Matahari: Bintang di pusat sistem suria

Matahari dan lapan buah planet membentuk Sistem Suria. Matahari mempunyai garis pusatnya berukuran 1,391,980 kilometer atau 109 kali ganda Bumi dengan suhu permukaan 5,500 °C dan suhu teras 15 juta °C. Matahari dikelaskan sebagai bintang kerdil jenis G. Cahaya dari matahari memakan masa 8 minit dan 20 saat untuk sampai ke Bumi dan cahaya yang terang ini boleh mengakibatkan sesiapa yang memandang terus kepada matahari menjadi buta.

Matahari

Data pemerhatian
Jarak purata dari Bumi	7011149600000000000♠1.496×108 km 8 min 19 s pada kelajuan cahaya
Kecerahan visual (V)	−26.74
Magnitud mutlak	4.83
Pengelasan spektrum	G2V
Metallicity	Z = 0.0122
Saiz bersudut	31.6′ – 32.7′
Adjektif	suria
Ciri-ciri orbit
Jarak purata dari pusat Galaksi Bima Sakti	~7020250000000000000♠2.5×1017 km 7004260000000000000♠26000 tahun cahaya
Tempoh masa galaksi	(2.25–2.50)×108 a
Halaju	~7005220000000000000♠220 km/s (orbit di sekeliling pusat galaksy) ~7004200000000000000♠20 km/s (relatif kepada purata halaju bintang-bintang lain dalam dalam kelompok bintang) ~7005370000000000000♠370 km/s (relatif kepada sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik)
Ciri-ciri fizikal
Diameter purata	7009139200000000000♠1.392×106 km 109 × Bumi
Jejari khatulistiwa	7008695500000000000♠6.955×105 km 109 × Bumi
Lilitan khatulistiwa	7009437900000000000♠4.379×106 km 109 × Bumi
Kepesekan	6994900000000000000♠9×10−6
Luas permukaan	7018608770000000000♠6.0877×1012 km2 7004119900000000000♠11990 × Bumi
Isipadu	7027141200000000000♠1.412×1018 km3 7006130000000000000♠1300000 × Bumi
Jisim	7030198910000000000♠1.9891×1030 kg 7005333000000000000♠333000 × Bumi
Ketumpatan purata	7003140800000000000♠1.408×103 kg/m3
Ketumpatan	Tengah (model): 7005162200000000000♠1.622×105 kg/m3 Fotosfera bawah: 6996200000000000000♠2×10−4 kg/m3 Kromosfera bawah: 6994499999999999999♠5×10−6 kg/m3 Korona (purata): 6988100000000000000♠1×10−12 kg/m3
Graviti permukaan khatulistiwa	7002274000000000000♠274.0 m/s2 7001279400000000000♠27.94 g 28 × Bumi
Halaju lepas (dari permukaan)	7005617700000000000♠617.7 km/s 55 × Bumi
Suhu	Pusat (dimodelkan): ~7007157000000000000♠1.57×107 K Fotosfera (berkesan): 7003577800000000000♠5778 K Korona: ~7006500000000000000♠5×106 K
Kekilauan (Lsol)	7026384600000000000♠3.846×1026 W ~7028375000000000000♠3.75×1028 lm ~7001980000000000000♠98 lm/W keberkesanan
Keamatan purata (Isol)	7007200900000000000♠2.009×107 W·m−2·sr−1
Ciri-ciri putaran
Kecondongan	7.25° (pada ekliptik) 67.23° (pada satah galaksi)
Jarak hamal kutub Utara	286.13° 19j 4min 30s
Keserongan kutub Utara	+63.87° 63°52' Utara
Tempoh masa putaran ikut bintang (di khatulistiwa)	25.05 hari
(di latitud 16°)	25.38 hari 25h 9j 7min 12s
(di kutub)	34.4 hari
Halaju putaran (di khatulistiwa)	7003199694444444444♠7.189×103 km/j
Kandungan fotosfera (berdasarkan jisim)
Hidrogen	73.46%
Helium	24.85%
Oksigen	0.77%
Karbon	0.29%
Besi	0.16%
Neon	0.12%
Nitrogen	0.09%
Silikon	0.07%
Magnesium	0.05%
Sulfur	0.04%
Kotak ini: lihat bincang sunting

Matahari merupakan satu bebola plasma hampir sempurna dengan jisim sekitar 2 x 10³⁰ kg atau 330,000 kali jisim bumi. Untuk terus bersinar, matahari yang terdiri daripada gas panas menukarkan unsur hidrogen kepada helium melalui tindak balas lakuran nuklear pada kadar 600 juta tan, dengan itu kehilangan empat juta tan jisim setiap saat. Matahari dipercayai terbentuk pada 4.6 bilion tahun lalu akibat runtuhan graviti jisim dalam lingkungan sesebuah awan molekul. Kepadatan jisim matahari adalah 1.41 kali lebih padat berbanding jisim air. Jumlah tenaga matahari yang sampai ke permukaan bumi dikenali sebagai pemalar suria yang menyamai 1.37 kilowatt per meter persegi setiap saat.

