1. 1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Matahari sebagai pusat tata surya memiliki banyak sekali manfaat bagi makhluk hidup di muka bumi ini. Matahari juga merupakan penghasil energi terbesar di dunia, energi ini berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dunia saat ini dalam waktu yang lebih lama. Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk mendinginkan. Ada banyak cara untuk memanfaatkan energi dari matahari. Tumbuhan mengubah sinar matahari menjadi energi kimia dengan menggunakan fotosintesis.
Matahari dikenal dengan istilah “tenaga surya” yang mana mempunyai arti mengubah sinar matahari secara langsung menjadi panas atau energi listrik untuk kegunaan kita.Karena matahari sebagai sumber energi terbesar di dunia, maka terdapat radiasi matahari yang artinya yaitu pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di matahari.
Untuk mengetahui lebih jauh mengenai radiasi matahari, kita perlu mengetahui terlebih dahulu struktur dan fungsi lapisan-lapisan matahari beserta dengan segala mekanisme yang terjadi pada matahari seperti : mekanisme radiasi matahari, reaksi inti, spektrum radiasi, rambatan energi matahari, dan spektrum radiasi matahari. Oleh karena itu, makalah ini disusun untuk mengetahui struktur matahari, fungsi lapisan-lapisannya, dan mekanisme yang terjadi pada matahari. Selain itu, juga untuk memenuhi tugas Fisika Lingkungan.
1.2 Rumusan Masalah
1.2.1 Bagaimana struktur dan fungsi lapisan-lapisan matahari?
1.2.2 Bagaimana mekanisme reaksi inti matahari?
1.2.3 Bagaimana mekanisme rambatan energi radiasi matahari ke permukaan bumi dan spektrum radiasi dari matahari?
1.3 Tujuan
1.3.1 Mengetahui struktur dan fungsi lapisan-lapisan matahari.
1.3.2 Mengetahui mekanisme reaksi inti matahari.
1.3.3 Mengetahui mekanisme rambatan energi radiasi matahari ke permukaan bumi dan spektrum radiasi dari matahari.

2. 2
BAB 2
PEMBAHASAN
2.1 STRUKTUR MATAHARI DAN MEKANISME RADIASI
2.1.1 Struktur dan Fungsi Lapisan-lapisan Matahari
Matahari berbentuk bola yang berpijar dengan senyawa penyusun utama berupa gas hidrogen (74%) dan helium (25%) terionisasi. Senyawa penyusun lainnya terdiri dari besi, nikel, silikon, sulfur, magnesium, karbon, neon, kalsium, dan kromium. Cahaya Matahari berasal dari hasil reaksi fusi hidrogen menjadi helium.
Matahari adalah salah satu benda langit yang paling mudah kita temui karena merupakan pusat dari tata surya kita. Matahari adalah bintang yang letaknya paling dekat dengan bumi, yaitu sekitar 149.600.000 kilometer atau 92,26 juta mil.
Matahari memiliki enam lapisan yang masing-masing memiliki karakteristik tertentu. Keenam lapisan tersebut meliputi inti matahari, zona radiatif, dan zona konvektif yang membentuk lapisan dalam (interior); fotosfer; atmosfer (kromosfer dan korona sebagai daerah terluar dari Matahari).
Matahari sangat penting bagi kehidupan di bumi karena :
1. Merupakan sumber sinar dan sumber panas (energi) utama bagi bumi. Minyak bumi dam batu-batu itu sebenrnya juga berasal dari energi matahari yang pada jaman dahulu diserap oleh tumbuhan atau binatng.
2. Matahari mengontrol nstabilitas /peredaran bumi yang berarti mengontrol terjadinya siang dan malam, bulan, tahun serta juga mengontrolperedaran pelanet lain.
3. Matahari adalah bintang yng terdekat, maka dengan mempelajari matahari kita tak langsung dapat memahami bintang lain.
Lapisan-lapisan matahari adalah sebagai berikut :
1. Inti Matahari
Inti Matahari, adalah bagian dari matahari yang letaknya paling dalam, berdiameter sekitar 500.000 km dan temperatur sekitar 15.000.0000 C. Inti matahari memiliki kepadatan sekitar 150g/cm3. Suhu dan tekanan dalam inti matahari tergolong sangat tinggi, yaitu 150C. Suhu dan tekanan yang sedemikian tingginya

