LEAP: Menjelajahi Antariksa: Apa Warna Sesungguhnya Matahari?

Artikel Pemenang 1 Lomba Esai Artikel Astronomi Populer (LEAP) LS
Penulis: Paramitha Retno Probowening (Bandung, Jawa Barat)

Semua manusia yang tinggal di Bumi ini pastinya mengenal Matahari. Matahari selalu hadir dalam keseharian dan terasa begitu dekat dengan kita, meskipun sebenarnya tidak bisa dikatakan dekat juga karena jarak rata-rata Matahari-Bumi yang mencapai 150 juta km. Meskipun Matahari merupakan benda langit yang dekat dengan keseharian makhluk yang tinggal di Bumi, apakah kita sudah mengenalnya dengan baik?

Sebagai manusia, pengetahuan kita tentang antariksa dan benda-benda langit memang terbatas. Padahal antariksa merupakan objek yang sangat menarik untuk dijelajahi. Banyak pertanyaan yang cukup membingungkan untuk dijawab karena mengandung paradoks, salah satunya adalah pertanyaan tentang warna matahari.  Jika ditanya, sebagian besar orang pasti akan menjawab bahwa Matahari berwarna kuning atau jingga. Benarkah itu? Namun, mengapa terkadang Matahari  terlihat kuning, terkadang jingga, atau bahkan merah? Apa warna sesungguhnya Matahari?

Terlepas dari penampakan yang kita lihat tiap hari, Matahari merupakan salah satu bintang yang digolongkan sebagai yellow dwarf atau katai kuning.  Hal ini menjadi benar-benar membingungkan jika dibandingkan dengan warna cahaya yang dipancarkannya. Kita semua pernah belajar, bahkan sejak di tingkat Sekolah Dasar bahwa Matahari merupakan salah satu sumber cahaya polikromatik. Cahaya polikromatik merupakan cahaya putih yang terdiri atas tujuh spektrum warna, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Warna tersebut diurutkan dari yang memiliki panjang gelombang terbesar (merah) hingga panjang gelombang terkecil (ungu). Hal yang menjadi pertanyaan, bagaimana bisa Matahari yang berwarna kuning memancarkan cahaya yang polikromatik? Hal ini menjadi pertanyaan besar yang cukup membuat penasaran tentang warna Matahari yang sesungguhnya, bukan?

Saat terbit dan akan tenggelam, Matahari terlihat kuning, jingga, bahkan merah. Lain halnya ketika tengah hari, yaitu sekitar jam 12. Ketika itu Matahari terlihat sangat menyilaukan dan warnanya lebih ke kuning pucat, tidak seperti ketika terbit. Oleh sebab itu, wajar saja jika kita berpendapat bahwa Matahari berwana kuning atau jingga karena penampakan matahari yang biasa kita lihat memang di kisaran warna itu. Matahari dapat terlihat jelas dan tidak merusak penglihatan ketika posisinya “rendah”, yaitu ketika hendak terbit dan akan tenggelam. Hal ini karena posisi Matahari “tinggi” di siang hari terlalu menyilaukan untuk dilihat dengan mata telanjang. Mengapa warna matahari terlihat berbeda bahkan dalam selang waktu satu hari saja? Jadi sebenarnya Matahari berwarna kuning-jingga seperti yang kita lihat di pagi dan sore hari atau kuning pucat cenderung putih seperti yang kita lihat di siang hari?

Ternyata atmosferlah yang berperan besar sebagai penyebab dari perbedaan warna tersebut. Atmosfer bumi berlaku seperti filter (penyaring) spektrum warna cahaya tampak. Molekul udara pada atmosfer menghamburkan cahaya dengan spektrum warna yang memiliki panjang gelombang pendek, yaitu biru dan membuatnya terpantul di sekitar langit sehingga langit tampak berwarna biru. Spektrum cahaya bergelombang pendek (biru) telah dihamburkan oleh atmosfer sehingga menyisakan spektrum cahaya dengan gelombang yang lebih panjang, yaitu kuning-merah.[1] Spektrum cahaya yang tersisa inilah yang menyebabkan Matahari terlihat berwarna kuning. Tak hanya karena peristiwa hamburan cahaya, latar yang berupa langit biru juga merupakan penyebab dari Matahari terlihat kuning. Warna kuning merupakan komplemen dari biru. Hal ini dapat diamati melalui diagram kromatik. Pada diagram kromatik, lokus kuning secara diametrikal berlawanan dengan lokus biru. Ketika kita mengambil cahaya biru dari cahaya putih, maka kita akan mendapatkan warna kuning sebagai sisanya sehingga dapat dikatakan Matahari tampak kuning karena langit berwarna biru.[2]