Matahari berputar selama 25.04 hari bumi setiap putaran dan mempunyai graviti 27.9 kali lebih kuat daripada graviti bumi. Terdapat julangan gas teramat panas yang boleh menjangkau sehingga sejauh 100,000 kilometer ke angkasa. Marakan matahari ini boleh mengganggu gelombang komunikasi seperti radio, televisyen dan radar di bumi dan mampu merosakkan satelit atau stesen angkasa yang tidak dilindungi. Matahari juga menghasilkan gelombang-gelombang radio, ultraungu, sinar inframerah, sinar-X, dan angin suria yang merebak ke seluruh Sistem Suria.

Bumi dilindungi daripada angin suria oleh medan magnetnya, sementara lapisan ozon pula melindungi bumi daripada sinaran ultraungu dan inframerah. Terdapat tompokan hitam yang wujud dari semasa ke semasa pada matahari yang disebabkan oleh perbezaan suhu di permukaan matahari, tompokan ini menandakan kawasan yang kurang panas berbanding kawasan lain dan mencecah keluasan melebihi saiz bumi. Kadang-kala peredaran bulan mengelilingi bumi menghalang sinaran matahari daripada sampai ke bumi, lantas mengakibatkan kejadian gerhana matahari berlaku.

Perkataan "matahari" ialah kata majmuk dirangkaikan daripada kata-kata dasar "mata" dan "hari". Perangkaian ini tinggalan mengikuti kelaziman kata majmuk dalam bahasa Belanda yang turut sebegitu semasa bahasa Melayu mula giat dirumikan di Hindia Timur Belanda, paling awalnya dalam Kitab Logat Melajoe karangan Charles Adriaan van Ophuijsen pada tahun 1901. Perkataan "suria" diserap daripada Sanskrit: सूर्यcode: sa is deprecated surya yang sama maksudnya atau dewanya dalam anutan Hindu.

 

Struktur Matahari mengandungi lapisan berikut:

• Teras – kira-kira 20-25% radius Matahari, di mana suhu (tenaga) dan tekanan mencukupi untuk terjadinya pelakuran nuklear. Hidrogen melakur dengan helium(yang tidak boleh disatu pada masa ini dalam kehidupan Matahari). Proses pelakuran membebaskan tenaga, dan helium secara beransur-ansur berkumpul untuk membentuk inti dalam helium dalam teras itu sendiri.
• Zon radiasi – Perolakan tidak boleh berlaku sehingga lebih dekat permukaan Matahari. Oleh itu, antara 20-25% radius, dan 70% radius, terdapat "zon radiasi" di mana pemindahan tenaga berlaku melalui radiasi (foton) dan bukannya oleh perolakan.
• Tachocline – rantau sempadan antara zon radiatif dan perolakan.
• Zon perolakan – Antara kira-kira 70% radius Matahari dan titik yang dekat dengan permukaan yang kelihatan, Matahari adalah sejuk dan cukup meresap untuk perolakan berlaku, dan ini menjadi cara utama perpindahan panas keluar, sama dengan sel cuaca yang terbentuk di atmosfera Bumi .
• Fotosfera – bahagian terdalam Matahari yang dapat kita saksikan secara langsung dengan cahaya yang kelihatan. Kerana Matahari adalah objek gas, ia tidak mempunyai permukaan yang jelas; bahagian yang kelihatannya biasanya dibahagikan kepada 'fotosfera' dan 'atmosfera'.
• Atmosfera – 'halo' gas yang mengelilingi Matahari, yang terdiri daripada kromosfera, kawasan peralihan suria, korona dan heliosfera. Ini dapat dilihat apabila bahagian utama Matahari tersembunyi, contohnya, semasa gerhana matahari.

Teras

Jejari teras matahari dikira dengan nilai kira-kira 20–25% jejari matahari. Kepadatannya mencapai 150 g/cm³ (sekitar 150 kali ganda kepadatan air) dengan suhu menghampiri 15.7 juta K. Sebaliknya, suhu permukaan matahari ialah kira-kira 5,800 K. Analisis terkini berdasarkan maklumat daripada Solar and Heliospheric Observatory menunjukkan kadar putaran yang lebih tinggi di bahagian teras berbanding dengan seluruh zon sinaran. Sepanjang tempoh hidup matahari, tenaga dihasilkan oleh pelakuran nuklear melalui suatu tahap yang disebut rantai p–p (proton–proton); proses ini mengubah hidrogen menjadi helium. Hanya 0.8% tenaga matahari yang berasal daripada kitaran CNO.

Zon sinaran

Pada kedalaman kira-kira 0.7 kali jejari matahari ke kawasan teras, sinaran terma ialah cara utama pemindahan tenaga di kawasan ini. Suhu di zon radiasi menurun dari kira-kira 7 juta ke 2 juta K apabila menjauhi kawasan teras. Julat suhu ini kurang daripada nilai selang adiabatik sehingga tidak dapat menciptakan aruhan. Tenaga dipindahkan oleh sinaran ion hidrogen dan helium yang memancarkan foton, yang hanya bergerak sedikit sebelum diserap kembali oleh ion-ion lain. Kepadatan bahan zon sinaran turun seratus kali ganda (dari 20 g/cm³ ke 0.2 g/cm³) dari 0.25 jejari matahari ke bahagian atas zon sinaran.