3. 3
memungkinkan adanya pemecahan atom-atom menjadi elekrtron, proton dan neutron. Inti matahari adalah tempat berlangsungnya reaksi fusi nuklir helium menjadi hidrogen. Energi hasil reaksi nuklir di inti matahari ini menghasilkan sinar gamma dan neutrino yang memberi tenaga luar biasa besar dan menghasilkan energi panas dan cahaya yang dikeluarkan melalui radiasi hingga diterima oleh bumi.
2. Zona radiatif
Zona radiatif adalah daerah yang menyelubungi inti Matahari. Energi dari inti dalam bentuk radiasi berkumpul di daerah ini sebelum diteruskan ke bagian Matahari yang lebih luar. Kepadatan zona radiatif adalah sekitar 20 g/cm3 dengan suhu dari bagian dalam ke luar antara 7 juta hingga 2 juta 0Celcius. Suhu dan densitas zona radiatif masih cukup tinggi, namun tidak memungkinkan terjadinya reaksi fusi nuklir.
3. Zona konvektif
Zona konvektif adalah lapisan di mana suhu mulai menurun. Suhu zona konvektif adalah sekitar 2 juta 0Celcius (3.5 juta 0Fahrenheit). Setelah keluar dari zona radiatif, atom-atom berenergi dari inti Matahari akan bergerak menuju lapisan lebih luar yang memiliki suhu lebih rendah. Penurunan suhu tersebut menyebabkan terjadinya perlambatan gerakan atom sehingga pergerakan secara radiasi menjadi kurang efisien lagi. Energi dari inti Matahari membutuhkan waktu 170.000 tahun untuk mencapai zona konvektif. Saat berada di zona konvektif, pergerakan atom akan terjadi secara konveksi di area sepanjang beberapa ratus kilometer yang tersusun atas sel-sel gas raksasa yang terus bersirkulasi. Atom-atom bersuhu tinggi yang baru keluar dari zona radiatif akan bergerak dengan lambat mencapai lapisan terluar zona konvektif yang lebih dingin menyebabakan atom-atom tersebut "jatuh" kembali ke lapisan teratas zona radiatif yang panas yang kemudian kembali naik lagi. Peristiwa ini terus berulang menyebabkan adanya pergerakan bolak-balik yang menyebabakan transfer energi seperti yang terjadi saat memanaskan air dalam panic. Oleh sebab itu, zona konvektif dikenal juga dengan nama zona pendidihan (the boiling zone). Materi energi akan mencapai bagian atas zona konvektif dalam waktu beberapa minggu.
4. Fotosfer
Fotosfer Matahari adalah lapisan berupa bulatan berwarna perak kekuningan yang terdiri atas gas padat bersuhu tinggi. Disebut juga lapisan cahaya. Cahaya yang

4. 4
dipancarkan fotosfer sangat kuat, cahaya dari fotosfer inilah yang sampai ke bumi. Fotosfer merupakan lapisan permukaan matahari. Pada fotosfer matahari seringkali terlihat adanya bintik/noda hitam (sunspot) berdiameter sekitar 300.000 km, bahkan ada yang berdiameter lebih besar daripada diameter bumi dengan kedalaman sekitar 800 km yang disebut umbra. Lapisan fotosfer memiliki tebal 500 kilometer dan suhu sekitar 5.5000 C. Sebagian besar radiasi matahari akan diobservasi di fotosfer menjadi sinar matahari di bumi dalam tenggang 8 menit setelah meninggalkan matahari.
5. Atmosfer
Atmosfer Matahari adalah lapisan paling luar dari matahari yang berbentuk gas, yang terdiri atas dua lapisan yaitu kromosfer dan korona.
a. Kromosfer merupakan lapisan atmosfer matahari bagian bawah yang terdiri atas gas yang renggang berwarna merah dengan ketebalan sekitar 10.000 km. Warna dari kromosfer biasanya tidak terlihat karena tertutup cahaya yang begitu terang yang dihasilkan fotosfer. Namun saat terjadi gerhana Matahari total, di mana bulan menutupi fotosfer, bagian kromosfer akan terlihat sebagai bingkai berwarna merah di sekeliling Matahari. Warna merah tersebut disebabkan oleh tingginya kandungan helium di sana. Kromosfer sering memunculkan lidah api. Lidah api matahari (prominensa atau protuberans), merupakan gas panas yang tersembur dengan dasyat dari permukaan matahari dan dapat mencapai ketinggian 1 juta mil.
b. Korona adalah lapisan atmosfer matahari bagian atas yang terdiri atas gas yang sangat renggang berwarna putih atau kuning kebiruan dan mempunyai ketebalan mencapai ribuan kilometer. Disebut juga mahkota, merupakan lapisan atmosfer matahari yang paling luar. Korona mudah dilihat ketika terjadi gerhana matahari total, sebab pada saat itu bagian matahari yang paling menyilaukan tertutup oleh bulan. Bentuk korona berubah-ubah. Batas korona tidak sejelas seperti pada batas kromosfer, sekitar berjuta-juta km. Suhu korona 1.000.000°C. Warnanya putih keabu-abuan. Korona terdiri dari gas-gas yang terionisasi. Koronagraf ialah alat untuk membuat gerhana matahari buatan, sehingga dapat dipakai untuk melihat korona.

