Laguna (atau lagoon dalam bahasa Inggris) adalah sekumpulan air asin menyerupai danau atau telaga dekat pantai yang dulunya merupakan bagian (bersatu dengan) laut dan oleh karena peristiwa geologis seperti adanya penghalang yang berupa pasir, batu karang atau semacamnya, menjadi terpisah dari laut, membentuk ekosistem lahan basah pesisir yang baru. Jadi, air yang tertutup di belakang gugusan karang (barrier reef) atau pulau-pulau atau didalam atol disebut laguna.
Istilah lagoon dalam bahasa Inggris dikenal sejak tahun 1769. Diadaptasi dari kata laguna Venesia (cf Latin lacuna, 'ruang kosong'), yang secara khusus menunjuk kepada Venesia, yaitu tanah pembatas atau pembendung air laut, yang melindungi dari Laut Adriatik dengan pantai penghalang Lido (lihat Laguna Venesia). Laguna menunjuk ke laguna pantai yang terbentuk oleh pasir atau karang di pantai yang dangkal sedangkan laguna atol terbentuk karena adanya pertumbuhan terumbu karang. Kata laguna dalam bahasa Indonesia berasal dari bahasa Inggris Lagoon.
Laguna pantai biasa ditemukan di pantai dengan pasang surut relatif kecil. Ia mencakup kira-kira 13 persen dari keseluruhan garis pantai. Umumnya memanjang sejajar dengan pantai dan dipisahkan dari laut oleh pulau penghalang, pasir dan bebatuan atau terumbu karang. Penghalang laguna yang bukan dibentuk dari terumbu karang, biasanya terbentuk oleh karena adanya aksi gelombang atas arus pelabuhan yang terus menerus sehingga membentuk sedimen kasar di lepas pantai. Sekali penghalang laguna terbentuk oleh sedimen, maka sedimen ini akan dapat menetap terus di air yang relatif tenang, di belakang penghalang, termasuk sedimen yang dibawa ke laguna oleh aliran sungai. Ciri khas laguna pesisir adalah memiliki bukaan sempit ke laut. Akibatnya, keadaan air dalam laguna bisa agak berbeda dengan air di laut lepas, dalam hal suhu, salinitas, oksigen yang dibebaskan dan muatan sedimen.
Di sejumlah daerah yang penduduknya berbahasa Inggris, laguna pesisir kadang-kadang disebut sound, bay, river, atau lake. Sebagai contoh:
- Albemarle Sound di North Carolina
- Great South Bay, antara Long Island dan pantai penghalang di Fire Island di New York
- Banana River di Florida
- Lake Illawarra di New South Wales.
- Laguna di Montrose, (Skotlandia)
- Tywyn (Wales)
- Pengembangan air di Chesil Beach, Inggris, yang dikenal sebagai fleet, bisa juga disebut laguna.
- Laguna dekat kota kecil Dingle di Irlandia barat.
- Laguna Desa Pulot, Aceh Besar, Indonesia. Terbentuk akibat bencana Tsunami yang menghantam Propinsi Aceh, tahun 2004 dilanjutkan Gempa bumi tahun 2005. Laguna desa Pulot ini awalnya berupa muara sungai yang mengarah ke laut. Ketika terjadi bencana Tsunami, air laut masuk jauh ke hulu sungai, dan mulut dari muara sungai yang menghadap ke laut, kemudian tertutup (blocking) oleh endapan pasir dari laut dan material-material dari daratan. Penutupan ini menyebabkan muara Krueng Pulot terpisah dari laut dan membentuk laguna.
Laguna Pulot terletak di dekat jalan raya yang menghubungkan antara Banda Aceh dan Meulaboh. Laguna ini menghadap langsung ke arah Samudera Hindia, dengan pasir putihnya dan deburan ombaknya yang bergemuruh. Di belakangnya terdapat bukit-bukit yang menambah keindahan suasana di sekitar laguna. Laguna ini cukup luas dengan kedalaman antara 2 – 8 meter. Selain sebagai tempat wisata, laguna ini juga dimanfaatkan masyarakan sekitar untuk mancing dan banyak ditumbuhi dengan pohon Nypah.
Di Meksiko kadang penggunaan "laguna", yang juga diterjemahkan sebagai "lagoon", digunakan untuk menunjukkan danau, sebagaimana Laguna Catemaco.
Saturday, 30 October 2010
Amedeo Avogadro
Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro di Quaregna e Cerreto, lahir 9 Juni 1776 di Turin, Piedmont, Itali dan meninggal 9 Juli 1856. Ia lebih dikenal dengan nama Amedeo Avogadro. Ia adalah seorang ilmuwan Italia, yang mencetuskan hukum Avogadro melalui hipotesisnya bahwa "pada tekanan dan suhu yang sama, gas-gas dengan volume yang sama, mempunyai jumlah partikel yang sama."
Avogadro adalah putra Count Filippo Avogadro dan Anna Maria Vercellone. Orang tuanya sendiri berkecimpung di dunia hukum dan bekerja sebagai pegawai pemerintah, kemudian menjadi senator Piedmont pada tahun 1768. Selanjutnya tahun 1777, ayahnya menjadi advokat senat dari Vittorio Amedeo III. Pada masa kekuasaan Perancis 1799, ayahnya diangkat menjadi presiden senat.
Masa Pendidikan dan Karier
Sejak kecil Avogadro sebenarnya sudah diarahkan untuk mengikuti jejak ayahnya sebagai seorang ahli hukum. Ia mulai kuliah sejak berusia 13 tahun dan berhasil lulus sebagai sarjana hukum, pada tahun 1792, diusianya yang ke 16. Empat tahun kemudian, yaitu tahun 1796, gelar doktor dalam bidang hukum berhasil diraihnya. Pada tahun 1801, Avogadro diangkat sebagai sekretaris pada departemen Eridano.
Pada saat menjalankan profesinya, Avogadro justru lebih tertarik pada filosofi alam dan matematika, sebagai hobinya. Dan pada tahun 1800, ia mulai belajar matematika dan fisika secara privat. Penelitian ilmiah pertamanya adalah tentang kelistrikan, yang dilakukan pada tahun 1803, bersama-sama dengan Felice, saudara laki-lakinya.
Pada saat berusia 30 tahun, ketertarikannya pada matematika dan fisika semakin menjadi-jadi, tidak hanya sekedar menjadi hobbi, tetapi telah menjadi bagian hidupnya yang utama, sehingga ia meninggalkan dunia hukum yang selama ini digelutinya dan mengajar pendidikan matematika dan fisika di sebuah perguruan tinggi kecil, tidak jauh dari tempat tinggalnya. Tampaknya dia sangat disukai oleh murid-muridnya, karena memiliki rasa humor yang tinggi.
Pada 1806, Avogadro diangkat menjadi peraga (demonstrator) di Akademi Turin, dan pada tahun 1809 menjadi guru besar dibidang filsafat alam pada perguruan tinggi Vercelli. Pada tahun 1820, ketika keberadaan bidang matematika dan fisika telah mapan di Itali dan didirikan di Universitas Turin, Avogadro diangkat untuk menduduki kursi pimpinan, yang pertama kalinya. Sayangnya jabatan ini tidak berlangsung lama. Karena adanya tekanan akibat perubahan politik, jabatan itu dihilangkan dan Avogadro harus meninggalkan kursinya, Juli, 1822 . Posisi jabatan itu akhirnya dipulihkan kembali pada tahun 1832, dan Avogadro diangkat kembali ke posisi tersebut pada tahun 1834. Posisi itu didudukinya hingga pensiun pada tahun 1850, pada usia 74 tahun.
Kehidupan Keluarga
Avogadro menikah dan berhasil membina suatu rumah tangga yang bahagia dengan isterinya, Felicita Mazzé dan diberkati dengan enam orang anak. Dalam menjalani kehidupan sehari-hari, Avogadro adalah sosok pekerja yang rajin, sederhana dan religius. Pada saat bekerja, ia lebih suka untuk mengisolasi diri. Inilah yang mungkin menjadi penyebab sehingga ia tidak banyak dikenal, khususnya di luar Italia. Di waktu luang, ia banyak membaca dan memiliki satu set lengkap jurnal-jurnal ilmiah di perpustakaannya, yang dicetak dalam empat bahasa yang berbeda.
Karya Ilmiah
Ia mengemukakan dua buah pemikiran, yang ternyata berhasil menjelaskan hasil percobaan Joseph Gay-Lussac, pada 1811. Hasil hipotesisnya tersebut berhasil mematahkan teori atom John Dalton, tentang partikel unsur. Tetapi saat itu, para ahli tidak dapat menerima hipotesisnya, karena ia tidak dapat membuktikannya lewat percobaan. Orang baru menerima hipotesisnya dan menganggapnya sebagai hukum setelah pada tahun 1880, Stanislao Cannizzaro berhasil membuat daftar atau tabel massa atom yang diperoleh melalui hipotesisnya. Selanjutnya para fisikawan dan kimiawan juga berhasil menentukan nilai “Bilangan Avogadro”, yaitu jumlah molekul gas dalam satu mol (berat atom atau molekul dalam gram) yaitu sebesar 6,022 x 1023.
Meskipun publikasi ilmiahnya lebih banyak tentang fisika dan kimia, tetapi karirnya justru lebih banyak dihabiskan sebagai "Chair of Mathematical Physics", di Turin. Bersama dengan Fisikawan Perancis, Joseph Louis Guy-Lussac (1778-1850), mereka berhasil mempublikasikan 1811 hipotesa.
Hukum Penggabungan Volume (Law of Combining Volumes)
Pada salah satu jurnal berbahasa Perancis, yang ia baca pada tahun 1808, Joseph Louis Gay-Lussac menulis, bahwa bila dua gas bereaksi membentuk dua produk yang berbeda, maka volume reaktan dan volume produk yang dihasilkan (jika mereka semua masih berbentuk gas) akan sama dengan jumlah volume masing-masing gas. Inilah yang disebut Hukum Penggabungan Volume (Law of Combining Volumes).
Hukum tersebut mempengaruhi pemikran Avogadro. Meskipun John Dalton yang terkenal saat itu tidak mendukung karya Gay-Lussac's, Avogadro memberikan alasannya dan menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama.
Atom, Molekul dan Senyawa
Pada saat itu, pengertian tentang "atom", "molekul" dan "senyawa" belum sepenuhnya dipahami dengan baik, sehingga Avogadro agak rancu dalam menggunakan istilah tersebut dan menggunakannya secara bergantian, tetapi ia tidak pernah benar-benar menggunakan kata "atom" sebagaimana yang dimaksud Dalton, sama sekali. Ia menyebut reaksi partikel-partikelnya sebagai "molekul" dan "molekul dasar" (atom), tetapi ia justru mampu menggunakan pemahamannya tersebut untuk menjelaskan hasil aneh yang diperolehnya, ketika gas hidrogen dan gas oksigen, bereaksi bersama-sama membentuk uap air.
Ketika dua volume gas hidrogen direaksikan dengan satu volume gas oksigen akan terbentuk dua volume uap air (jika suhu dijaga cukup tinggi). Kejadian ini memerlukan beberapa penjelasan - mengapa yang terbentuk dua volume uap air, bukan hanya satu volume?.
Jawaban Avogadro benar-benar sangat mencengangkan, sebab volume uap air yang terbentuk adalah dua kali volume oksigen yang digunakan. "Partikel" oksigen yang bereaksi terdiri dari dua elemen atom oksigen, dan elemen yang bergabung ini bersama-sama menjadi satu, membentuk struktur senyawa, yang ia sebut sebagai "molekul". Ini menjelaskan segalanya. Gas oksigen dan hidrogen sebenarnya terdiri dari molekul-molekul, yang masing-masing terdiri dari dua elemen atom.
Dari pemahaman ini, Avogadro menyatakan bahwa pada tekanan dan suhu yang sama, berat molekul relatif dari setiap gas, adalah sama dengan rasio densitas dari gas tersebut. Partikel dasar dari gas-gas yang sederhana, masing-masing terdiri dari dua atom yang bergabung menjadi satu, membentuk senyawa!
Merujuk Ke Literatur
Gembira atas ide-idenya sendiri, Avogadro kemudian memcocokkannya dengan literatur-literatur yang terbit dalam jurnal-jurnal yang dimilikinya (terutama percobaan-percobaan yang dilaporkan oleh Gay-Lussac) dan menjelaskan semua hasil pengukuran gas dalam suatu hipotesis baru. Sungguh diluar dugaan, hipotesa tersebut ternyata semuanya tepat. Jadi dia memutuskan untuk menulis makalah sendiri dan mempublikasikannya. Kekuatan pemikirannya terdapat dalam kesimpulannya, yang menyatakan bahwa semua gas, baik yang sederhana maupun yang kompleks, berisi sejumlah molekul yang sama, jika berada pada suhu dan tekanan yang sama.
