bermanfaat untuk proses komunikasi dengan jangkauan jauh dipermukaan Bumi. Hal ini dimungkinkan karena informasi yang dibawa oleh gelombang radiomedium dapa tdipantulkan oleh lapisan ionosfer kembali ke Bumi, dan tidak diteruskan ke ruang angkasa (Tjasyono,2003).

Kapan pancaran partikel-partikel bermuatan listrik dari Matahari intensitasnya akan meningkat? Pancaran partikel-partikel bermuatan listrik dari Matahari  kuantitasnya akan sangat   meningkat ketika  jumlah bintik  matahari mencapai   maksimum. Hujan partikel bermuatan ini menghasilkan induksi magnetic yang sangat kuat, kira-kira ribuan kali induksi magnetic permukaan Bumi. 

Keadaan ini dapat menyebabkan sabuk radiasi Van Allen sangat radiatif, dan akibatnya  komunikasi dengan gelombang  radio di bumi akan terganggu, kadang-kadang terpitis-putus. Kondisi ini terjadi akibat terganggunya lapisan ionosfer oleh pancaran partikel bermuatan yang sangat kuat. Gejala semacam ini dikenal  dengan  istilah  badai  magnetik  yang   sangat  mengganggu   proses komunikasi radio (Tjasyono, 2003).

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 .

DAFTAR PUSTAKA

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.