5. 5
Gambar 2.1.1 Struktur lapisan matahari
2.1.2 Mekanisme Reaksi Inti Matahari
Reaksi Inti adalah proses perubahan yang terjadi dalam inti atom akibat tumbukan dengan partikel lain atau berlangsung dengan sendirinya. Mekanisme reaksi inti merupakan sebuah cara yang dapat digunakan untuk menghasilkan sejumlah energi sehingga dapat dimanfaatkan untuk proses selanjutnya. Agar reaksi inti dapat terjadi, ada beberapa ketentuan pokok yang mengharuskannya untuk dipenuhi. Reaksi yang dilakukan harus berpegangan pada prinsip kekekalan muatan, energi, momentum linier dan momentum anguler. Selain itu di dalam merumuskan sebuah reaksi inti, jumlah nukleon total tidak boleh berubah. Syarat lain yang harus diperhatikan adalah berkaitan dengan energi reaksi.Besarnya energi yang dibutuhkan agar tercipta reaksi inti yang diinginkan yakni energi reaksi Q,dimana besarnya Q tidak boleh bernilai negatif.
Reaksi fisi merupakan sebuah contoh reaksi inti yang memungkinkan terjadinya pembelahan sebuah inti tak stabil menjadi dua bagian inti baru dengan perbandingan massa tertentu.
Reaksi fusi adalah metode lain yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi melalui proses penggabungan inti ringan menjadi inti yang lebih berat. Energi matahari tercipta melalui reaksi ini.Pada matahari terjadi reaksi fusi. Didalam matahari hidrogen difusikan untuk membentuk helium melalui proton-proton. Pertama, dua proton bertabrakan. Satu proton memancarkan sebuah positron (elektron yang bermuatan positif) dan berubah menjadi sebuah neutron. Proton dan neutron bergabung menjadi satu, membentuk deuterium, suatu isotop hidrogen. Kemudian sebuah proton, kemudian

