Berkenalan Dengan Bintik Matahari

Bintik Matahari jika diamati dari Bumi akan tampak seperti bintik hitam yang menghiasi wajah matahari. Kadang ia tampak samar karena kecil, tapi kadang bintik ini bisa tampak jelas dan cukup besar.

Itu yang tampak dari Bumi.

Bintik Matahari AR 2529. Kredit: Fikry Maulana
Bintik Matahari AR 2529. Fotografer: Fikry Maulana

Di Matahari, Bintik Matahari merupakan area di permukaan Matahari atau tepatnya di lapisan fotosfer yang suhunya lebih dingin dibanding area di sekelilingnya. Dingin di sini tidak berarti permukaannya tidak panas. Secara umum, bintik matahari lebih dingin 1500 K dari area sekelilingnya. Temperatur fotosfer Matahari diketahui 5800 K. Artinya jika ada bintik Matahari, area gelap itu akan lebih dingin meski juga masih sangat panas yakni 4300 K.  Bintik Matahari yang terbentuk bukan area statik. Kondisi permukaan Matahari yang dinamik bisa membuat area dingin ini berkembang jadi sangat besar, dan diameternya bisa mencapai 80000 km atau sekitar 6 kali diameter Bumi.

Area gelap yang kita kenal sebagai bintik Matahari tersebut merupakan area magnetik yang memiliki medan magnet ribuan kali lebih kuat dari medan magnet Bumi. Kondisi medan magnetik bintik matahari juga 1000 kali lebih kuat dari area fotosfer sekelilingnya.

Perbandingan bintik Matahari AR 2529 dan Bumi. Kredit: Karzaman Ahmad dari Observatorium Nasional Langkawi
Perbandingan bintik Matahari AR 2529 dan Bumi. Kredit: Karzaman Ahmad dari Observatorium Nasional Langkawi

Para astronom memang belum bisa menjawab dengan pasti apa yang menyebabkan bintik Matahari terbentuk. Akan tetapi bagian penting dari munculnya bintik Matahari adalah interaksi medan magnetik Matahari. Yang pasti, bintik tersebut akan muncul pada area yang memiliki aktivitas magnetik sangat tinggi. Mirip seperti soda di botol. Pernah kan kamu mengguncang botol soda yang masih tertutup? Setelah diguncang dan tutupnya dibuka, maka minuman di dalamnya akan menyembur ke luar. Bintik matahari pun demikian. Interaksi magnetik yang terjadi menyebabkan terlepasnya sejumlah besar energi lewat ledakan Matahari dan badai besar yang dikenal sebagai lontaran massa korona yang terjadi di bintik matahari.

Saat bintik Matahari terbentuk, ia bisa bertahan beberapa jam sampai beberapa bulan dan akan terus bergerak bersama perputaran Matahari pada porosnya.

Sketsa bintik Matahari oleh John dari Worcester. Kredit: John of Worcester / Wikipedia
Sketsa bintik Matahari oleh John dari Worcester di tahun 1128. Kredit: John of Worcester / Wikipedia

Sejarah Pengamatan Bintik Matahari
Catatan tertua yang sekaligus menandai pertama kali bintik matahari diamati datang dari para astronom China sekitar 800 SM. Catatan pengamatan bintik Matahari juga disimpan oleh dewan astrolog China dan Korea yang meyakini kalau kehadiran bintik matahari memiliki hubungan dengan kejadian-kejadian penting di Bumi.

Sketsa pertama yang memperlihatkan kehadiran bintik Matahari dibuat oleh John dari Worcester di Inggris pada tanggal 8 Desember 1128. Lima hari kemudian, di malam tanggal 13 Desember 1128, astronom di Songdo, Korea menyaksikan kehadiran “uap air merah yang memenuhi langit” dari barat laut ke barat daya. Penundaan lima hari seperti ini merupakan jeda rata-rata dari terbentuknya bintik matahari sampai penampakan aurora borealis di area lintang rendah. Setahun kemudian yakni 22 Maret 1129, catatan dari China menyebutkan tentang kehadiran bintik hitam di Matahari yang kemudian menghilang tanggal 14 April.  Diduga, bintik tersebut merupakan bintik Matahari yang sama dengan yang dilihat John Worcester 104 hari sebelumnya.

Sebelum Galileo Galilei mempublikasikan pengamatan bintik mataharinya, halaman buku agenda Thomas Harriot tertanggal 8 Desember 1610 memperlihatkan catatan aktivitas Matahari dari 1560 – 1621. Di dalamnya terdapat juga beberapa sketsa bintik matahari.