Ketika mendekati horizon (ketika terbit dan tenggelam), cahaya matahari melewati atmosfer dengan jarak yang lebih panjang atau jauh. Debu, asap, dan partikel lain menghamburkan banyak sinar matahari sehingga meninggalkan warna kuning atau jingga. Lain halnya ketika tengah hari, sinar matahari menempuh jarak terpendek melalui atmosfer. Ketika Matahari berada di posisi ini, sinar matahari melewati lapisan udara yang lebih sedikit. Sedikit lapisan udara berarti lebih sedikit pula penyaringan warna yang terjadi. Cahaya terlihat putih karena semua spektrum warna dipantulkan hingga mencapai mata kita. Oleh sebab itu, Matahari pada siang hari terlihat kuning atau lebih pucat dibandingkan ketika pagi atau sore hari.

Tetapi, lain ceritanya jika kita melihat Matahari tanpa melalui atmosfer, misalnya di stasiun antariksa. Percaya atau tidak, Matahari yang diamati tanpa melalui atmosfer bumi akan terlihat berwarna putih. Hal ini terjadi karena tidak ada atmosfer bumi yang menyaring cahaya putih yang dipancarkan Matahari. Foto di bawah ini sebagai buktinya.

Sekarang kita tahu bahwa atmosfer bumi lah yang membuat Matahari lebih terlihat lebih kuning daripada warna sebenarnya, yaitu putih. Untuk melihatnya, kita tidak perlu jauh-jauh pergi ke ruang angkasa. Kita dapat melihatnya melalui tempat yang tinggi, misalnya di puncak gunung atau ketika berada di dalam pesawat terbang. Dengan demikian, Matahari yang akan terlihat tidak begitu kuning dan lebih tampak putih daripada ketika kita melihatnya pada ketinggian di atas permukaan laut.

Kita telah membahas tentang warna matahari berdasarkan apa yang kita biasa lihat dari Bumi. Inilah saatnya bagi kita menjelajah antariksa untuk meninjau Matahari dari luar atmosfer bumi. Matahari merupakan salah satu dari sekian banyak bintang yang ada di alam semesta ini. Meskipun tampak di siang hari, Matahari juga termasuk bintang karena ia memancarkan cahayanya sendiri. Bintang yang ada di alam semesta ini banyak sekali jumlahnya. Bahkan dengan teknologi yang canggih sekarang ini, kita belum bisa memastikan berapa tepatnya jumlah bintang. Bintang yang jumlahnya sangat banyak tersebut memiliki ciri khasnya masing-masing. Oleh sebab itu, dibuatlah pengelompokan kelas bintang.

Sebelum kita membahas mengenai pengelompokan bintang, perlu untuk kita pahami terlebih dahulu bahwa suhu benda yang memancarkan radiasi dapat diamati dari warna yang terpancar. Sebagai contoh, api yang berwarna biru suhunya lebih tinggi dibandingkan dengan api yang berwarna merah atau jingga, begitu pula dengan bintang. Semakin tinggi suhunya, warnanya akan semakin biru atau bahkan putih.

Sistem pengelompokan bintang yang biasa digunakan merupakan kombinasi dari dua klasifikasi, yaitu sistem Harvard yang berdasarkan suhu permukaan bintang dan sistem MK yang berdasarkan luminositas bintang. Luminositas bintang adalah jumlah cahaya dan bentuk energi radiasi lainnya yang dipancarkan oleh bintang ke segala arah tiap satuan waktu.