Penjelasan tersebut, kemudian dikenal sebagai Prinsip Avogadro dan menjadi salah satu batu penjuru dalam bidang kimia.
Rasa hormat
Tetapi pada masa itu, prinsip Avogadro benar-benar diabaikan. Para ahli sejarah yang banyak menulis tentang ilmuan, mempunyai beberapa alasan, mengapa hal itu bisa terjadi, meskipun Avogadro selama hidupnya sangat menaruh perhatian pada ilmu pengetahuan. Salah satu kemungkinannya adalah bahwa seorang ilmuwan yang lebih terkenal, JJ Berzelius, sangat menekankan pada "dualisme teori" nya yang menjelaskan zat-zat pada senyawa (molekul?) sebagai dasar, yang mana, satu setengah dari senyawa itu harus memiliki muatan positif dan setengah lainnya bermuatan negatif (untuk mengikat dua bagian secara bersama-sama). Tetapi adalah sangat sulit untuk memahami bagaimana dua atom oksigen pada salah satu “molekul-molekul” Avogadro dapat memiliki muatan yang berbeda.
Tetapi alasan sebenarnya mungkin justru lebih menggelikan. Dalam dunia penemuan ilmiah, untuk berada di pusat pusaran, ada “harga” yang harus dibayar oleh seseorang. Saat itu Avogadro adalah seorang profesor, dan kepala di bidang kimia-fisika pada Universitas Turin, namun sayangnya ia berada di Italia, yang “jauh” dari Negara-negara yang menjadi pusat ilmu utama seperti Inggris, Jerman, Perancis atau bahkan Swedia. Dia tak pernah bisa untuk “menggosok bahu” dengan "orang-orang besar" pada zamannya, sehingga ide-ide yang dikeluarkannya, tidak mendapat penghargaan yang pantas dari mereka.
Avogadro - kontribusinya pada bidang kimia
Dalam rangka untuk memahami kontribusi yang dibuat Avogadro, kita harus mempertimbangkan beberapa pemikiran yang berkembang saat itu, dimana pada saat itu ilmu kimia baru saja diakui sebagai ilmu pasti. Pada tahun1808, Hukum “Definite Proportions” dan Hukum “Multiple Proportions” telah diterima dengan baik, dan pada saat yang bersamaan, John Dalton mempublikasikan “New System of Chemical Philosophy”.
Dalton menyatakan bahwa atom-atom pada setiap elemen, masing-masing memiliki berat atom yang tertentu, dan bahwa atom-atom tersebut bergabung membentuk suatu unit, dalam suatu reaksi kimia. Sayangnya, Dalton pada saat itu tidak memiliki metode untuk mengukur berat atom dengan tepat, sehingga membuat asumsi yang salah, dimana ia menyatakan bahwa pada kebanyakan senyawa yang terdiri dari dua elemen, masing-masing hanya terdiri dari satu atom.
Pada kisaran waktu itu, Gay-Lussac juga sedang mempelajari reaksi kimia tentang gas, dan menemukan bahwa rasio volume gas-gas yang bereaksi merupakan sejumlah bilangan bulat yang kecil. Hal ini memberikan metode yang lebih logis dalam hal berat atom. Gay-Lussac tidak membawa implikasi penuh pada karyanya. Namun, Dalton menyadari bahwa suatu hubungan integral yang sederhana, antara volume gas yang bereaksi menunjukkan suatu kesamaan hubungan dengan partikel-partikel yang bereaksi.
Dalton masih menyamakan partikel dengan atom, dan tidak bisa menerima bagaimana satu partikel oksigen dapat menghasilkan dua partikel air. Ini merupakan suatu ancaman langsung terhadap teori atom, yang saat itu masih relatif baru. Karena itu, Dalton mencoba untuk mendiskreditkan karya Gay-Lussac.
Pada tahun 1811, Avogadro mempublikasikan sebuah artikel di "Journal de physique" yang memberikan penjelasan menarik tentang perbedaan antara molekul dan atom. Dia menunjukkan bahwa Dalton sempat mengalami kebingungan tentang konsep atom dan molekul. "Atom" dari nitrogen dan oksigen dalam realitas "molekul" masing-masing mengandung dua atom. Jadi dua molekul hidrogen dapat bergabung dengan satu molekul oksigen untuk menghasilkan dua molekul air.
Avogadro menyatakan bahwa “Semua gas dengan volume yang sama, pada suhu dan tekanan yang sama, mengandung jumlah molekul yang sama”, Pernyataan ini sekarang dikenal sebagai Prinsip Avogadro.
Karya Avogadro ini, hampir saja diabaikan, sampai hal itu dipresentasikan dengan sangat meyakinkan oleh Stanislao Cannizarro, pada Konferensi Karlsruhe, pada tahun 1860. Stanislao menyatakan bahwa Prinsip Avogadro dapat digunakan untuk menentukan tidak hanya massa molar, tetapi juga, secara tidak langsung, massa atom.
Pada awalnya, alasan untuk mengabaikan pekerjaan Avogadro kemungkinan berasal dari keyakinan yang mendalam, bahwa kombinasi kimia terjadi berdasarkan kedekatan dari suatu afinitas antara elemen yang tidak sejenis. Setelah penemuan listrik Galvani dan Volta, afinitas ini, pada umumnya diduga berasal dari daya tarik antara muatan-muatan yang tidak sejenis.
Pada awal abad kesembilan belas, pemahaman bahwa dua atom hidrogen yang identik dapat bergabung, membentuk senyawa molekul hidrogen, adalah suatu filosofi kimia yang menjijikkan.
Bilangan Avogadro
Lama setelah Avogadro, gagasan sebuah mol diperkenalkan. Karena berat molekul dalam gram (mol) dari suatu zat mengandung jumlah molekul yang sama, maka menurut Prinsip Avogadro, volume molar dari semua gas, harusnya juga sama. Jumlah molekul dalam satu mol sekarang disebut bilangan Avogadro. Perlu ditekankan di sini bahwa Avogadro, tentu saja, tidak memiliki pengetahuan tentang mol, atau bilagan yang terlahir dari namanya. Jadi nomor tersebut tidak pernah benar-benar ditentukan oleh Avogadro sendiri.
Seperti yang kita semua ketahui saat ini, Bilangan Avogadro itu sangat besar, nilai yang saat ini diterima adalah sebesar 6.0221367 x 10 pangkat 23. Suatu ukuran bilangan yang sangat sulit untuk dipahami. Terdapat beberapa ilustrasi menakjubkan untuk membantu memvisualisasikan besarnya ukuran bilangan ini. Sebagai
contoh:
• Jika bilangan Avogadro itu merupakan minuman ringan dalam kaleng dengan ukuran standart, maka akan dapat menutupi bumi dengan kedalaman lebih dari 200 mil.
• Jika bilangan Avogadro merupakan biji popcorn dan disebarkan ke seluruh Amerika Serikat, maka negara tersebut akan tertutup oleh popcorn hingga kedalaman lebih dari 9 mil.
• Jika kita mampu menghitung atom-atom dengan kecepatan 10 juta per detik, maka untuk menghitung atom dalam satu mol akan memakan waktu sekitar 2 milyar tahun.
Penentuan Bilangan Avogadro
Cannizarro, sekitar 1860, menggunakan ide Avogadro untuk mendapatkan satu set berat atom, yang didasarkan pada oksigen yang mempunyai berat atom 16. Pada tahun 1865, Loschmidt, menggunakan kombinasi densitas cairan, viskositas gas, dan teori kinetik gas, untuk menetapkan ukuran kasar dari suatu molekul, dan dalam hal ini jumlah molekul dalam 1 cm 3 gas.
Pada akhir abad kesembilan belas, baru diperoleh kemungkinan untuk mengestimasikan bilangan Avogadro secara memadai dengan cara mengukur sedimentasi partikel-partikel koloid. Pada abad kedua puluh, percobaan “Mullikan's oil drop” memberikan banyak nilai lebih baik, dan digunakan selama bertahun-tahun.
Metode yang lebih modern untuk menghitung bilangan Avogadro adalah dari densitas suatu kristal, massa atom relatif, dan panjang sel unit, yang ditentukan dengan metode x-ray. Agar dapat benar-benar bermanfaat untuk tujuan ini, kristal tersebut harus bebas dari cacat. Nilai yang sangat akurat dari bilangan ini, untuk silicon, telah diukur di Institut Nasional untuk Standar dan Teknologi (NIST).
Untuk menggunakan pendekatan ini, adalah penting untuk memiliki nilai berat atom yang akurat, hal ini sering diperoleh dengan cara mengukur massa ion-ion atom. Massa atom relatif dari silikon sangat penting, karena kristal silikon digunakan dalam metode x-ray seperti yang disebutkan di atas.
Sebagai kelanjutan dari pendekatan ini, salah satu dari 1999 “NIST Precision Measurement Grants” diberikan kepada David Pritchard, seorang professor fisika di “Massachusetts Institute of Technology (MIT)”. Dia melakukan pengukuran frekuensi siklotron pada ion dan dapat memberikan peningkatan akurasi sampai 100 kali lipat, dalam hal pengukuran massa atom. MIT telah mengembangkan spektrometer massa paling akurat di dunia yang mampu mengukur massa atom sampai seper 10 miliar.
Pritchard mengusulkan untuk mengukur frekuensi siklotron secara simultan dari dua ion yang berbeda dalam rangka untuk meningkatkan nilai-nilai konstanta dasar, termasuk bilangan Avogadro.
Pada saat ini, informasi mengenai bilangan Avogadro dari berbagai percobaan dikumpulkan dengan pengamatan-pengamatan lain pada konstanta fisika lainnya. Konstanta –konstanta fisika yang paling mungkin dan paling dan yang paling cocok dan yang paling dapat diandalkan, kemudian dapat ditemukan dengan menggunakan metode-metode statistik.
Besaran bilangan Avogadro ditentukan oleh definisi kita tentang mol. Apa yang dilakukannya menunjukkan adalah betapa kecilnya atom atau molekul dibandingkan dengan sejumlah material yang kita kenal dalam kehidupan sehari-hari, karena definisi mol melibatkan sejumlah material yang benar-benar kita kenal.
Avogadro adalah putra Count Filippo Avogadro dan Anna Maria Vercellone. Orang tuanya sendiri berkecimpung di dunia hukum dan bekerja sebagai pegawai pemerintah, kemudian menjadi senator Piedmont pada tahun 1768. Selanjutnya tahun 1777, ayahnya menjadi advokat senat dari Vittorio Amedeo III. Pada masa kekuasaan Perancis 1799, ayahnya diangkat menjadi presiden senat.
Masa Pendidikan dan Karier
Sejak kecil Avogadro sebenarnya sudah diarahkan untuk mengikuti jejak ayahnya sebagai seorang ahli hukum. Ia mulai kuliah sejak berusia 13 tahun dan berhasil lulus sebagai sarjana hukum, pada tahun 1792, diusianya yang ke 16. Empat tahun kemudian, yaitu tahun 1796, gelar doktor dalam bidang hukum berhasil diraihnya. Pada tahun 1801, Avogadro diangkat sebagai sekretaris pada departemen Eridano.
Pada saat menjalankan profesinya, Avogadro justru lebih tertarik pada filosofi alam dan matematika, sebagai hobinya. Dan pada tahun 1800, ia mulai belajar matematika dan fisika secara privat. Penelitian ilmiah pertamanya adalah tentang kelistrikan, yang dilakukan pada tahun 1803, bersama-sama dengan Felice, saudara laki-lakinya.
Pada saat berusia 30 tahun, ketertarikannya pada matematika dan fisika semakin menjadi-jadi, tidak hanya sekedar menjadi hobbi, tetapi telah menjadi bagian hidupnya yang utama, sehingga ia meninggalkan dunia hukum yang selama ini digelutinya dan mengajar pendidikan matematika dan fisika di sebuah perguruan tinggi kecil, tidak jauh dari tempat tinggalnya. Tampaknya dia sangat disukai oleh murid-muridnya, karena memiliki rasa humor yang tinggi.