Pada tahun 1611, pengamatan bintik Matahari dilakukan oleh pasangan ayah dan anak David dan Johannes Fabricius.  David Favricius adalah seorang pendeta Lutheran yang juga astronom amatir. Ia menemukan bintang variabel pertama, Mira di rasi Cetus. Kesukaannya pada langit malam juga ditularkan pada anaknya Johannes. Keduanya melakukan pengamatan dengan teleskop yang dibawa Johannes dari Belanda ke Osteel, Jerman. Dalam pengamatan tersebut, keduanya melihat bintik matahari yang kemudian bergerak dari timur ke barat bersama gerak rotasi Matahari pada porosnya.

Hasil pengamatan tersebut kemudian diterbitkan dalam esai dengan judul, “Narration on Spots Observed on the Sun and Their Apparent Rotation with the Sun” (Narasi Pengamatan Bintik pada Matahari dan Gerak Semu Rotasinya Bersama Matahari). Akan tetapi, esai tersebut tidak menyertakan tanggal pengamatan maupun sketsa pengamatan bintik matahari. Publikasi tersebut tidak memperoleh perhatian dan kemudian terlupakan. Johannes meninggal tahun 1616 diusia 29 tahun disusul ayahnya David, yang tewas dibunuh setahun kemudian.

Satu tahun setelah pamflet Johannes Fabricius diterbitkan, Christoph Scheiner dan Galileo Galilei menerbitkan hasil pengamatan Bintik Matahari mereka yang kemudian menjadi topik hangat terkait asal usul bintik matahari.

Christoph Scheiner memulai pengamatan bintik Matahari bulan Maret 1611 dan mulai meneliti bintik Matahari di bulan Oktober 1611. Hasil pengamatannya kemudian ia publikasikan dalam Three Letters  on  Solar Spots atau Tiga Surat tentang bintik Matahari yang ia tulis untuk rekannya Marc Welser. Tulisan tersebut muncul bulan Januari 1612 dan ia tulis dengan nama samaran “Apelles yang bersembunyi di balik lukisan”.

Di tahun yang sama, Bapak Astronomi Modern, Galileo Galilei juga menerbitkan publikasinya terkait pengamatan bintik matahari. Pengamatan Matahari dilakukan Galileo di pagi dan sore hari saat Matahari terbit dan terbenam. Di kemudian hari, ia menggunakan metode proyeksi yang lebih aman untuk mengamati Matahari.  Ada yang menarik. Galileo melakukan klaim kalau ia menemukan bintik matahari di tahun 1610. Akan tetapi, tidak ada bukti catatan terkait pengamatan tersebut sampai bulan April 1612.

Pada masa inilah perdebatan terjadi antara Cristoph Scheiner dan Galileo terkait apa sebenarnya bintik Matahari itu. Cristoph Scheiner yang melihat Matahari sebagai suatu kesempurnaan, meyakini bahwa bintik Matahari merupakan satelit Matahari. Dan bintik gelap tersebut merupakan bayangan si satelit kala melintas di depan Matahari.

Argumentasi lain diberikan oleh Galileo. Menurut Galileo, bintik matahari itu berada di Matahari atau di dekat Matahari. Bintik tersebut juga berubah bentuk dan muncul dari piringan matahari dan lenyap di piringan Matahari juga.  Dengan kata lain, Matahari tidak sempurna.

Christoph Scheiner  masih melanjutkan pengamatan bintik Matahari dan menerbitkan buku Rosa Ursina yang berisi catatan pengamatan bintik mataharinya. Dalam buku Rosa Ursina, Scheneir menyatakan persetujuannya dengan Galileo bahwa bintik Matahari berada di permukaan atau di atmosfer Matahari dan kesimpulannya, Matahari tidaklah sempurna.

Matahari Yang Selalu Berubah
Pengamatan bintik Matahari ini masih terus dilakukan selama berabad-abad kemudian. Bahkan sampai hari ini. Di tahun 1825, seorang apoteker bernama Heinrich Schwabe dari Jerman memenangkan teleskop pertama yang kemudian mengubah perjalan hidupnya.

Teleskop itu kemudian ia gunakan untuk mencari planet lain di dalam orbit Merkurius yang ia yakini keberadaannya. Planet Vulkan. Tidak terlihat karena tertutup cahaya Matahari yang terang benderang. Ia mulai melakukan pengamatan Matahari sejak 11 Oktober 1825 untuk mencari planet Vulkan. Dan pada akhirnya setelah memiliki teleskop yang lebih baik dari Joseph Franhoufer, ia pun mendedikasikan hidupnya untuk astronomi.