Sistem Harvard mengelompokkan bintang berdasarkan suhu permukaannya menggunakan huruf yang tidak diurutkan secara alfabetis. Urutan bintang dari yang paling panas hingga yang paling dingin yaitu O, B, A, F, G, K, M. Setelah huruf-huruf tersebut, ditambahkan pula angka 0-9 yang menunjukkan subtipe. Semakin besar angka, semakin  dingin bintang tersebut. Di belakang angka tersebut disertai pengelompokan bintang berdasarkan sistem MK menggunakan angka Romawi yang menunjukkan skala luminositas yaitu I untuk maharaksasa (super giants), II untuk raksasa terang (bright giants), III untuk raksasa normal (normal giants), IV untuk sub raksasa (sub giants), dan V untuk deret utama atau katai (dwarft).

Berdasarkan sistem pengelompokan tersebut Matahari memiliki nama G2V. Artinya Matahari merupakan kelas G yang suhunya bisa dikatakan panas bila dibandingkan dengan bintang tipe G lainnya karena termasuk kelas 2 dengan suhu permukaan sekitar 5.800 K.[3] Dari skala luminositasnya, Matahari masuk ke kelas V, yaitu bintang deret utama atau katai. Warna untuk masing-masing kelas bintang dapat kita amati melalui tabel di atas. Baris pada tabel tersebut sudah diwarnai sesuai dengan warna bintang yang sesungguhnya. Pada uraian sebelumnya, kita telah mengatakan bahwa Matahari berwarna putih. Namun jika kita membandingkannya dengan bintang yang lain, ternyata Matahari yang termasuk kelas G ini tidak benar-benar putih.

Untuk lebih jelasnya, berikut ini merupakan tabel yang dapat menjelaskan warna dari berbagai tipe bintang dengan menggunakan RGB yang lebih familiar bagi kita.

Berikut ini merupakan tabel warna dari berbagai bintang, termasuk Matahari (Sun).

Setelah melihat tabel-tabel tersebut, dapat dilihat bahwa Matahari sesungguhnya berwana putih meskipun tidak terlihat begitu putih bila dibandingkan dengan bintang yang lainnya. Pemberian istilah katai kuning atau yellow dwarf tidak tepat karena bintang tipe G sebenarnya termasuk dalam rentang warna putih[4]. Sekali lagi, jika Matahari sesungguhnya berwarna putih, mengapa dikatakan sebagai bintang yang berwarna kuning? Jika pada uraian di atas dikatakan bahwa pemberian istilah katai kuning sebenarnya tidak tepat, maka kita perlu mengkaji ulang atas dasar penggunaan warna kuning pada istilah tersebut. Tabel di bawah ini dapat kita gunakan sebagai referensi menjawab pertanyaan tersebut.

Pada tabel di atas terdapat empat kolom, yaitu kelas bintang, suhu bintang, “label warna” relatif-Vega, dan kromatisitas. Kolom suhu bintang menguraikan suhu dari bintang yang menjadi acuan untuk menentukan kelas bintang. Jelas bahwa Matahari termasuk kelas G. Label warna relatif-Vega (Vega-relative ”color label”) adalah warna relatif bintang jika Vega (A0V), sebagai bintang yang umumnya dianggap bintang kebiruan digunakan sebagai standar warna putih. Terdapat perbedaan warna yang tercantum pada kolom sebelahnya, yaitu kolom kromatisitas. Kromatisitas adalah kualitas warna yang tanpa pengaruh dari kecerahan. Kromatisitas ini dapat bervariasi secara signifikan dalam kelasnya.

Perbedaan warna yang tercantum pada dua kolom terakhir pada tabel tersebut terlihat jelas. Dapat kita amati bahwa penamaan Matahari sebagai bintang yang berwarna kuning (katai kuning) sesungguhnya merupakan perbandingan warna terhadap bintang Vega, bukan kromatisitas atau warna sesungguhnya Agar lebih mudah dipahami, kita dapat membuat perumpamaan melalui gambar berikut ini.