Zon aruhan

Dari permukaan matahari ke kedalaman kira-kira 200,000 km (70% jejari matahari dari pusat), suhu zon aruhan adalah lebih rendah daripada di zon sinaran dan atom yang lebih berat tidak sepenuhnya terion. Akibatnya, pengangkutan haba sinaran adalah kurang berkesan. Kepadatan gas-gas ini sangat rendah untuk membolehkan arus aruhan. Bahan yang dipanaskan di takoklin memanas dan mengembang sehingga kepadatan berkurang, membolehkan bahan tersebut naik. Kesannya, aruhan termal berkembang ketika sel panas mengangkut kebanyakan haba ke luar sehingga fotosfera matahari. Setelah bahan tersebut menyejuk di fotosfera, kepadatan bahan meningkat lalu tenggelam ke dasar zon aruhan. Di situ, bahan memanfaatkan haba dari kawasan atas zon sinaran dan kitaran ini berulang. Di fotosfera, suhu menurun mencecah 5,700 K dan kepadatannya turun sehingga 0.2 g/m³ (sekitar 1/6,000 kepadatan udara di permukaan laut).

Fotosfera

Permukaan matahari tampak, fotosfera ialah lapisan yang di bawahnya matahari menjadi legap terhadap cahaya tampak. Di atas fotosfera, sinar matahari yang tampak bebas menyinar ke angkasa dan tenaga terlepas sepenuhnya dari matahari. Perubahan kelegapan adalah disebabkan oleh berkurangnya jumlah H^- yang mudah menyerap cahaya tampak. Sebalinya, cahaya tampak yang dilihat oleh pandangan mata dihasilkan dalam bentuk elektron dan bertindak balas dengan atom hidrogen untuk menghasilkan ion H^-.

Kapal angkasa yang pertama kali mendekati orbit matahari dengan jayanya ialah Pioneer 4. Pioneer 4 yang dilancarkan pada 3 Mac 1959 oleh pihak Amerika Syarikat menjadi perintis dalam bidang penjelajahan matahari. Kejayaan tersebut diikuti oleh pelancaran siri Pioneer 5 ke Pioneer 9 pada tahun 1959 hingga 1968 yang bertujuan untuk mempelajari tentang matahari. Pada 26 Mei 1973, stesen luar angkasa Amerika bernama Skylab dilancarkan dengan membawa 3 orang angkasawan, dan membawa Apollo Telescope Mount (ATM) yang digunakan untuk mengambil lebih daripada 150 ribu gambar matahari.

Sebuah lagi kapal angkasa, Helios I berjaya mengorbit sehingga mencapai jarak 47 juta kilometer dari matahari (memasuki orbit Utarid) dan dilancarkan untuk mengumpulkan data-data mengenai matahari. Helios I terus berputar untuk memastikan seluruh kapal angkasa mendapat jumlah haba yang sama dari matahari. Kapal angkasa kerjasama pihak Amerika Serikat dan Jerman ini beroperasi sejak 10 Disember 1974 hingga akhir 1982. Helios II dilancarkan pada 16 Januari 1976 dan mencapai jarak 43 juta kilometer dari matahari, dan tamat menjalankan misi pada April 1976, tetapi dibiarkan berada di orbit.

Solar Maximum Mission (SMM) direka untuk melakukan pemerhatian terhadap matahari, terutamanya tompok dan api matahari ketika matahari berada dalam tempoh aktiviti puncak, dan dilancarkan oleh pihak Amerika Syarikat pada 14 Februari 1980. Selama perjalanannya, SMM pernah mengalami kerosakan, tetapi dapat diperbaiki oleh kru pesawat ulang alik Challenger. SMM terus berada di orbit Bumi selama dan mengumpulkan data hingga 24 November 1989 lalu terbakar ketika masuk kembali ke atmosfera Bumi pada 2 Desember 1989.

Pada 12 Disember 1995, kapal angkasa Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) yang dibangunkan oleh pihak Pentadbiran Aeronautik dan Angkasa Kebangsaan (NASA) bersama dengan Agensi Angkasa Eropah (ESA) pula dilancarkan. SOHO dilancarkan untuk mengumpul maklumat tentang struktur dalaman dan proses fizikal matahari serta mengambil gambar dan diagnosis spektroskopi matahari. Kapal angkasa ini berkedudukan kira-kira 1.5 juta kilometer dari matahari, dan masih beroperasi hingga kini.

Matahari telah menjadi simbol penting dalam pelbagai kebudayaan sepanjang peradaban manusia. Dalam mitologi bangsa-bangsa di dunia, matahari memiliki peranan yang sangat penting di dalam kehidupan masyarakat. Matahari dikenal dengan pelbagai nama dalam kebudayaan-kebudayaan dunia dan sering kali disembah sebagai dewa.