Heinrich melakukan pengamatan Matahari selama 42 tahun dan menemukan siklus 11 tahun dari Bintik Matahari. Hasil pengamatan ini kemudian ia terbitkan di jurnal Astronomische Nachrichten, Dalam makalahnya ia menyebutkan kalau bintik matahari memiliki siklus 10 tahun. Hasil pengamatan dan kesimpulan Heinrich sempat diabaikan. Baru di tahun 1951, siklus matahari mendapat perhatian saat kesimpulan Heinrich disebut dalam 5 buku Kosmos oleh Alex von Humboldt. Di tahun yang sama, Matahari memasuki siklus minimum dan pekerjaan Heinrich pun bisa dikonfirmasi. Matahari memiliki siklus 11 tahun.

Tahun 1908, George Ellery Hale menemukan kalau bintik matahari merupakan area yang memiliki medan magnetik yang sangat kuat dan memiliki siklus 22 tahun. Ia menyebutkan kalau polarisasi magnetik yang terjadi dalam siklus 11 tahun akan berlawanan dengan siklus berikutnya. Artinya ada 11 tahun masa aktif atau maksimum dan 11 tahun berikutnya merupakan masa minimum. Ketika matahari sedang berada dalam siklus aktif, maka akan banyak bintik matahari yang muncul disertai ledakan berenergi tinggi dan terang. Di saat masa minimun, bintik matahari jauh lebih sedikit bahkan jarang muncul dan energi yang dilepaskan juga jauh lebih sedikit dibanding saat siklus maksimum.

Aurora yang tampak di langit Selandia Baru. Kredit: Taichi Nakamura
Aurora yang tampak di langit Selandia Baru. Kredit: Taichi Nakamura

Hubungan Bintik Matahari & Bumi
Tanggal 1 September 1859, astronom amatir Richard Carrington melakukan rutinitas pengamatan Matahari. Ia melakukan proyeksi Matahari dengan teleskopnya dan mencatat bentuk dan posisi bintik Matahari. Dari hasil pengamatannya inilah ia menyimpulkan kalau di awal siklus yang baru, bintik matahari terbentuk pada jarak yang jauh dari ekuator Matahari, dan di kemudian hari bintik tersebut terbentuk di lintang lebih rendah.

Richard Carrington juga menemukan perbedaan rotasi Matahari di ekuator dan kutub. Matahari akan berotasi selama 25,38 hari di ekuator sedangkan di kutub, rotasinya 36 hari.

Pada hari itu Richard Carrington melihat dua bintik matahari yang sangat terang yang tiba-tiba muncul dan kemudian menghilang beberapa menit kemudian. Selain Carrington, di tempat terpisah, Richard Hodgson juga melihat fenomena yang sama. Delapan belas jam kemudian, badai geomagnetik menghantam Bumi, dan pada tanggal 2 September 1859, tirai warna warni, aurora tampak di seluruh dunia dan mengacaukan sistem telegraf.

Perpanjangan aktivitas minimum Matahari pertama kali ditemukan oleh astronom Jerman Gustav Sporer.  Ketiadaan bintik hitam dalam jangka waktu 90 tahun yang terjadi dari tahun 1420 sampai 1550, atau yang dikenal dengan nama Sporer Minimum.

Minimum Maunder. Perpanjangan siklus minimum yang merentang sepanjang 400 tahun, Kredit: Robert A. Rohde
Minimum Maunder. Perpanjangan siklus minimum yang merentang dari tahun 1645 – 1715, Kredit: Robert A. Rohde

Selain itu, ia juga yang pertama mengenali minimnya bintik hitam atau perpanjangan siklus minimum Matahari dari tahun 1645 sampai dengan 1715. Penemuan inilah yang kemudian menarik perhatian Edward Maunder. Penelitian yang dilakukan Maunder menunjukan dalam selang waktu 1645 – 1715, aktivitas matahari sangat minim. Baru di tahun 1976, Jack Eddy dari High Altitude Observatory di Boulder, Colorado menemukan hubungan antara perpanjangan siklus minimum tersebut dengan zaman es kecil atau musim salju yang sangat ekstrim yang melanda Eropa.

Hubungan antara aktivitas matahari yang minim dengan iklim di Bumi yang sangat ekstrim kemudian dikenal sebagai Minimum Maunder. Dan ternyata ditemukan juga bahwa di saat terjadi Minim Sporer, temperatur di Bumi juga lebih rendah dari temperatur rata-rata.

Ditulis oleh

Avivah Yamani

Avivah Yamani

Tukang cerita astronomi keliling a.k.a komunikator astronomi yang dulu pernah sibuk menguji kestabilan planet-planet di bintang lain. Sehari-hari menuangkan kisah alam semesta lewat tulisan dan audio sambil bermain game dan sesekali menulis makalah ilmiah terkait astronomi & komunikasi sains.

Avivah juga bekerja sebagai Project Director 365 Days Of Astronomy di Planetary Science Institute dan dipercaya IAU sebagai IAU OAO National Outreach Coordinator untuk Indonesia.

Tulis komentar dan diskusi...