Pada 1806, Avogadro diangkat menjadi peraga (demonstrator) di Akademi Turin, dan pada tahun 1809 menjadi guru besar dibidang filsafat alam pada perguruan tinggi Vercelli. Pada tahun 1820, ketika keberadaan bidang matematika dan fisika telah mapan di Itali dan didirikan di Universitas Turin, Avogadro diangkat untuk menduduki kursi pimpinan, yang pertama kalinya. Sayangnya jabatan ini tidak berlangsung lama. Karena adanya tekanan akibat perubahan politik, jabatan itu dihilangkan dan Avogadro harus meninggalkan kursinya, Juli, 1822 . Posisi jabatan itu akhirnya dipulihkan kembali pada tahun 1832, dan Avogadro diangkat kembali ke posisi tersebut pada tahun 1834. Posisi itu didudukinya hingga pensiun pada tahun 1850, pada usia 74 tahun.
Kehidupan Keluarga
Avogadro menikah dan berhasil membina suatu rumah tangga yang bahagia dengan isterinya, Felicita Mazzé dan diberkati dengan enam orang anak. Dalam menjalani kehidupan sehari-hari, Avogadro adalah sosok pekerja yang rajin, sederhana dan religius. Pada saat bekerja, ia lebih suka untuk mengisolasi diri. Inilah yang mungkin menjadi penyebab sehingga ia tidak banyak dikenal, khususnya di luar Italia. Di waktu luang, ia banyak membaca dan memiliki satu set lengkap jurnal-jurnal ilmiah di perpustakaannya, yang dicetak dalam empat bahasa yang berbeda.
Karya Ilmiah
Ia mengemukakan dua buah pemikiran, yang ternyata berhasil menjelaskan hasil percobaan Joseph Gay-Lussac, pada 1811. Hasil hipotesisnya tersebut berhasil mematahkan teori atom John Dalton, tentang partikel unsur. Tetapi saat itu, para ahli tidak dapat menerima hipotesisnya, karena ia tidak dapat membuktikannya lewat percobaan. Orang baru menerima hipotesisnya dan menganggapnya sebagai hukum setelah pada tahun 1880, Stanislao Cannizzaro berhasil membuat daftar atau tabel massa atom yang diperoleh melalui hipotesisnya. Selanjutnya para fisikawan dan kimiawan juga berhasil menentukan nilai “Bilangan Avogadro”, yaitu jumlah molekul gas dalam satu mol (berat atom atau molekul dalam gram) yaitu sebesar 6,022 x 1023.
Meskipun publikasi ilmiahnya lebih banyak tentang fisika dan kimia, tetapi karirnya justru lebih banyak dihabiskan sebagai "Chair of Mathematical Physics", di Turin. Bersama dengan Fisikawan Perancis, Joseph Louis Guy-Lussac (1778-1850), mereka berhasil mempublikasikan 1811 hipotesa.
Hukum Penggabungan Volume (Law of Combining Volumes)
Pada salah satu jurnal berbahasa Perancis, yang ia baca pada tahun 1808, Joseph Louis Gay-Lussac menulis, bahwa bila dua gas bereaksi membentuk dua produk yang berbeda, maka volume reaktan dan volume produk yang dihasilkan (jika mereka semua masih berbentuk gas) akan sama dengan jumlah volume masing-masing gas. Inilah yang disebut Hukum Penggabungan Volume (Law of Combining Volumes).
Hukum tersebut mempengaruhi pemikran Avogadro. Meskipun John Dalton yang terkenal saat itu tidak mendukung karya Gay-Lussac's, Avogadro memberikan alasannya dan menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama.
Atom, Molekul dan Senyawa
Pada saat itu, pengertian tentang "atom", "molekul" dan "senyawa" belum sepenuhnya dipahami dengan baik, sehingga Avogadro agak rancu dalam menggunakan istilah tersebut dan menggunakannya secara bergantian, tetapi ia tidak pernah benar-benar menggunakan kata "atom" sebagaimana yang dimaksud Dalton, sama sekali. Ia menyebut reaksi partikel-partikelnya sebagai "molekul" dan "molekul dasar" (atom), tetapi ia justru mampu menggunakan pemahamannya tersebut untuk menjelaskan hasil aneh yang diperolehnya, ketika gas hidrogen dan gas oksigen, bereaksi bersama-sama membentuk uap air.
Ketika dua volume gas hidrogen direaksikan dengan satu volume gas oksigen akan terbentuk dua volume uap air (jika suhu dijaga cukup tinggi). Kejadian ini memerlukan beberapa penjelasan - mengapa yang terbentuk dua volume uap air, bukan hanya satu volume?.
Jawaban Avogadro benar-benar sangat mencengangkan, sebab volume uap air yang terbentuk adalah dua kali volume oksigen yang digunakan. "Partikel" oksigen yang bereaksi terdiri dari dua elemen atom oksigen, dan elemen yang bergabung ini bersama-sama menjadi satu, membentuk struktur senyawa, yang ia sebut sebagai "molekul". Ini menjelaskan segalanya. Gas oksigen dan hidrogen sebenarnya terdiri dari molekul-molekul, yang masing-masing terdiri dari dua elemen atom.
Dari pemahaman ini, Avogadro menyatakan bahwa pada tekanan dan suhu yang sama, berat molekul relatif dari setiap gas, adalah sama dengan rasio densitas dari gas tersebut. Partikel dasar dari gas-gas yang sederhana, masing-masing terdiri dari dua atom yang bergabung menjadi satu, membentuk senyawa!
Merujuk Ke Literatur
Gembira atas ide-idenya sendiri, Avogadro kemudian memcocokkannya dengan literatur-literatur yang terbit dalam jurnal-jurnal yang dimilikinya (terutama percobaan-percobaan yang dilaporkan oleh Gay-Lussac) dan menjelaskan semua hasil pengukuran gas dalam suatu hipotesis baru. Sungguh diluar dugaan, hipotesa tersebut ternyata semuanya tepat. Jadi dia memutuskan untuk menulis makalah sendiri dan mempublikasikannya. Kekuatan pemikirannya terdapat dalam kesimpulannya, yang menyatakan bahwa semua gas, baik yang sederhana maupun yang kompleks, berisi sejumlah molekul yang sama, jika berada pada suhu dan tekanan yang sama.
Penjelasan tersebut, kemudian dikenal sebagai Prinsip Avogadro dan menjadi salah satu batu penjuru dalam bidang kimia.
Rasa hormat
Tetapi pada masa itu, prinsip Avogadro benar-benar diabaikan. Para ahli sejarah yang banyak menulis tentang ilmuan, mempunyai beberapa alasan, mengapa hal itu bisa terjadi, meskipun Avogadro selama hidupnya sangat menaruh perhatian pada ilmu pengetahuan. Salah satu kemungkinannya adalah bahwa seorang ilmuwan yang lebih terkenal, JJ Berzelius, sangat menekankan pada "dualisme teori" nya yang menjelaskan zat-zat pada senyawa (molekul?) sebagai dasar, yang mana, satu setengah dari senyawa itu harus memiliki muatan positif dan setengah lainnya bermuatan negatif (untuk mengikat dua bagian secara bersama-sama). Tetapi adalah sangat sulit untuk memahami bagaimana dua atom oksigen pada salah satu “molekul-molekul” Avogadro dapat memiliki muatan yang berbeda.
Tetapi alasan sebenarnya mungkin justru lebih menggelikan. Dalam dunia penemuan ilmiah, untuk berada di pusat pusaran, ada “harga” yang harus dibayar oleh seseorang. Saat itu Avogadro adalah seorang profesor, dan kepala di bidang kimia-fisika pada Universitas Turin, namun sayangnya ia berada di Italia, yang “jauh” dari Negara-negara yang menjadi pusat ilmu utama seperti Inggris, Jerman, Perancis atau bahkan Swedia. Dia tak pernah bisa untuk “menggosok bahu” dengan "orang-orang besar" pada zamannya, sehingga ide-ide yang dikeluarkannya, tidak mendapat penghargaan yang pantas dari mereka.
Avogadro - kontribusinya pada bidang kimia
Dalam rangka untuk memahami kontribusi yang dibuat Avogadro, kita harus mempertimbangkan beberapa pemikiran yang berkembang saat itu, dimana pada saat itu ilmu kimia baru saja diakui sebagai ilmu pasti. Pada tahun1808, Hukum “Definite Proportions” dan Hukum “Multiple Proportions” telah diterima dengan baik, dan pada saat yang bersamaan, John Dalton mempublikasikan “New System of Chemical Philosophy”.
Dalton menyatakan bahwa atom-atom pada setiap elemen, masing-masing memiliki berat atom yang tertentu, dan bahwa atom-atom tersebut bergabung membentuk suatu unit, dalam suatu reaksi kimia. Sayangnya, Dalton pada saat itu tidak memiliki metode untuk mengukur berat atom dengan tepat, sehingga membuat asumsi yang salah, dimana ia menyatakan bahwa pada kebanyakan senyawa yang terdiri dari dua elemen, masing-masing hanya terdiri dari satu atom.
Pada kisaran waktu itu, Gay-Lussac juga sedang mempelajari reaksi kimia tentang gas, dan menemukan bahwa rasio volume gas-gas yang bereaksi merupakan sejumlah bilangan bulat yang kecil. Hal ini memberikan metode yang lebih logis dalam hal berat atom. Gay-Lussac tidak membawa implikasi penuh pada karyanya. Namun, Dalton menyadari bahwa suatu hubungan integral yang sederhana, antara volume gas yang bereaksi menunjukkan suatu kesamaan hubungan dengan partikel-partikel yang bereaksi.
Dalton masih menyamakan partikel dengan atom, dan tidak bisa menerima bagaimana satu partikel oksigen dapat menghasilkan dua partikel air. Ini merupakan suatu ancaman langsung terhadap teori atom, yang saat itu masih relatif baru. Karena itu, Dalton mencoba untuk mendiskreditkan karya Gay-Lussac.
Pada tahun 1811, Avogadro mempublikasikan sebuah artikel di "Journal de physique" yang memberikan penjelasan menarik tentang perbedaan antara molekul dan atom. Dia menunjukkan bahwa Dalton sempat mengalami kebingungan tentang konsep atom dan molekul. "Atom" dari nitrogen dan oksigen dalam realitas "molekul" masing-masing mengandung dua atom. Jadi dua molekul hidrogen dapat bergabung dengan satu molekul oksigen untuk menghasilkan dua molekul air.
Avogadro menyatakan bahwa “Semua gas dengan volume yang sama, pada suhu dan tekanan yang sama, mengandung jumlah molekul yang sama”, Pernyataan ini sekarang dikenal sebagai Prinsip Avogadro.
Karya Avogadro ini, hampir saja diabaikan, sampai hal itu dipresentasikan dengan sangat meyakinkan oleh Stanislao Cannizarro, pada Konferensi Karlsruhe, pada tahun 1860. Stanislao menyatakan bahwa Prinsip Avogadro dapat digunakan untuk menentukan tidak hanya massa molar, tetapi juga, secara tidak langsung, massa atom.
Pada awalnya, alasan untuk mengabaikan pekerjaan Avogadro kemungkinan berasal dari keyakinan yang mendalam, bahwa kombinasi kimia terjadi berdasarkan kedekatan dari suatu afinitas antara elemen yang tidak sejenis. Setelah penemuan listrik Galvani dan Volta, afinitas ini, pada umumnya diduga berasal dari daya tarik antara muatan-muatan yang tidak sejenis.
Pada awal abad kesembilan belas, pemahaman bahwa dua atom hidrogen yang identik dapat bergabung, membentuk senyawa molekul hidrogen, adalah suatu filosofi kimia yang menjijikkan.
Bilangan Avogadro
Lama setelah Avogadro, gagasan sebuah mol diperkenalkan. Karena berat molekul dalam gram (mol) dari suatu zat mengandung jumlah molekul yang sama, maka menurut Prinsip Avogadro, volume molar dari semua gas, harusnya juga sama. Jumlah molekul dalam satu mol sekarang disebut bilangan Avogadro. Perlu ditekankan di sini bahwa Avogadro, tentu saja, tidak memiliki pengetahuan tentang mol, atau bilagan yang terlahir dari namanya. Jadi nomor tersebut tidak pernah benar-benar ditentukan oleh Avogadro sendiri.
Seperti yang kita semua ketahui saat ini, Bilangan Avogadro itu sangat besar, nilai yang saat ini diterima adalah sebesar 6.0221367 x 10 pangkat 23. Suatu ukuran bilangan yang sangat sulit untuk dipahami. Terdapat beberapa ilustrasi menakjubkan untuk membantu memvisualisasikan besarnya ukuran bilangan ini. Sebagai
contoh:
• Jika bilangan Avogadro itu merupakan minuman ringan dalam kaleng dengan ukuran standart, maka akan dapat menutupi bumi dengan kedalaman lebih dari 200 mil.
