Berapa Lama Cahaya Matahari Bisa Mencapai Bumi?

Info Astronomy - Kebanyakan sumber informasi akan memberi tahu kamu bahwa sinar Matahari membutuhkan waktu kurang lebih 8,3 menit untuk mencapai Bumi. Namun faktanya, itu hanyalah waktu yang dibutuhkan bagi foton untuk mencapai Bumi dari permukaan Matahari, bukan waktu di mana cahaya tersebut "dilahirkan".

Lalu, seberapa lama sebenarnya cahaya Matahari bisa mencapai Bumi kita? Artikel ini akan mencoba menjelaskannya untukmu.

Sinar cahaya Matahari dihasilkan melalui reaksi nuklir di intinya. Cahaya tersebut awalnya lahir sebagai sinar gamma yang energik. Setelah mengalami miliaran tabrakan dengan materi di dalam interior Matahari, radiasi ini akhirnya mencapai permukaan dan lolos ke ruang angkasa.

Seberapa lama waktu yang dibutuhkan bagi radiasi tersebut berjalan dari inti Matahari sampai bisa lolos ke ruang angkasa? Sebagian besar sumber informasi mengatakan bahwa butuh waktu antara 100.000 hingga 50 juta tahun. Yup, pertanyaan yang tampak sederhana seperti ini ternyata belum memiliki jawaban yang pasti.

Alasannya bisa jadi karena berkaitan dengan perhitungan apa yang digunakan oleh para astronom yang berbeda-beda dalam menentukan waktu perjalanan cahaya Matahari tersebut. Meski begitu, sebagian besar astronom sebenarnya juga tidak terlalu tertarik pada jawaban dengan akurasi tinggi, sehingga mereka cenderung tidak mau repot-repot melakukan perhitungan.

Namun, karena mungkin kamu sudah penasaran, mari kita cari tahu. Jadi, setelah foton cahaya lahir di inti Matahari, ia akan bergerak dengan kecepatan 300.000 kilometer per detik hingga bertabrakan dengan partikel-partikel bermuatan di dalam interior Matahari sehingga akan bergerak ke berbagai arah secara acak.

Karena kerapatan Matahari berbeda-beda mulai dari bagian inti hingga fotosfer, jarak yang dapat ditempuh foton juga mengalami perubahan mulai dari 0,01 cm pada inti hingga 0,3 cm di dekat permukaan Matahari.

Sekali kita mengetahui, atau mampu mengasumsikan, seberapa jauh jarak yang ditempuh foton pada interior Matahari, kita juga bisa mengetahui seberapa lama waktu yang diperlukan foton untuk melakukan perjalanan dari inti ke permukaan.

Perhitungan semacam ini dikenal sebagai Random Walk Problem. Bayangkan kamu melangkah sejumlah N, dengan masing-masing langkahnya kamu telah bergerak sejauh satu meter, jarak yang kamu tempuh dari titik awal adalah akar kuadrat dari N. Jadi, setelah melakukan perjalanan 100 langkah, kamu berarti sudah menempuh jarak 10 meter. Maka akan dibutuhkan 10.000 langkah untuk menempuh jarak 100 meter dan satu juta langkah untuk menempuh jarak sekitar satu kilometer, dan begitu seterusnya.

Namun, karena kerapatan Matahari berbeda-beda dari bagian inti ke bagian permukaan atau fotosfernya, para astronom biasanya menggambarkan interior Matahari sebagai bercangkang-cangkang, yang tiap cangkangnya memiliki perbedaan kerapatan tersebut. Perhitungan pun akan sedikit berbeda.

Kita perlu menghitung berapa langkah yang diperlukan bagi foton untuk melakukan perjalanan melalui setiap cangkang. Dalam setiap cangkang, foton tetap bergerak dengan kecepatan cahaya. Dengan mengalikan angka-angka ini, kita dapat menghitung berapa lama foton untuk melintasi setiap cangkang, dan kemudian menjumlahkan semua waktunya menjadi satu kesimpulan.

Hasilnya? Kesimpulan dari perhitungan ini mendapati angka 10.000 hingga 170.000 tahun bagi cahaya Matahari untuk bisa mencapai Bumi dari intinya.

Jadi, adalah sebuah miskonsepsi jika ada yang bilang bahwa cahaya Matahari butuh waktu hanya 8,3 menit untuk mencapai Bumi. 8,3 menit adalah waktu yang dibutuhkan cahaya dari fotosfer Matahari untuk mencapai Bumi saja.

Referensi:

Mitalas, R. and Sills, K. 1992, "On the photon diffusion time scale for the sun", The Astrophysical Journal, Vol. 401, p. 759-760.

Odenwald, S. F. 2004 - "How old is sunlight?" A classroom activity on the random walk problem. http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/MathDocs/sunlight.html