6. 6
sebuah proton yang lain bertabrakan dengan inti deuterium, membentuk isotop lain hidrogen, tritium yang terdiri atas sebuah proton yang bergabung dengan dua neutron. Kemudian dua inti tritium bertabrakan dan membentuk sebuah inti helium-4 (dua proton bergabung ke dua neutron) dua neutron bebas. Foton dan neutrino dipancarkan selama rangkaian proses.
2.1.3 Mekanisme Rambatan Energi Radiasi Matahari ke Permukaan Bumi dan Spektrum Radiasi dari Matahari
a. Rambatan Energi Radiasi Matahari
Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di Matahari. Energi radiasi Matahari berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik. Spektrum radiasi Matahari sendiri terdiri dari dua yaitu, sinar bergelombang pendek dan sinar bergelombang panjang. Sinar yang termasuk gelombang pendek adalah sinar x, sinar gamma, sinar ultra violet, sedangkan sinar gelombang panjang adalah sinar infra merah.
Ada beberapa sumber radiasi yang kita kenal di sekitar kehidupan kita, contohnya adalah televisi, lampu penerangan, alat pemanas makanan (microwave oven), komputer, dan lain-lain. Selain benda-benda tersebut ada sumber-sumber radiasi yang bersifat unsur alamiah dan berada di udara, di dalam air atau berada di dalam lapisan bumi. Beberapa di antaranya adalah Uranium dan Thorium di dalam lapisan bumi; Karbon dan Radon di udara serta Tritium dan Deuterium yang ada di dalam air.
Bagaimana radiasi Matahari dapat sampai di permukaan Bumi? Radiasi adalah suatu proses perambatan energi (panas) dalambentuk gelombang elektromagnetik yang tanpa memerlukan zat perantara. Energi Matahari bisa sampai ke permukaan Bumi adalah dengan cara radiasi (pancaran), karena diantara Bumi dan Matahari terdapat ruang hampa (tidak ada zat perantara). Sedangkan gelombang elektromagnetik adalah suatu bentuk gelombang yang dirambatkan dalam bentuk komponen medan listrik danmedan magnet, sehingga dapat merambat dengan kecepatan yang sangat tinggi dan tanpa memerlukan zat atau medium perantara. Bentuk gelombang elektromagnetik, mulai dari gelombang radio yang panjang maupun yang pendek, gelombang sinar infra merah, gelombang sinar tampak, gelombang sinar ultra ungu dan gelombang sinar -x
Energi Matahari yang jatuh ke permukaan Bumi berbentuk gelombang elektromagnetik yang menjalar dengan kecepatan cahaya sebesar 3 x 108 m/s. Jika

7. 7
Matahari dianggap sebagai benda hitam (Benda hipotesis yang dapat memancarkan dan menyerap energi radiasi secara sempurna). Benda ini memiliki nilai emisivitas sama dengan 1, maka temperatur radiasi efektifnya dapat diperkirakan dari hukum Stefan Boltzman. Hukum ini menyatakan bahwa fluks radiasi sebuah benda hitam berbanding lurus dengan pangkat empat temperatur mutlaknya, yakni:
F = σT4
dimana F adalah fluks radiasi Matahari, T adalah temperatur mutlak, σadalah tetapan Stefan-Boltzman yang nilainya 8,14 x 10-11ly.menit-1.K-4(1 ly = 1 langley = 1 kalori/cm2).
Secara garis besar radiasi digolongkan ke dalam radiasi pengion dan radiasi non- pengion.
1. Radiasi Pengion
Radiasi pengion adalah jenis radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi (terbentuknya ion positif dan ion negatif) apabila berinteraksi dengan materi. Yang termasuk dalam jenis radiasi pengion adalah partikel alpha, partikel beta, sinar gamma, sinar-X dan neutron. Setiap jenis radiasi memiliki karakteristik khusus. Yang termasuk radiasi pengion adalah partikel alfa (α), partikel beta (β), sinar gamma (γ), sinar-X, partikel neutron.
2. Radiasi Non Pengion
Radiasi non-pengion adalah jenis radiasi yang tidak akan menyebabkan efek ionisasi apabila berinteraksi dengan materi. Radiasi non-pengion tersebut berada di sekeliling kehidupan kita. Yang termasuk dalam jenis radiasi non-pengion antara lain adalah gelombang radio (yang membawa informasi dan hiburan melalui radio dan televisi); gelombang mikro (yang digunakan dalam microwave oven dan transmisi seluler handphone); sinar inframerah (yang memberikan energi dalam bentuk panas); cahaya tampak (yang bisa kita lihat); sinar ultraviolet (yang dipancarkan matahari).
Ada macam-macam sumber radiasi yang dapat dibedakan pada garis besarnya menjadi:
1. Sumber Radiasi Alam
Radiasi alam dapat berasal dari sinar kosmos, sinar gamma dari kulit bumi, hasil peluruhan radon dan thorium di udara, serta berbagai radionuklida yang terdapat dalam bahan makanan. Di beberapa negara seperti India, Brazil dan Perancis