• Jika bilangan Avogadro merupakan biji popcorn dan disebarkan ke seluruh Amerika Serikat, maka negara tersebut akan tertutup oleh popcorn hingga kedalaman lebih dari 9 mil.
• Jika kita mampu menghitung atom-atom dengan kecepatan 10 juta per detik, maka untuk menghitung atom dalam satu mol akan memakan waktu sekitar 2 milyar tahun.
Penentuan Bilangan Avogadro
Cannizarro, sekitar 1860, menggunakan ide Avogadro untuk mendapatkan satu set berat atom, yang didasarkan pada oksigen yang mempunyai berat atom 16. Pada tahun 1865, Loschmidt, menggunakan kombinasi densitas cairan, viskositas gas, dan teori kinetik gas, untuk menetapkan ukuran kasar dari suatu molekul, dan dalam hal ini jumlah molekul dalam 1 cm 3 gas.
Pada akhir abad kesembilan belas, baru diperoleh kemungkinan untuk mengestimasikan bilangan Avogadro secara memadai dengan cara mengukur sedimentasi partikel-partikel koloid. Pada abad kedua puluh, percobaan “Mullikan's oil drop” memberikan banyak nilai lebih baik, dan digunakan selama bertahun-tahun.
Metode yang lebih modern untuk menghitung bilangan Avogadro adalah dari densitas suatu kristal, massa atom relatif, dan panjang sel unit, yang ditentukan dengan metode x-ray. Agar dapat benar-benar bermanfaat untuk tujuan ini, kristal tersebut harus bebas dari cacat. Nilai yang sangat akurat dari bilangan ini, untuk silicon, telah diukur di Institut Nasional untuk Standar dan Teknologi (NIST).
Untuk menggunakan pendekatan ini, adalah penting untuk memiliki nilai berat atom yang akurat, hal ini sering diperoleh dengan cara mengukur massa ion-ion atom. Massa atom relatif dari silikon sangat penting, karena kristal silikon digunakan dalam metode x-ray seperti yang disebutkan di atas.
Sebagai kelanjutan dari pendekatan ini, salah satu dari 1999 “NIST Precision Measurement Grants” diberikan kepada David Pritchard, seorang professor fisika di “Massachusetts Institute of Technology (MIT)”. Dia melakukan pengukuran frekuensi siklotron pada ion dan dapat memberikan peningkatan akurasi sampai 100 kali lipat, dalam hal pengukuran massa atom. MIT telah mengembangkan spektrometer massa paling akurat di dunia yang mampu mengukur massa atom sampai seper 10 miliar.
Pritchard mengusulkan untuk mengukur frekuensi siklotron secara simultan dari dua ion yang berbeda dalam rangka untuk meningkatkan nilai-nilai konstanta dasar, termasuk bilangan Avogadro.
Pada saat ini, informasi mengenai bilangan Avogadro dari berbagai percobaan dikumpulkan dengan pengamatan-pengamatan lain pada konstanta fisika lainnya. Konstanta –konstanta fisika yang paling mungkin dan paling dan yang paling cocok dan yang paling dapat diandalkan, kemudian dapat ditemukan dengan menggunakan metode-metode statistik.
Besaran bilangan Avogadro ditentukan oleh definisi kita tentang mol. Apa yang dilakukannya menunjukkan adalah betapa kecilnya atom atau molekul dibandingkan dengan sejumlah material yang kita kenal dalam kehidupan sehari-hari, karena definisi mol melibatkan sejumlah material yang benar-benar kita kenal.
Alexander Graham Bell
Alexander Graham Bell, lahir pada tanggal 3 Maret 1847 di Edinburg, Skotlandia. Graham Bell berasal dari keluarga yang sangat mementingkan pendidikan. Meskipun pada awalnya tidak seberapa mendapat pendidikan formal, tetapi Bell diajar dengan baik oleh keluarganya dan belajar sendiri. Ayahnya adalah seorang psikolog dan elocution bernama Alexander Melville Bell, sedangkan kakeknya, Alexander Bell, merupakan seorang Profesor elucution.
Pada saat dia bermukim di London, Bell sempat belajar tentang percobaan yang dilakukan oleh Herman Ludwig von Helmholtz, berupa tuning fork dan magnet yang bisa menghasilkan bunyi, yang terdengar nyaring. Kemudian baru pada tahun 1865, Bell mempelajari lebih mendalam tentang suara yang keluar dari mulut saat berbicara.
Pada masa kanak-kanaknya, dia telah memperlihatkan rasa ingin tahu yang sangat besar pada dunia ini, yang menyebabkan dia sering mengumpulkan contoh-contoh tumbuhan. Bersama teman baiknya yang memiliki penggilingan gandum, yang juga merupakan tetangganya, dia sering membuat keributan. Suatu hari ayah temannya berkata, "Mengapa kalian tidak membuat sesuatu yang lebih berguna?"
Saat itu Alexander Graham Bell bertanya, apa yang perlu di kerjakan. Dan ayah teman baiknya tersebut memberi tahu bahwa gandum itu harus di pisahkan dari kulitnya.
Pada umur 12 tahun, Alexander membuat peralatan sederhana yang mengkombinasikan dayung yang berputar dengan serangkaian sikat dari paku untuk memisahkan gandum dengan kulitnya. Peralatan tersebut dapat beroperasi dengan baik selama bertahun-tahun, dan sebagai 'hadiahnya', ayah temannya memberikan mereka kesempatan untuk bermain di sebuah bengkel (workshop) kecil untuk membuat 'penemuan baru'.
Setelah menyelesaikan kuliahnya di Universitas Edinburg dan Universitas College di London, Bell memutuskan untuk menjadi asisten ayahnya, yang memang ahli dalam hal fisiologi vocal, memperbaiki pidato dan mengajar orang-orang tuli. Dia membantu orang-orang yang cacat pendengaran agar dapat belajar berbicara dengan metode yang telah diterapkan oleh ayahnya, yaitu dengan memperhatikan posisi bibir dan lidah lawan bicara.
Pada tahun 1870, Bell pindah ke Kanada. Tidak lama di Kanada, Bell kemudian pindah ke Amerika, tahun 1871. Di Amerika, Bell semakin tertarik dengan segala sesuatu yang berhubungan dengan bunyi-bunyian, makanya dia tidak keberatan ketika harus mengajar di Sarah Fuller, Boston, negara bagian Massachusetts, yang merupakan sekolah khusus orang-orang tuli, pada tahun 1871. Di situ, Bell mempopulerkan suatu sistem yang disebut “bahasa visual”. Sistem ini awalnya dikembangkan oleh ayahnya, Alexander Melville Bell, yang menunjukkan bagaimana bibir, lidah, dan tenggorokan digunakan dalam menggambarkan suara. Selain itu, Bell juga bekerja sebagai guru privat. Dan ketika dirinya diangkat menjadi guru besar psikologi di Universitas Boston pada tahun 1873, Bell mengadakan suatu pertemuan khusus buat para guru yang menangani masalah murid-murid yang mengalami cacat pendengaran.
Hampir seluruh hidupnya, Bell menghabiskan waktunya, untuk mengurusi masalah pendidikan orang-orang yang cacat pendengaran bahkan kemudian dirinya mendirikan American Association to Promote the Teaching of Speech to the Deaf.
Bell mulai melakukan penelitian dengan menggunakan phonatograph, multiple telegraph dan electric speaking telegraph dari tahun 1873 sampai 1876 yang dibiayai oleh dua orang ayah dari muridnya. Salah satu penyandang dananya adalah Gardiner Hubbard yang mempunyai seorang putri, yang telinganya tuli bernama Mabel, wanita inilah yang dikemudian hari menjadi istri Bell.
Sejak usia 18 tahun, Bell telah meneliti gagasan bagaimana mengirimkan dan mentransfer perkataan. Tahun 1874 saat dia mengerjakan telegraph, dia mengembangkan gagasan dasar yang baru bagi telephone. Di kemudian hari Bell mengungkapkan keinginannya untuk menciptakan suatu alat komunikasi dengan transmisi gelombang listrik. Bell pun mengajak temannya Thomas Watson untuk membantu menyediakan perlengkapannya. Penelitiannya dilakukan dengan menggunakan alat pengatur suara dan magnet, untuk menghantarkan bunyi yang akan dikirimkan, peristiwa ini terjadi pada tanggal 2 Juni 1875.
Akhirnya terciptalah karya Bell, sebuah pesawat penerima telepon dan pemancar yang bentuknya berupa sebuah piringan hitam tipis yang dipasang di depan electromagnet. Baru pada tanggal 14 Februari 1876, Bell mematenkan hasil penemuannya, tapi oleh US Patent Office, penemuan Bell ini, beberapa minggu kemudian baru resmi dipatenkan pada tanggal 7 Maret untuk “electric speaking telephone”, ia pun kemudian mendapatkan imbalan dari penemuannya tersebut.
Yang menarik sekali untuk dicatat adalah bahwa pada hari yang sama, seorang lain bernama Elisha Gray juga mengumpulkan penemuannya mengenai peralatan serupa dengan apa yang diperbuat Bell, untuk dipatenkan, dan hanya selisih beberapa jam saja.
Bell terus memperbarui penemuannya dan untuk pertama kalinya dia berhasil mengirimkan suatu kalimat berbunyi “Watson, come here, I want you”, pada tanggal 10 Maret 1876.
Tak lama sesudah patennya diterima, Bell mempertontonkan tilpun di pameran 100 tahun kota Philadelphia. Penemuannya menarik perhatian besar publik dan mendapat penghargaan atas hasil karyanya. Tetapi, The Western Union Telegraph Company yang menawarkan uang sebesar $100.000 buat penemuan alat itu, mengelak membayarnya. Karena itu, Bell dan kawan-kawannya, di bulan Juli 1877, mendirikan perusahaan sendiri, Bell Telephone Company, yang menjadi cikal bakal dari American Telephone and Telegraph Company sekarang. Peralatan tilpun ini dengan cepat mencapai sukses secara komersial dan terjual secara besar-besaran. Sakarang ini AT & T merupakan perusahaan bisnis yang terbesar di dunia.
Bell dan istrinya, yang di bulan Maret 1879 memegang 15 persen saham dari perusahaan itu tampaknya tak punya bayangan betapa akan fantastisnya keuntungan yang bakal diterima oleh perusahaan itu. Dalam tempo cuma tujuh bulan, mereka sudah jual sebagian besar saham mereka dengan harga rata-rata $250 per saham. Di bulan Nopember harganya sudah melesat naik jadi $1000 per saham! (Di bulan Maret itu isterinya-lah yang mendesak buru-buru jual karena dia khawatir harga saham tak akan sampai setinggi itu lagi!) Di tahun 1881 dengan gegabah mereka jual lagi sepertiga jumlah sisa saham yang mereka punyai. Meski begitu, toh dalam tahun 1883 mereka sudah bisa peroleh keuntungan seharga sekitar sejuta dolar.
Kendati penemuan tilpun sudah mengorbitkan Bell jadi kaya-raya, dia tak pernah berhenti meneruskan penyelidikannya, dan dia berhasil menemukan lagi pelbagai alat yang berguna walau tidak sepenting tilpun. Minatnya beraneka ragam, tetapi tujuan utamanya adalah menolong orang tuli. Istrinya sendiri tadinya gadis tuli yang dilatihnya sendiri. Empat anak, dua lelaki dua perempuan keluar berkat perkawinan tetapi keempatnya mati muda. Tahun 1882 Bell jadi warganegara Amerika Serikat dan meninggal tahun 1922.
Benarkah Graham Bell, penemu telepon?
Ternyata kita salah. Sebelumnya ternyata sudah ada orang yang membuat telpon. Dia adalah Antonio Meucci.
Antonio Meucci lahir di San Frediano, dekat kota Firenze, pada tahun 1808. Ia adalah salah satu lulusan Akademi Kesenian Firenze. Dia menemukan telpon sejak pertama kali dia menginjakkan kaki di Amerika. Penemuan pertamanya sebenarnya bukanlah telepon, melainkan sebuah peralatan listrik yang bernama Teletrofono.
Ia baru membuat telepon pada tahun 1849 di Milano, Italia. Pada tahun 1850 ia pindah ke Staten Island, New York. Tetapi pada saat yang bersamaan, ia mengalami kecelakaan karena meledaknya kapal feri "Staten Island". Meucci mengalami luka bakar serius dan memerlukan banyak biaya untuk pengobatannya. Karena hal itulah, ia menjadi jatuh miskin, dan gagal untuk memperpanjang patennya, pada tahun 1871.