Lampu 3500 K tampak lebih putih bila dibandingkan dengan lampu 2700 K, namun tampak lebih kuning jika dibandingkan lampu 5500 K. Warna suatu benda dapat dikatakan relatif terhadap warna benda lainnya. Hal ini juga berlaku pada bintang. Dengan bintang Vega sebagai acuannya, Matahari dikatakan berwarna kuning, atau dapat pula dikatakan bahwa Matahari tampak lebih kuning daripada Vega. Jadi, kita tidak perlu lagi terkecoh oleh kata kuning pada istilah katai kuning.

Warna bintang yang sesungguhnya ditunjukkan pada kolom kromatisitas. Pada kolom tersebut, dituliskan bahwa bintang tipe G berwarna putih kekuningan. Artinya bintang tipe G dapat bervariasi warnanya mulai dari putih, putih kekuningan, hingga kuning. Kromatisitas dapat bervariasi sesuai dengan subtipe bintang, misalnya Matahari yang termasuk G2 adalah putih, sementara G5 berwarna kuning. Untuk lebih jelasnya, kita dapat melihat kembali tabel warna bintang. Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya, semakin besar angka subtipe maka semakin rendah suhu bintang. Jika Matahari lebih dingin, maka ia akan terlihat merah, seperti Antares dan Betelgeuse. Atau jika Matahari lebih panas, maka akan terlihat biru seperti bintang Rigel. Banyak bintang yang lebih biru daripada Matahari dan banyak juga yang lebih merah. Tapi, warna sesungguhnya Matahari yaitu hampir putih sempurna dan lebih berwarna kuning daripada biru.

Bagi orang awam, bahkan para ilmuwan pun masih sulit untuk mengakui bahwa Matahari yang biasa dilihat setiap hari sebenarnya berwarna putih. Jadi bahkan kadang-kadang mereka memberi warna  pada gambar Matahari yang sebenarnya berwarna putih agar sesuai dengan apa yang kita harapkan.[5] Berikut adalah gambar dari Matahari yang telah “diwarnai” oleh para ilmuwan sehingga tampak kuning-jingga.

Berdasarkan uraian di atas, dapat kita simpulkan bahwa Matahari sesungguhnya berwarna putih. Matahari terlihat kuning pucat, jingga, atau bahkan merah karena langit berwarna biru akibat hamburan yang disebabkan oleh atmosfer. Matahari terlihat putih jika kita tidak mengamatinya melalui atmosfer. Meskipun warna sesungguhnya putih, ia disebut sebagai bintang katai kuning. Namun bukan berarti warna Matahari adalah kuning, kuning yang digunakan dalam penamaan ini merupakan warna relatif yang menggunakan bintang Vega sebagai acuannya.

Demikian pertanyaan tentang warna Matahari yang banyak melibatkan paradoks akhirnya terjawab dengan membandingkan antara yang kita lihat, berbagai peristiwa yang sebenarnya terjadi, serta asal-muasal atau dasar dari peristiwa tersebut, terutama tentang penamaan atau pemberian istilah. Hal ini sangat penting karena dapat menimbulkan miskonsepsi jika kita langsung menelannya mentah-mentah dan tidak kita telaah terlebih dahulu. Menelusuri tentang warna Matahari yang sesungguhnya telah membawa kita mengembara melintasi atmosfer bumi. Kita harus berterimakasih kepada para ilmuwan karena berkat usahanya kita dapat menikmati kemajuan teknologi yang menyediakan berbagai fasilitas bagi kita untuk mengetahui antariksa dan berbagai peristiwa yang terjadi di sana tanpa harus benar-benar mejelajahinya.

Referensi

[1] David Kessel, Ph.D., Professor Wayne State University, Detroit diakses melalui physlink.com tanggal 16 November 2016.
[2] Wilk, S. R. 2009. The Yellow Sun Paradox. Optics and Photonics News: 12–13.
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_classification, diakses tanggal 19 November 2016.
[4] http://www.sabrizain.org/startrek/Astrometrics/Yellow_Dwarf.html diakses tanggal 19 November 2016.
[5] solar-center.stanford.edu, diakses pada 10 November 2016.