8. 8
terdapat daerah yang memiliki radioaktivitas alam yang lebih tinggi dibandingkan dengan di negara lain.
2. Sumber Radiasi Buatan
Radiasi buatan adalah radiasi yang timbul karena atau berhubungan dengan kegiatan manusia; seperti penyinaran di bidang medic, jatuhan radioaktif, radiasi yang diperoleh pekerja radiasi di fasilitas nuklir, radiasi yang berasal dari kegiatan di bidang industri : radiografi, logging, pabrik lampu, dsb.
b. Spektrum Radiasi Matahari
Sinar matahari dapat diuraikan oleh prisma menjadi sinar merah-jingga- kuning-hijau-biru-nila dan ungu secara sinambung. Uraian warna yang sinambung seperti itu disebut spektrum kontinu. Radiasi yang dihasilkan oleh gas yang berpijar (atom yang tereksitasi) hanya terdiri atas beberapa panjang gelmbang secara terputus-putus dan disebut spektrum diskontinu/ spektrum garis, spektrum gas hidrogen hanya mengandung beberapa garis warna secara terputus-putus yaitu ungu, biru dan merah.
Spektrum = Distribusi dari cahaya berwarna (cahaya monokromatik) yang dihasilkan ketika seberkas cahaya putih (cahaya polikromatik) diuraikan atau didispersikan menjadi komponen-komponennya. Spektrum ini dianalisa dengan menggunakan metode spektrofotometri atau spektrometer.
Garis-garis hitam dalam spektrum matahari disebut garis absorpsi ( absorption lines) yang disebabkan oleh penyerapan radiasi matahari oleh unsur- unsur yang terdapat dalam atmosfer matahari, dengan mempelajari absorption lines tersebut scientists are able to identify the element present in the sun.
Jika tabung yang terisi gas atau uap unsur tertentu seperti Li, Ba, Hg, Na & Ne dialiri listrik bertegangan tinggi, maka atom-atom unsur tersebut akan memancarkan gelombang elektromagnetik/electromagnetic wave (cahaya) pada beberapa panjang gelombang (wave lengths).Jika cahaya-cahaya tersebut dilewatkan melalui spektrometer dan dianalisa maka dihasilkan suatu spektrum garis.Spektrum ini hanya terdiri dari serangkaian garis yang berbeda dan ini merupakan ciri khusus dari emisi dan absorpsi oleh atom-atom (elektron).

9. 9
BAB 3
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
3.1.1 Matahari adalah salah satu benda langit yang paling mudah kita temui karena merupakan pusat dari tata surya kita. Matahari adalah bintang yang letaknya paling dekat dengan bumi. Secara garis besar, lapisan matahari terdiri dari tiga lapisan yaitu:
a. Inti Matahari adalah tempat berlangsungnya reaksi fusi nuklir helium menjadi hidrogen.
b. Fotosfer Matahari adalah lapisan berupa bulatan berwarna perak kekuningan yang terdiri atas gas padat bersuhu tinggi. Sebagian besar radiasi matahari akan diobservasi di fotosfer menjadi sinar matahari di bumi dalam tenggat 8 menit setelah meninggalkan matahari.
c. Atmosfer Matahari adalah lapisan paling luar dari matahari yang berbentuk gas, yang terdiri atas dua lapisan yaitu kromosfer dan korona.
3.1.2 Reaksi Inti adalah proses perubahan yang terjadi dalam inti atom akibat tumbukan dengan partikel lain atau berlangsung dengan sendirinya.
3.1.3 RadiasiMatahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di Matahari. Energi radiasi Matahari berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik.
3.2 Saran
Dalam pembuatan makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Sehingga diharapkan kritik dan saran yang membangun. Dan semoga makalah ini dapat dipergunakan dengan baik dan bermanfaat bagi pembaca.

10. 10
DAFTAR PUSTAKA
Ahmdi, Abu. 2000. Ilmu Alamiah Dasar. Jakarta : PT Rineka Secipta.
Darmodjo & Kaligis. 2004. Ilmu Alamiah Dasar Pusat. Jakarta :Penerbitan Universitas Terbuka.
Jasin, Maskoeri. 1993. Ilmu Alamiah Dasar. Jakarta :PT Raja Grapindo Persada.
Tjasyono. 2006. Ilmu Kebumian dan Entariksa.Bandung : Rosdakarya.
Triaslight. 2011. Radiasi dan Spektrum Unsur (online : Selasa, 26 Agustus 2014 pukul 13.05)
http://triaslight.wordpress.com/2011/07/19/radiasi-dan-spectrum-unsur/
sumber internet :
http://id.shvoong.com/exact-sciences/astronomy/2175017-struktur-lapisan-matahari/
http://librathebest.wordpress.com/2013/04/25/reaksi-fisi-dan-fusi-matahari/