Mengetahui hal ini, Alexander Graham Bell pun mematenkan penemuannya. Ketika paten Alexander Graham Bell didaftarkan pada tahun 1876, Antonio Meucci tidak tinggal diam. Ia mengirimkan gambar sketsa dan model asli peralatannya ke Lab Western Union. Tetapi sungguh tidak disangka, ternyata Alexander Graham Bell juga bekerja di tempat itu, dan semua sketsa milik Antonio Meucci pun hilang secara misterius.
Pada tahun 1876, Alexander Graham Bell menyandang status sebagai penemu telepon. Mendengar hal seperti ini lagi, Antonio Meucci tidak tinggal diam. Ia mencari pengacara untuk memprotes hal ini pada Kantor Paten Amerika Serikat, di Washington.
Setelah permusuhannya dengan Alexander Graham Bell dan Western Union berlangsung cukup lama, ia pun mengalami kelelahan. Pada 18 Oktober tahun 1889, Antonio Meucci meninggal dunia. Setelah meninggalnya Antonio Meucci, baru terungkap bahwa Alexander Graham Bell menyetujui membayar 20 persen keuntungan komersil atas penemuannya selama 17 tahun kepada Western Union. Dan pada 11 Juni 2002, kongres Amerika Serikat, menetapkan bahwa, Antonio Meucci adalah sebagai penemu telepon.
Pada saat dia bermukim di London, Bell sempat belajar tentang percobaan yang dilakukan oleh Herman Ludwig von Helmholtz, berupa tuning fork dan magnet yang bisa menghasilkan bunyi, yang terdengar nyaring. Kemudian baru pada tahun 1865, Bell mempelajari lebih mendalam tentang suara yang keluar dari mulut saat berbicara.
Pada masa kanak-kanaknya, dia telah memperlihatkan rasa ingin tahu yang sangat besar pada dunia ini, yang menyebabkan dia sering mengumpulkan contoh-contoh tumbuhan. Bersama teman baiknya yang memiliki penggilingan gandum, yang juga merupakan tetangganya, dia sering membuat keributan. Suatu hari ayah temannya berkata, "Mengapa kalian tidak membuat sesuatu yang lebih berguna?"
Saat itu Alexander Graham Bell bertanya, apa yang perlu di kerjakan. Dan ayah teman baiknya tersebut memberi tahu bahwa gandum itu harus di pisahkan dari kulitnya.
Pada umur 12 tahun, Alexander membuat peralatan sederhana yang mengkombinasikan dayung yang berputar dengan serangkaian sikat dari paku untuk memisahkan gandum dengan kulitnya. Peralatan tersebut dapat beroperasi dengan baik selama bertahun-tahun, dan sebagai 'hadiahnya', ayah temannya memberikan mereka kesempatan untuk bermain di sebuah bengkel (workshop) kecil untuk membuat 'penemuan baru'.
Setelah menyelesaikan kuliahnya di Universitas Edinburg dan Universitas College di London, Bell memutuskan untuk menjadi asisten ayahnya, yang memang ahli dalam hal fisiologi vocal, memperbaiki pidato dan mengajar orang-orang tuli. Dia membantu orang-orang yang cacat pendengaran agar dapat belajar berbicara dengan metode yang telah diterapkan oleh ayahnya, yaitu dengan memperhatikan posisi bibir dan lidah lawan bicara.
Pada tahun 1870, Bell pindah ke Kanada. Tidak lama di Kanada, Bell kemudian pindah ke Amerika, tahun 1871. Di Amerika, Bell semakin tertarik dengan segala sesuatu yang berhubungan dengan bunyi-bunyian, makanya dia tidak keberatan ketika harus mengajar di Sarah Fuller, Boston, negara bagian Massachusetts, yang merupakan sekolah khusus orang-orang tuli, pada tahun 1871. Di situ, Bell mempopulerkan suatu sistem yang disebut “bahasa visual”. Sistem ini awalnya dikembangkan oleh ayahnya, Alexander Melville Bell, yang menunjukkan bagaimana bibir, lidah, dan tenggorokan digunakan dalam menggambarkan suara. Selain itu, Bell juga bekerja sebagai guru privat. Dan ketika dirinya diangkat menjadi guru besar psikologi di Universitas Boston pada tahun 1873, Bell mengadakan suatu pertemuan khusus buat para guru yang menangani masalah murid-murid yang mengalami cacat pendengaran.
Hampir seluruh hidupnya, Bell menghabiskan waktunya, untuk mengurusi masalah pendidikan orang-orang yang cacat pendengaran bahkan kemudian dirinya mendirikan American Association to Promote the Teaching of Speech to the Deaf.
Bell mulai melakukan penelitian dengan menggunakan phonatograph, multiple telegraph dan electric speaking telegraph dari tahun 1873 sampai 1876 yang dibiayai oleh dua orang ayah dari muridnya. Salah satu penyandang dananya adalah Gardiner Hubbard yang mempunyai seorang putri, yang telinganya tuli bernama Mabel, wanita inilah yang dikemudian hari menjadi istri Bell.
Sejak usia 18 tahun, Bell telah meneliti gagasan bagaimana mengirimkan dan mentransfer perkataan. Tahun 1874 saat dia mengerjakan telegraph, dia mengembangkan gagasan dasar yang baru bagi telephone. Di kemudian hari Bell mengungkapkan keinginannya untuk menciptakan suatu alat komunikasi dengan transmisi gelombang listrik. Bell pun mengajak temannya Thomas Watson untuk membantu menyediakan perlengkapannya. Penelitiannya dilakukan dengan menggunakan alat pengatur suara dan magnet, untuk menghantarkan bunyi yang akan dikirimkan, peristiwa ini terjadi pada tanggal 2 Juni 1875.
Akhirnya terciptalah karya Bell, sebuah pesawat penerima telepon dan pemancar yang bentuknya berupa sebuah piringan hitam tipis yang dipasang di depan electromagnet. Baru pada tanggal 14 Februari 1876, Bell mematenkan hasil penemuannya, tapi oleh US Patent Office, penemuan Bell ini, beberapa minggu kemudian baru resmi dipatenkan pada tanggal 7 Maret untuk “electric speaking telephone”, ia pun kemudian mendapatkan imbalan dari penemuannya tersebut.
Yang menarik sekali untuk dicatat adalah bahwa pada hari yang sama, seorang lain bernama Elisha Gray juga mengumpulkan penemuannya mengenai peralatan serupa dengan apa yang diperbuat Bell, untuk dipatenkan, dan hanya selisih beberapa jam saja.
Bell terus memperbarui penemuannya dan untuk pertama kalinya dia berhasil mengirimkan suatu kalimat berbunyi “Watson, come here, I want you”, pada tanggal 10 Maret 1876.
Tak lama sesudah patennya diterima, Bell mempertontonkan tilpun di pameran 100 tahun kota Philadelphia. Penemuannya menarik perhatian besar publik dan mendapat penghargaan atas hasil karyanya. Tetapi, The Western Union Telegraph Company yang menawarkan uang sebesar $100.000 buat penemuan alat itu, mengelak membayarnya. Karena itu, Bell dan kawan-kawannya, di bulan Juli 1877, mendirikan perusahaan sendiri, Bell Telephone Company, yang menjadi cikal bakal dari American Telephone and Telegraph Company sekarang. Peralatan tilpun ini dengan cepat mencapai sukses secara komersial dan terjual secara besar-besaran. Sakarang ini AT & T merupakan perusahaan bisnis yang terbesar di dunia.
Bell dan istrinya, yang di bulan Maret 1879 memegang 15 persen saham dari perusahaan itu tampaknya tak punya bayangan betapa akan fantastisnya keuntungan yang bakal diterima oleh perusahaan itu. Dalam tempo cuma tujuh bulan, mereka sudah jual sebagian besar saham mereka dengan harga rata-rata $250 per saham. Di bulan Nopember harganya sudah melesat naik jadi $1000 per saham! (Di bulan Maret itu isterinya-lah yang mendesak buru-buru jual karena dia khawatir harga saham tak akan sampai setinggi itu lagi!) Di tahun 1881 dengan gegabah mereka jual lagi sepertiga jumlah sisa saham yang mereka punyai. Meski begitu, toh dalam tahun 1883 mereka sudah bisa peroleh keuntungan seharga sekitar sejuta dolar.
Kendati penemuan tilpun sudah mengorbitkan Bell jadi kaya-raya, dia tak pernah berhenti meneruskan penyelidikannya, dan dia berhasil menemukan lagi pelbagai alat yang berguna walau tidak sepenting tilpun. Minatnya beraneka ragam, tetapi tujuan utamanya adalah menolong orang tuli. Istrinya sendiri tadinya gadis tuli yang dilatihnya sendiri. Empat anak, dua lelaki dua perempuan keluar berkat perkawinan tetapi keempatnya mati muda. Tahun 1882 Bell jadi warganegara Amerika Serikat dan meninggal tahun 1922.
Benarkah Graham Bell, penemu telepon?
Ternyata kita salah. Sebelumnya ternyata sudah ada orang yang membuat telpon. Dia adalah Antonio Meucci.
Antonio Meucci lahir di San Frediano, dekat kota Firenze, pada tahun 1808. Ia adalah salah satu lulusan Akademi Kesenian Firenze. Dia menemukan telpon sejak pertama kali dia menginjakkan kaki di Amerika. Penemuan pertamanya sebenarnya bukanlah telepon, melainkan sebuah peralatan listrik yang bernama Teletrofono.
Ia baru membuat telepon pada tahun 1849 di Milano, Italia. Pada tahun 1850 ia pindah ke Staten Island, New York. Tetapi pada saat yang bersamaan, ia mengalami kecelakaan karena meledaknya kapal feri "Staten Island". Meucci mengalami luka bakar serius dan memerlukan banyak biaya untuk pengobatannya. Karena hal itulah, ia menjadi jatuh miskin, dan gagal untuk memperpanjang patennya, pada tahun 1871.
Mengetahui hal ini, Alexander Graham Bell pun mematenkan penemuannya. Ketika paten Alexander Graham Bell didaftarkan pada tahun 1876, Antonio Meucci tidak tinggal diam. Ia mengirimkan gambar sketsa dan model asli peralatannya ke Lab Western Union. Tetapi sungguh tidak disangka, ternyata Alexander Graham Bell juga bekerja di tempat itu, dan semua sketsa milik Antonio Meucci pun hilang secara misterius.
Pada tahun 1876, Alexander Graham Bell menyandang status sebagai penemu telepon. Mendengar hal seperti ini lagi, Antonio Meucci tidak tinggal diam. Ia mencari pengacara untuk memprotes hal ini pada Kantor Paten Amerika Serikat, di Washington.
Setelah permusuhannya dengan Alexander Graham Bell dan Western Union berlangsung cukup lama, ia pun mengalami kelelahan. Pada 18 Oktober tahun 1889, Antonio Meucci meninggal dunia. Setelah meninggalnya Antonio Meucci, baru terungkap bahwa Alexander Graham Bell menyetujui membayar 20 persen keuntungan komersil atas penemuannya selama 17 tahun kepada Western Union. Dan pada 11 Juni 2002, kongres Amerika Serikat, menetapkan bahwa, Antonio Meucci adalah sebagai penemu telepon.
Saturday, 23 October 2010
Frederick Sanger
Frederick Sanger ,lahir 13 Agustus 1918, di Rendcombe, Gloucestershire, Inggris, dan merupakan anak kedua pasangan Frederick Sanger, M.D., seorang dokter, dan istrinya Cicely. Orang tuanya sebenarnya berkeinginan agar ia juga menjadi seorang tenaga medis, sebagaimana ayahnya.Pada saat Sanger tumbuh dewasa, dia justru sangat tertarik pada alam dan ilmu pengetahuan, dan ketika dia pergi ke Cambridge University , dia mengambil keputusan untuk tidak belajar ilmu kedokteran. Dia merasa bahwa karirnya di bidang ilmu pengetahuan (sains) akan memberinya kesempatan lebih baik, untuk dapat menjadi pemecah berbagai masalah (a problem solver). Pada tahun 1940, dia menikahi Margaret Joan Howe, dan mereka memiliki dua putra dan seorang putri, dan dia pensiun pada tahun 1983.
Frederick Sanger adalah seorang ahli biokimia dari Inggris, yang berhasil memenangkan Nobel Bidang Kimia, pada tahun 1958 dan 1980, dengan keberhasilnya menentukan struktur rantai asam amino dalam molekul protein.
