Energi Cahaya Matahari yang Kamu Lihat Hari Ini Dihasilkan Sekitar 170.000 Tahun Lalu

Cahaya Matahari memang butuh 8 menit 20 detik untuk tiba di Bumi, tapi energinya berasal dari ratusan ribu tahun lalu. Kredit: NASA

InfoAstronomy - Pada pagi yang cerah atau siang yang terik, cahaya Matahari yang mencapai matamu sebenarnya bukan cahaya yang dipancarkan saat itu juga. Cahaya tersebut berasal dari lebih dari delapan menit yang lalu dan baru menyelesaikan bagian paling singkat dari sebuah perjalanan yang luar biasa panjang.

Matahari berjarak rata-rata sekitar 149,6 juta kilometer dari Bumi. Dengan kecepatan cahaya yang mencapai hampir 300.000 kilometer per detik, itu artinya cahaya Matahari membutuhkan sekitar 8 menit 20 detik untuk menempuh perjalanan menuju Bumi.

Itu berarti, Matahari yang kamu lihat bukanlah Matahari saat ini, melainkan Matahari lebih dari delapan menit yang lalu. Jika Matahari tiba-tiba padam, kita baru akan mengetahuinya sekitar delapan menit kemudian. Inilah yang dimaksud cahaya Matahari berasal dari masa lalu.

Namun, delapan menit lebih sedikit itu hanyalah bab terakhir dari kisah yang sesungguhnya.

Perjalanan energi cahaya Matahari dimulai jauh di dalam inti Matahari, pada suhu sekitar 15 juta derajat Celsius. Dengan suhu setinggi itu, ditambah tekanan yang begitu tinggi, di sanalah inti-inti hidrogen melebur menjadi helium melalui reaksi fusi nuklir dan menghasilkan energi dalam bentuk radiasi gamma. Namun, foton itu tidak langsung melesat ke luar Matahari.

Ketika baru terbentuk di inti Matahari, di depan foton terbentang zona radiasi, lapisan yang membentang dari sekitar seperempat hingga hampir tiga perempat radius Matahari. Di wilayah ini, materi Matahari masih sangat rapat sehingga foton hampir tidak pernah bisa bergerak bebas. Baru menempuh jarak rata-rata hanya sekitar satu milimeter, foton sudah diserap oleh elektron atau ion plasma. Energi yang diserap itu kemudian dipancarkan kembali sebagai foton baru yang bergerak ke arah acak. Belum jauh foton bergerak lagi, proses yang sama terulang lagi. Dan lagi.

Karena itulah energi bergerak sangat lambat. Berdasarkan perhitungan Robert Mitalas dan Kenneth Sills (1992), energi diperkirakan memerlukan sekitar 170.000 tahun untuk melintasi zona radiasi. Bergantung pada model interior Matahari yang digunakan, estimasinya dapat berkisar dari puluhan ribu hingga ratusan ribu tahun.

Ilustrasi lapisan-lapisan pada Matahari. Kredit: ESA

Begitu energi cahaya ini mencapai zona konveksi, kondisinya berubah lagi. Plasma panas mulai naik menuju permukaan sambil membawa energi, lalu mendingin dan tenggelam kembali. Dibandingkan perjalanan sebelumnya, tahap ini berlangsung sangat cepat. Energi dalam bentuk arus konveksi plasma hanya memerlukan waktu sekitar satu minggu untuk melewati seluruh zona konveksi.

Akhirnya energi tiba di fotosfer, lapisan yang dikenal sebagai permukaan tampak Matahari oleh para ilmuwan karena merupakan lapisan terluarnya. Lapisan ini hanya setebal sekitar 500 kilometer dengan suhu sekitar 5.800 Kelvin. Di sinilah foton cahaya tampak akhirnya dipancarkan bebas ke ruang angkasa, memulai perjalanan 8 menit 20 detik melintasi ruang hampa hingga mencapai Bumi.

Dari perjalanan energi cahaya Matahari dari inti hingga ke Bumi ini, ada satu hal yang sering disederhanakan dalam penjelasan populer sehingga menjadi menyesatkan. Banyak yang kerap mengatakan bahwa foton yang kita lihat hari ini telah mengembara selama ratusan ribu tahun. Sebenarnya tidak demikian.

Foton tidak memiliki "riwayat hidup" sepanjang perjalanan itu. Setiap kali diserap plasma, foton tersebut berhenti eksis. Ketika energi dipancarkan kembali, yang muncul adalah foton yang baru, bukan foton yang tadinya diserap, dengan arah gerak yang baru pula. Siklus penyerapan dan pemancaran ulang ini diperkirakan dapat terjadi hingga sekitar 10²⁵ kali sebelum energi akhirnya mencapai permukaan Matahari. Jadi, yang bertahan selama ratusan ribu tahun bukanlah fotonnya, melainkan energinya.

Selama proses itu, sifat radiasinya pun ikut berubah. Di dekat inti yang sangat panas, radiasi didominasi sinar gamma. Semakin mendekati permukaan yang suhunya lebih rendah, spektrum radiasi berubah mengikuti suhu plasma setempat hingga didominasi cahaya tampak. Perubahan ini bukan karena satu foton terus kehilangan energi sedikit demi sedikit, melainkan karena radiasi di setiap lapisan selalu menyesuaikan diri dengan suhu plasma di sekitarnya.

Jadi, cahaya Matahari yang menghangatkan wajahmu pagi ini atau yang kamu hindari pada siang hari memang hanya membutuhkan 8 menit 20 detik untuk mencapai Bumi. Namun energi yang dibawanya telah memulai perjalanannya di inti Matahari sekitar 170.000 tahun yang lalu, bahkan mungkin jauh lebih lama. Setiap sinar Matahari yang kita terima hari ini adalah hasil dari proses yang telah berlangsung jauh sebelum manusia modern muncul di Bumi.

Sumber & Referensi:

• Alissandrakis, C. E. (2020). Structure of the solar atmosphere: A radio perspective. Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 7, Article 574460.
• Asplund, M., Amarsi, A. M., & Grevesse, N. (2021). The chemical make-up of the Sun: A 2020 vision. Astronomy & Astrophysics, 653, A141.
• Carroll, B. W., & Ostlie, D. A. (2017). An Introduction to Modern Astrophysics (2nd ed.). Cambridge.
• Christensen-Dalsgaard, J. (2021). Solar structure and evolution. Living Reviews in Solar Physics, 18(2).
• Kopp, G. (2025). Solar irradiance measurements. Living Reviews in Solar Physics, 22(1).
• Leenaarts, J. (2020). Radiation hydrodynamics in simulations of the solar atmosphere. Living Reviews in Solar Physics, 17(3).
• Mitalas, R., & Sills, K. R. (1992). On the photon diffusion time scale for the Sun. The Astrophysical Journal, 401, 759–760.
• Vardanyan, M. (2022). Special Relativity. Cambridge University Press.