Masa Pendidikan
Dia belajar di Bryanston School dan St. John’s College, Cambridge, dan berhasil mengambil program B.A. dalam bidang ilmu pengetahuan alam, pada tahun 1939. Setelah meraih gelar BA, ia tinggal di Cambridge untuk meraih gelar Ph.D. Sejak 1940, dia melakukan penelitian di Departemen Biokimia di Cambridge University. Meskipun terjadi perang dunia II, ia terus melanjutkan studinya. Dari tahun 1940 sampai 1943, dia bekerja sama dengan Albert Neuberger untuk mengkaji metabolisme asam amino lysine dan memperoleh gelar Ph.D. pada tahun 1943.
Hadiah Nobel I
Setelah meraih gelar Ph.D., pada tahun 1943, Sanger mulai bekerja untuk AC Chibnall, dan mengidentifikasi kelompok amino bebas yang terdapat pada insulin. Pada 1951, Sanger menjadi staf di Medical Research Council, Cambridge University.
Dalam rangka mengidentifikasi kelompok amino, Sanger menemukan cara untuk mengidentifikasi asam amino. Dia adalah orang pertama yang berhasil mendapatkan susunan urutan protein. Dengan demikian, Sanger membuktikan bahwa molekul protein adalah suatu pesanan dan bersifat analogi. Gen dan DNA yang membuat protein ternyata juga memiliki perintah atau urutan.
Setelah bekerja keras selama delapan tahun, Frederick Sanger berhasil menyusun struktur protein berdasarkan urutan asam aminonya, dengan menggunakan reagen yang mampu memecah insuli menjadi asam amino. Ia kemudian meneruskan untuk menyusun keseluruhan sekuens (urutan) liniernya (dikenal sebagai “struktur primer”). Berdasarkan kajian ini, ia berhasil menentukan struktur protein insulin yang membawanya untuk mendapat anugerah Nobel Prize dibidang Kimia, pada tahun 1958.
Hadiah Nobel II
Pada tahun 1962, ia pindah ke Laboratorium Biologi Molekuler di Cambridge, dimana dia memulai kajian terhadap asam nukleat, RNA dan DNA. Di sini ia berjumpa dengan Francis Crick, John Kendrew, Aaron Klug dan yang lainnya, yang semuanya bekerja pada masalah yang berhubungan dengan DNA.
Pemecahan masalah tentang sekuensing DNA sebenarnya merupakan perpanjangan alami dari karyanya dalam hal urutan protein. Sanger mengawali penelitiannya dengan urutan RNA karena RNA lebih kecil. Dia mengembangkan metode untuk menentukan urutan pada RNA. Penelitiannya mencapai puncaknya pada pengembangan teknik "dideoxy" untuk pengurutan DNA, pada sekitar tahun 1975. Ini merupakan metode yang relatif cepat dan banyak digunakan untuk menentukan urutan DNA pada saat ini. DNA virus mengandung 5375 nuleotida, DNA mitokondria manusia (16.338 nukleotida) dan bakteriofag λ (48.500 nukleotida). Metode ini kemudian ditingkatkan pada genom manusia yang lain (3 juta nukleotida). Karena penemuan ini, ia menerima lagi Penghargaan Nobel Kimia pada tahun 1980. Tetapi kali ini hadiah tersebut berbagi dengan Walter Gilbert untuk kontribusinya mengenai penentuan urutan basa dalam asam nukleat dan Paul Berg untuk karyanya pada DNA rekombinan. .
Ini menjadikannya sebagai salah satu dari 4 orang yang berhasil memenangkan dua Penghargaan Nobel, disamping Pauling, Bardeen, Sanger, dan Marie Curie.
Pada tahun 1992, Frederick Sanger membentuk Singer Institute yang memfokuskan diri pada pemetaan, pengurutan dan pengkodean genom manusia dan genom organisme yang lainnya. Kemudian Wellcome Trust Sanger Institute didirikan pada tahun 1993 oleh Wellcome Trust dan UK Medical Research Council (MRC) di Hinxton Hall, sekitar 9 mil sebelah utara Cambridge. Wellcome Trust Sanger Institute adalah lembaga non-profit yang dibuat untuk penelitian biomedis.
Penghargaan
Selain dua hadiah Nobel dibidang Kimia yang dimenangkannya, Sanger juga banyak mendapat penghargaan dan penghormatan. Dari tahun 1944 sampai 1951, dia memperoleh Beit Memorial Fellowship untuk penelitian medis, dan sejak 1951, dia menjadi anggota staf eksternal Medical Research Council. Sanger juga pernah menjabat sebagai Kepala Divisi Kimia Protein di Medical Research Council Laboratory untuk Biologi Molekuler di Cambridge University
Dia dianugerahi Corday-Morgan Medal dan Prize of the Chemical Society pada tahun 1951. Pada tahun 1954, dia menjadi penerima Fellow of the Royal Society dan Fellow of King’s College, Cambridge. Dia juga merupakan salah satu orang asing yang menjadi anggota kehormatan American Academy of Arts and Sciences dan American Society of Biological Chemists. Dia juga anggota Academies of Science of Argentina and Brazil, anggota kehormatan Japanese Biochemical Society, dan Corresponding Member of the Association Qulmica Argentina. Pada tahun 1979, dia memperoleh Albert Lasker Basic Medical Research Award.
Masa Tua
Sanger pensiun pada tahun 1985 dan menghabiskan sebagian besar waktunya bekerja di kebunnya. Dia memberikan banyak hal, sebagai bentuk bantuan dan dukungan, dari bagian hidupnya, yang diberikan ke isterinya, Margaret Joan, yang tidak berkaitan dengan ilmu (“non-science”).
Pada tahun 1992, Wellcome Trust dan Medical Research Council, mendirikan Sanger Center, suatu pusat penelitian untuk memajukan pengetahuan tentang genom. Sanger Center adalah salah satu pusat utama dari Proyek Sekuensing Genom Manusia dan proyek-proyek sekuensing dari organisme lain. Secara keseluruhan, Sanger adalah orang yang benar-benar "lembut", sangat sopan dan menawan.
Friday, 15 October 2010
Antioksidan
Antioksidan adalah substansi yang dapat memberikan elektron. Fungsinya adalah melindungi tubuh dari serangan radikal bebas, dengan cara menunda, memperlambat, dan mencegah proses oksidasi. Dalam arti khusus, antioksidan adalah zat yang dapat menunda atau mencegah terjadinya reaksi antioksidasi radikal bebas dalam oksidasi lipid (Kochhar dan Rossell, 1990). Antioksidan mampu melindungi sel dari efek berbahaya radikal bebas oksigen reaktif, yang dikaitkan sebagai penyebab berbagai penyakit, seperti penyakit-penyakit degeratif, kanker dan proses penuaan dini.
Seperti diketahui bahwa radikal bebas dapat berasal dari dalam tubuh sebagai hasil dari metabolisme tubuh, juga dapat berasal dari faktor eksternal, seperti asap rokok, polutan dan sebagainya. Radikal bebas adalah spesies yang tidak stabil, karena memiliki elektron yang tidak berpasangan, sehingga akan berusaha untuk mencari pasangan elektron dari molekul atau sel yang lain. Protein lipida dan DNA dari sel manusia sehat merupakan sumber pasangan elektron yang baik.Ketika antioksidan menyerang radikal bebas, antioksidan dan radikal bebas akan saling berikatan. Selanjutnya terbentuk radikal bebas yang baru, yang relatif lemah dan tidak membahayakan.
Mekanisme kerja antioksidan
Antioksidan memiliki dua fungsi. Fungsi pertama merupakan fungsi utama dari antioksidan yaitu sebagai pemberi atom hidrogen. Antioksidan (AH) yang mempunyai fungsi utama tersebut sering disebut antioksidan primer. Senyawa ini dapat memberikan atom hidrogen secara cepat ke radikal lipida (R*, ROO*) atau mengubahnya ke bentuk lebih stabil, sementara turunan radikal antioksidan (A*) tersebut memiliki keadaan lebih stabil dibanding radikal lipida.
Fungsi kedua merupakan fungsi sekunder antioksidan, yaitu memperlambat laju autooksidasi dengan berbagai mekanisme diluar mekanisme pemutusan rantai autooksidasi, dengan mengubah radikal lipida ke bentuk lebih stabil (Gordon,1990).
Penambahan antioksidan (AH) primer dengan konsentrasi rendah pada lipida dapat menghambat atau mencegah reaksi autooksidasi lemak dan minyak. Penambahan tersebut dapat menghalangi reaksi oksidasi pada tahap inisiasi maupun propagasi (lihat gambar 1). Radikal-radikal antioksidan (A*) yang terbentuk pada reaksi tersebut relatif stabil dan tidak mempunyai cukup energi untuk dapat bereaksi dengan molekul lipida lain membentuk radikal lipida baru (Gordon, 1990).
Inisiasi : R* + AH ———-> RH + A*
Radikal lipida
Propagasi : ROO* + AH ——-> ROOH + A*
Gambar 1. Reaksi Penghambatan antioksidan primer terhadap radikal lipida (Gordon 1990)
Besar konsentrasi antioksidan yang ditambahkan dapat berpengaruh pada laju oksidasi. Pada konsentrasi tinggi, aktivitas antioksidan grup fenolik justru sering lenyap, bahkan antioksidan tersebut menjadi prooksidan (Gambar 2). Pengaruh jumlah konsentrasi pada laju oksidasi tergantung pada struktur antioksidan, kondisi dan sampel yang akan diuji.
AH + O2 ———–> A* + HOO*
AH + ROOH ———> RO* + H2O + A*
Gambar 2. Antioksidan bertindak sebagai prooksidan pada konsentrasi tinggi (Gordon 1990)
Ong et al. (1995), menyatakan bahwa mekanisme kerja antioksidan dalam tingkat selular antara lain sebagai berikut:
- antioksidan yang berinteraksi langsung dengan oksidan, radikal bebas, atau oksigen tunggal
- mencegah pembentukan jenis oksigen reaktif
- mengubah jenis oksigen rekatif menjadi kurang toksik
- mencegah kemampuan oksigen reaktif
- memperbaiki kerusakan yang timbul.
Komponen kimia yang berperan sebagai antioksidan adalah senyawa golongan fenolik dan polifenolik. Senyawa-senyawa golongan tersebut banyak terdapat di alam, terutama pada tumbuh-tumbuhan, dan memiliki kemampuan untuk menangkap radikal bebas. Sedangkan antioksidan yang banyak ditemukan pada bahan pangan, antara lain vitamin E, vitamin C, dan karotenoid.2
Penggolongan Antioksidan berdasarkan sumbernya
Sumber-sumber antioksidan dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu antioksidan alami yaitu antioksidan hasil ekstraksi bahan alami dan antioksidan sintetik yaitu antioksidan yang diperoleh dari hasil sintesa reaksi kimia.
Antioksidan alami
Antioksidan alami biasanya lebih disukaii, karena tingkat keamanan yang lebih baik dan manfaatnya yang lebih luas dibidang makanan, kesehatan dan kosmetik. Antioksidan alami yang terdapat di dalam makanan dapat berasal dari
Senyawa antioksidan alami yang terdapat pada tumbuhan, umumnya adalah senyawa fenolik atau polifenolik yang dapat berupa golongan flavonoid, turunan asam sinamat, kumarin, tokoferol dan asam-asam organik polifungsional. Golongan flavonoid yang memiliki aktivitas antioksidan meliputi flavon, flavonol, isoflavon, kateksin, flavonol dan kalkon, sedangkan pada turunan asam sinamat meliputi asam kafeat, asam ferulat, asam klorogenat, dan lain-lain.
Metabolit sekunder dalam tumbuhan yang berasal dari golongan alkaloid, flavonoid, saponin, kuinon, tanin, steroid/ triterpenoid.
Berikut adalah hasil beberapa penelitian dalam upaya mendapatkan sumber-sumber antioksidan alami:
Vitamin A (karotenoid), larut dalam lemak, dilaporkan dapat bereaksi dengan radikal bebas melalui struktur ikatan rangkapnya. Karotenoid berinteraksi dengan vitamin C, vitamin E, dan Selenium sebagai zat anti oksidan. Karoten berperan dalam meningkatkan sistem immunitas tubuh melalui efek anti oksidan. Vitamin A juga menjamin perkembangan kulit yang sehat, membran mukosa, kelenjar thymus dan jaringan lymphoid, dan semua hal yang berhubungan dengan sistem kekebalan tubuh. Sumber : Wortel, brokoli, sayur hijau, bayam, labu, hati, kentang, telur, aprikot, mangga, buah-buahan berwarna cerah, susu dan ikan.
Vitamin E adalah anti oksidan yang sangat kuat, larut dalam lemak. Sebagai antioksidan, Vitamin E bekerja dengan menggandeng molekul yang bernamaLipoprotein, yang melindunginya dari oksidasi sehingga tidak terbentuk radikal bebas. Oksidasi dari lipoprotein ini merupakan tahap awal pembentukan Atherosclerosis (pengerasan pembuluh darah) dan berperan pada kerusakan hati. Vitamin E juga bekerja dengan cara mencari, bereaksi, dan merusak rantai reaksi radikal bebas. Bersama dengan antioksidan lain, vitamin E berguna untuk mencegah kanker, dan memperbaiki sistem pertahanan tubuh.
Sumber : Asparagus, alpukat, buah zaitun, bayam, kacang kacangan, biji bijian, gandum, minyak sayur, sereal.
Vitamin C (Asam askorbat) bersifat larut dalam air dan tidak dapat dibentuk oleh tubuh, jadi harus didapat dari makanan atau supplement ( buah-buahan dan sayuran). Seperti halnya vitamin E, vitamin C tergolong sebagai antioksidan yang kuat serta mempunyai peran yang sangat penting dalam meningkatkan system kekebalan tubuh. Vitamin C dan vitamin E berjalan di seluruh tubuh bersama molekul yang namanya Lipoprotein, dan dapat melindunginya dari oksidasi sehingga tidak terbentuk radikal bebas.
Sumber : Lada/merica, cabe, peterseli, jambu biji, kiwi, brokoli, taoge, kesemek, pepaya, jeruk, lemon, bunga kol, bawang putih, anggur, raspberri, jeruk keprok, bayam, tomat, strawberry, paprika hijau dan nanas.
Selenium, merupakan mineral penting yang berfungsi untuk mempertahankan kesehatan dan mencegah penyakit. Sebenarnya selenium bukan antioksidan yang sebenarnya tetapi berguna untuk produksi enzym-enzym yang berfungsi sebagai antioksidan. Sebagai bagian dari enzim anti oksidan, Selenium berperan dalam sistem pertahanan tubuh dan bekerja sama dengan vitamin E untuk mencegah terjadinya kerusakan sel tubuh.
Bayi dan balita membutuhkan lebih banyak Selenium pada masa pertumbuhan. Kebutuhan akan Selenium bagi bayi usia 0–6 bulan adalah 10 mcg per hari dan 15 mcg per hari, untuk anak usia 6–12 bulan. Kebutuhan selenium pada bayi dan anak akan terus meningkat, seiring meningkatnya pertumbuhan mereka. ASI adalah sumber selenium terbaik. Selenium yang terdapat dalam ASI tergantung pada asupan makan ibu dan tahap menyusuinya. Bahan makanan sumber Selenium antara lain: daging, ikan, dan sereal.
Selenium terdapat di air minum, brokoli, kuning telur, bawang merah, bawang putih dan anggur merah.
Glutathione, salah satu antioksidan yang sangat kuat, hanya saja, tubuh memerlukan asupan vitamin C sebesar 1.000 mg untuk memicu agar tubuh menghasilkan glutahione ini.
Karotin : banyak terdapat pada Beta karoten, lutein, likopen, wortel, labu, sayur sayuran hijau, buah-buahan berwarna merah, tomat, rumput laut.
Poliphenol, terdapat pada buah berri, teh, bir, anggur, minyak zaitun, cokelat, kopi, buah kenari, kacang, kulit buah, buah delima dan minuman anggur.
Berikut adalah beberapa contoh tanaman (sayuran dan buah) yang banyak mengandung antioksidan;
Brokoli, ada juga yang menyebut kembang kol hijau, andungan mineralnya sangat tinggi seperti Kalium, belerang dan Fosfor, Brokoli juga banyak mengandung Vit –A sehingga baik sekali bagi penderita gangguaan penglihatan. Tapi fungsi utamanya adalah sebagai anti oksidan alami yang membersihkan sisa metabolisme, dan radikal bebas jadi bermanfaat pula sebagai anti kanker karena mampu menetralisir unsur-unsur yang bersifat Karsinogen/merugikan
Apel memiliki kandungan mineral sebagai berikut : zat Besi, Magnesium, silicon, Potasium, Fosfor, Kalsim, dan Belerang.
Kandungan Vitamin : A, B, C, G
Fungsi : anti oksidan alami yang membersihkan sisa metabolisme, dan radikal bebas, untuk diet karena apel kaya dengan serat, dan kandungan asamnya mampu membantu proses pencernakaan, menghaluskan kulit dan menyembuhkan peradangan dalam tubuh.
Kembang Kol atau blumkool termasuk jenis sayuran , dan 90% kandunagn kembang Kol terdiri dari Air dan sisanya berupa Protein serta mineral Belerang , Fosfor, Potasium, karena kandungan Kalori yang rendah dan kandungan serat yang tinggi maka kembang kol dapat digunakan untuk diet , tetapi kalau makan kembang kol telalu banyak mengganggu fungsi ginjal. Kandungan kembang kol yang sangat penting lagi adalah Betacaroten yang mampu melibas zat zat yang bersifat karsinogen ( Pemicu kanker )
Tomat, memiliki kandungan mineral sebagai berikut : Magnesium, Potasium, Fosfor, Kalsim, Iodin dan Chlor.
Kandungan Vitamin : A, B, C, dan G
Kasiat Tomat: untuk meningkatkan Libido, tomat juga menunjang kelancaran metabolisme tubuh kalau disantap mentah.
Jahe (Zingiber officinale Roscoe) biasa digunakan sebagai bumbu atau obat tradisional. Ekstrak jahe mengandung 6 gingerol dan 6-shogaol beserta empat senyawa turunannya, juga mengandung empat macam diarilheptanoid, kesemuanya dikenal memiliki aktivitas sebagai antioksidan yang sangat kuat (Nakatani,1992).
Kedelai (Glycine max L.) mengandung beberapa senyawa fenolik yang memiliki aktivitas antioksidan, salah satunya adalah flavonoid. Flavonoid kedelai memiliki keunikan, karena yang terisolasi dan teridentifikasi adalah isoflavon.
Biji serealia utuh, Para peneliti dari University of Scranton menemukan bahwa makanan olahan dari whole grain (biji serelia utuh) mengandung antioksidan tiga kali lebih tinggi dibanding sumber karbohidrat yang sudah digiling. Riset juga menunjukkan whole grain dapat membantu mengontrol tekanan darah selama 10 jam sejak dikonsumsi.
Popcorn, mengandung polyphenol, senyawa pelawan kanker, empat kali lebih tinggi dibanding jumlah yang bisa kita temui dalam sayuran. Demikian menurut Vinson yang telah menguji kadar antioksidan berbagai jenis makanan whole grain.
Berikut adalah beberapa jenis tanaman lain, yang secara potensial mengandung antioksidan alami dan ada di sekitar kita:
Aktivitas antioksidan yang terdapat pada berbagai tanaman di atas, diperkirakan mempunyai kekuatan sedang sampai tinggi. Beberapa ekstrak tanaman yang telah diketahui mempunyai aktivitas antioksidan tinggi antara lain dari golongan rempah-rempah seperti ekstrak cengkeh, jahe, kunyit, temulawak, kayu manis, dan pala. Kemudian ekstrak bunga rosmarinus offcinalis, ekstrak cabe, daun teh, daun dewa. Buah merah diketahui juga mempunyai aktivitas antioksidan tinggi. Khusus untuk rempah-rempah, aktivitas antioksidan rempah-rempah kering umumnya lebih aktif daripada rempah-rempah segar.
Sumber Antioksidan alami lainnya
Telur, dibanding bayam, kandungan lutein (zat pelindung mata dari katarak) dalam telur memang lebih sedikit. Namun para ahli dari Jean Mayer USDA Human Nutrition Center on Aging at Tufts University menemukan bahwa lutein dari kuning telur lebih mudah dicerna tubuh dibanding lutein dari bayam. Hal ini diyakini karena kuning telur membantu tubuh kita memproses antioksidan dengan lebih baik.
Yogurt, secangkir plain yogurt rendah lemak mengandung 25 persen kecukupan harian akan riboflavin atau setara dengan secangkir sayur bayam. Meski bukan antioksidan, namun riboflavin (Vit B) sangat penting untuk mendukung kerja antioksidan. Tanpa riboflavin, antioksidan tidak bisa menghancurkan radikal bebas.
Minyak kanola, menurut peneliti dari Oregon State University, minyak kanola kaya akan alphatocopherol antioksidan. Alphatocopherol adalah satu dari delapan jenis antioksidan dalam vitamin E.
Susu organik, segelas susu yang dihasilkan dari sapi yang diternakkan secara organik (dibiarkan makan dari rumput di tanah) mengandung antioksidan, vitamin E dan beta karoten serta lutein yang lebih banyak.
Kopi, sebuah penelitian ilimiah yang di lakukan para pakar di Amerika Serikat menyebutkan bahwa kopi kemungkinan besar memberikan efek positif bagi kesehatan lebih besar dari pada mengkonsumsi buah-buahan dan sayuran. Kopi terbukti merupakan sumber antioksidan terbesar dari setiap kali dan tingkat konsumsi yang kemudian diikuti teh hitam, pisang, kacang-kacangan kering, dan jagung. Baik kopi berkafein atau bebas kafein, keduanya memberikan sumbangan antioksidan yang sama tingkatnya.
Antioksidan sintetik
Antioksidan sintetik yaitu antioksidan yang diperoleh dari hasil sintesa reaksi kimia. Beberapa contoh antioksidan sintetik yang diijinkan penggunaanya untuk makanan dan penggunaannya telah sering digunakan, yaitu butil hidroksi anisol (BHA), butil hidroksi toluen (BHT), propil galat, tert-butil hidoksi quinon (TBHQ) dan tokoferol. Antioksidan-antioksidan tersebut merupakan antioksidan alami yang telah diproduksi secara sintetis untuk tujuan komersial.
Penggolongan Antioksidan berdasarkan mekanisme kerjanya
Antioksidan primer
Antioksidan primer berperan untuk mencegah pembentukan radikal bebas baru dengan memutus reaksi berantai dan mengubahnya menjadi produk yang lebih stabil dan kurag berdampak negatif, Antioksidan primer dapat diproduksi oleh tubuh kita sendiri, hanya sayang dengan adanya pertambahan usia, produksi dan kualitas antioksidan yang diproduksi tubuh, akan berkurang.
Contoh: enzim superoksida dimustase (SOD), katalase, glutation peroksidase (GPx) dan Protein pengikat logam.
Antioksidan Sekunder (Antioksidan preventif)
Antioksidan sekunder berfungsi mengkhelat logam yang bertindak sebagai pro-oksidan, menangkap senyawa radikal serta mencegah dan mengurangi laju terjadinya reaksi berantai.
Contoh; vitamin E, Vitamin C, dan β-karoten.
Antioksidan Tersier
Antioksidan tersier berfungsi memperbaiki kerusakan sel dan jaringan yang disebabkan oleh radikal bebas. Contoh: enzim yang memperbaiki DNA pada inti sel adalah metionin sulfoksida reduktase.
Peranan antioksidan pada kesehatan
Proses penuaan dan penyakit degeneratif seperti kanker kardiovaskuler, penyumbatan pembuluh darah yang meliputi hiperlipidemik, aterosklerosis, stroke, dan tekanan darah tinggi serta terganggunya sistem imun tubuh dapat disebabkan oleh stress oksidatif.
Stress oksidatif adalah keadaan tidak seimbangnya jumlah oksidan dan prooksidan dalam tubuh. Pada kondisi ini, aktivitas molekul radikal bebas atau reactive oxygen species (ROS) dapat memicu terjadinya kerusakan seluler dan genetika. Kekurangan zat gizi dan adanya senyawa xenobiotik dari makanan atau lingkungan yang terpolusi akan memperparah keadaan tersebut.
Bila umumnya masyarakat Jepang atau beberapa masyarakat Asia jarang mempunyai masalah dengan berbagai penyakit degeneratif, hal ini disebabkan oleh menu sehat tradisionalnya yang kaya akan zat gizi dan komponen bioaktif. Zat-zat ini mempunyai kemampuan sebagai antioksidan, yang berperan penting dalam menghambat reaksi kimia oksidasi, yang dapat merusak makromolekul dan dapat menimbulkan berbagai masalah kesehatan.
Antioksidan, kardiovaskular dan kanker
Peran positif antioksidan terhadap penyakit kanker dan kardiovaskuler (terutama yang diakibatkan oleh aterosklerosis/penyumbatan dan penyempitan pembuluh darah) juga telah banyak diteliti. Antioksidan berperan dalam melindungi lipoprotein densitas rendah (LDL) dan lipoprotein densitas sangat rendah (VLDL) dari reaksi oksidasi. Upaya untuk menghambat laju oksidasi LDL menggunakan antioksidan, sangat bermanfaat dalam menghambat terjadinya ateroskleorsis
Berkenaan dengan kanker dan tumor, banyak ilmuwan sepakat bahwa penyakit ini berawal dari mutasi gen atau DNA sel yang terjadi melalui mekanisme kesalahan replikasi, kesalahan genetika (berkisar 10-15 %), atau pengaruh faktor luar yang merubah struktur DNA seperti virus, polusi, radiasi, dan senyawa xenobiotik yang terdapat pada makanan. Radikal bebas dan reaksi oksidasi berantai yang dihasilkan, jelas berperan pada proses mutasi ini. Resiko ini, sebenarnya dapat dikurangi dengan mengkonsumsi antioksidan dalam jumlah yang cukup.
Dampak Penggabungan Antioksidan
Laboratorium Packer, menemukan bahwa beberapa antioksidan bila diberikan secara bersama-sama akan mempunyai kemampuan yang lebih kuat. Contohnya: ketika vitamin E tidak berdaya terhadap radikal bebas, akan dengan sendirinya akan menjadi radikal bebas yang lemah, kemudian vitamin E akan didaur ulang dengan bantuan Vitamin C, menjadi vitamin E lagi. Kerja sama tersebut dengan cara mennyumbangkan elektron ke vitamin E sehingga dapat kembali menjadi anti oksidan. Jadi kerjasama tersebut bertujuan melindungi sesama anti oksidan agar tidak teroksidasi. Siklus ini berjalan terus, dan dapat memelihara tubuh dari keseimbangan anti oksidan Selenium juga dapat bekerjasama secara sinergis dengan vitamin E, sehingga mempunyai effek yang lebih kuat lagi
Efek Negatif Antioksidan
Meskipun antioksidan diklaim sebagai makanan super atau superfood yang bisa melawan hampir semua penyakit, terutama kanker, tetapi tetap perlu diwaspadai bahwa konsumsi antioksidan yang berlebihan justru bisa menjadi bumerang bagi tubuh dengan memicu terbentuknya senyawa pro-oksidan, sebagaimana yang didapatkan oleh para peneliti di Kansas State University, Amerika.
Antioksidan hanya akan berfungsi ketika ada senyawa pro-oksidan (pemicu proses oksidasi) dalam tubuh. Ketika dosis antioksidan dan pro-oksidan tidak seimbang atau kadar antioksidan tinggi sedangkan pro-oksidan rendah, maka tubuh akan membentuk senyawa pro-oksidan untuk menyeimbangkan kadarnya dengan antioksidan, dan hal ini akan membuat sel-sel radikal bebas tidak bisa diperbaiki lagi.
"Banyak orang percaya bahwa dengan makan antioksidan sebanyak-banyaknya, manfaat untuk tubuh juga akan semakin banyak. Tapi ternyata itu salah, antioksidan dosis tinggi justru menghasilkan fungsi yang bertolak belakang, yaitu menyebabkan otot-otot lemah, nafas pendek, aliran oksigen dalam darah terhambat bahkan mempercepat penuaan," kata si peneliti, Steven Copp seperti dilansir Dailymail, Sabtu (30/1/2010).
Metode Pengujian Aktivitas Antioksidan
1. Metode DPPH
Salah satu metode yang digunakan untuk pengujian aktivitas antioksidan adalah metode DPPH. Metode DPPH didasarkan pada kemampuan antioksidan dalam menghambat radikal bebas dengan mendonorkan atom hidrogen. Adanya perubahan warna ungu DPPH menjadi ungu kemerahan menunjukkan adanya aktivitas senyawa antioksidan. Metode ini menggunakan kontrol positif sebagai pembanding untuk mengetahui aktivitas antioksidan sampel. Kontrol positif ini dapat berupa tokoferol, BHT, dan vitamin C. Uji aktivitas antioksidan dengan metode DPPH, menggunakan 1,1-difenil-2-pikrilhidra-zil (DPPH) sebagai radikal bebas. Prinsipnya adalah reaksi penangkapan hidrogen oleh DPPH dari senyawa antioksidan , misalnya troloks, yang mengubahnya menjadi 1,1-difenil-2-pikrilhidrazin.
2. Metode CR
Larutan Ce(IV) sulfat yang diberikan pada sampel akan menyerang senyawa antioksidan. Senyawa antioksidan yang berperan sebagai pemindah elektron, menyebabkan perusakan struktur oleh elektron reaktif yang berasal dari oksidator kuat seperti Ce(IV) tidak terjadi. Metode ini menggunakan spektrofotometri dengan panjang gelombang 320 nm. Panjang gelombang ini digunakan untuk mengukur Ce(IV) yang tidak bereaksi dengan kuersetin dan senyawa flavonoid lain. Kapasitas reduksi Ce(IV) pada sampel dapat diukur konsentrasi dan pH larutannya yang sesuai, sehingga membuat Ce (IV) hanya mengoksidasi antioksidan, dan bukan senyawa organik lain. Hal ini membuat penentuan panjang gelombang maksimum dan nilai pH larutan, penting untuk diketahui dan dijaga selama pengukuran, agar tidak terjadi pergeseran panjang gelombang selama pengukuran.
Catatan tambahan
Antioksidan digunakan luas sebagai bahan kandungan suplemen makanan dengan harapan dapat membantu menjaga kesehatan dan mencegah penyakit-penyakit seperti kanker dan sakit jantung koroner. Walaupun kajian awal mensusgestikan bahwa suplemen antioksidan mungkin dapat meningkatkan kesehatan, uji klinis lebih lanjut dalam skala besar tidak berhasil mendeteksi adanya keuntungan-keuntungan tersebut.
Sebaliknya, asupan suplemen yang berlebihan malah dapat membahayakan tubuh. Selain itu, senyawa-senyawa antioksidan juga digunakan secara luas untuk keperluan industri, misalnya sebagai zat pengawet makanan dan kosmetik. Steven Copp, mahasiswa doktoral di bidang anatomi dan psikologi di Manhattan adalah salah satu peneliti masalah ini.
Penelitian yang dilakukan di Kansas State Cardiorespiratory Exercise Laboratory itu, dilakukan pada binatang dengan berbagai dosis antioksidan. Hasil penelitian itu telah dipublikasikan dalam sejumlah jurnal, seperti Journal of Applied Physiology, Respiratory Physiology and Neurobiology, Microvascular Research, dan The American Journal of Physiology and Experimental Physiology.
Menurut dia, masyarakat tak menyadari bahwa keseimbangan antioksidan dan prooksidan (kembaran jahat antioksidan) harus diperlakukan dengan hati-hati. "Satu hal yang kami temui di penelitian kami adalah Anda tak bisa hanya mengkonsumsi dosis besar antioksidan dan berharap mendapatkan manfaat darinya. Faktanya, justru Anda bisa menambah masalah yang ada semakin berat," ia menambahkan.
Penelitian ini agak berbeda dengan pendapat para ahli nutrisi. Mereka mengatakan antioksidan bermanfaat sebagai anti penuaan, mencegah sakit jantung dan kanker, bahkan bermanfaat untuk kehidupan seks yang lebih baik. Penelitian tersebut sekaligus memperlihatkan bahwa kebutuhan antioksidan mesti terukur dengan baik. Selain antioksidan, dalam tubuh ada prooksidan. Ketika antioksidan memperlambat kerusakan otot dan organ lain dengan proses yang disebut oksidisasi, prooksidan malah mempercepat proses itu.
Membanjiri tubuh dengan antioksidan akan mengusir habis prooksidan. Padahal penelitian tersebut menunjukkan bahwa beberapa oksidan dalam tubuh, seperti hydrogen peroxide, membantu membuka aliran darah. Tapi justru itu, "Merusak kemampuan tubuh mengalirkan oksigen ke otot," kata David C. Poole, yang memimpin penelitian itu. Efeknya akan membuat mereka yang berusia lanjut sulit bernapas atau membuat mereka enggan berhenti bergerak. Padahal untuk tetap fit, mereka juga harus beristirahat.
Awalnya, mereka meneliti bagaimana meningkatkan asupan oksigen ke otot skeletal selama beraktivitas fisik dengan menggunakan antioksidan--di mana nutrisi yang mengandung antioksidan diketahui bisa mencegah atau memperlambat kerusakan oksidatif pada tubuh. Namun hasil temuan itu sangat mengejutkan: kadang antioksidan malah bisa merusak fungsi otot.
"Jadi, sangat penting untuk mengingatkan sebelum menyarankan orang lain untuk mengkonsumsi lebih banyak antioksidan. Kita harus tahu terlebih dulu fungsinya dalam sistem fisiologi dan kegiatan seperti saat berolahraga," Poole menambahkan. Para peneliti akan melanjutkan penelitian untuk menggali lebih jauh efek antioksidan ini pada saat latihan fisik.
Seperti diketahui bahwa radikal bebas dapat berasal dari dalam tubuh sebagai hasil dari metabolisme tubuh, juga dapat berasal dari faktor eksternal, seperti asap rokok, polutan dan sebagainya. Radikal bebas adalah spesies yang tidak stabil, karena memiliki elektron yang tidak berpasangan, sehingga akan berusaha untuk mencari pasangan elektron dari molekul atau sel yang lain. Protein lipida dan DNA dari sel manusia sehat merupakan sumber pasangan elektron yang baik.Ketika antioksidan menyerang radikal bebas, antioksidan dan radikal bebas akan saling berikatan. Selanjutnya terbentuk radikal bebas yang baru, yang relatif lemah dan tidak membahayakan.
Mekanisme kerja antioksidan
Antioksidan memiliki dua fungsi. Fungsi pertama merupakan fungsi utama dari antioksidan yaitu sebagai pemberi atom hidrogen. Antioksidan (AH) yang mempunyai fungsi utama tersebut sering disebut antioksidan primer. Senyawa ini dapat memberikan atom hidrogen secara cepat ke radikal lipida (R*, ROO*) atau mengubahnya ke bentuk lebih stabil, sementara turunan radikal antioksidan (A*) tersebut memiliki keadaan lebih stabil dibanding radikal lipida.
Fungsi kedua merupakan fungsi sekunder antioksidan, yaitu memperlambat laju autooksidasi dengan berbagai mekanisme diluar mekanisme pemutusan rantai autooksidasi, dengan mengubah radikal lipida ke bentuk lebih stabil (Gordon,1990).
Penambahan antioksidan (AH) primer dengan konsentrasi rendah pada lipida dapat menghambat atau mencegah reaksi autooksidasi lemak dan minyak. Penambahan tersebut dapat menghalangi reaksi oksidasi pada tahap inisiasi maupun propagasi (lihat gambar 1). Radikal-radikal antioksidan (A*) yang terbentuk pada reaksi tersebut relatif stabil dan tidak mempunyai cukup energi untuk dapat bereaksi dengan molekul lipida lain membentuk radikal lipida baru (Gordon, 1990).
Inisiasi : R* + AH ———-> RH + A*
Radikal lipida
Propagasi : ROO* + AH ——-> ROOH + A*
Gambar 1. Reaksi Penghambatan antioksidan primer terhadap radikal lipida (Gordon 1990)
Besar konsentrasi antioksidan yang ditambahkan dapat berpengaruh pada laju oksidasi. Pada konsentrasi tinggi, aktivitas antioksidan grup fenolik justru sering lenyap, bahkan antioksidan tersebut menjadi prooksidan (Gambar 2). Pengaruh jumlah konsentrasi pada laju oksidasi tergantung pada struktur antioksidan, kondisi dan sampel yang akan diuji.
AH + O2 ———–> A* + HOO*
AH + ROOH ———> RO* + H2O + A*
Gambar 2. Antioksidan bertindak sebagai prooksidan pada konsentrasi tinggi (Gordon 1990)
Ong et al. (1995), menyatakan bahwa mekanisme kerja antioksidan dalam tingkat selular antara lain sebagai berikut:
- antioksidan yang berinteraksi langsung dengan oksidan, radikal bebas, atau oksigen tunggal
- mencegah pembentukan jenis oksigen reaktif
- mengubah jenis oksigen rekatif menjadi kurang toksik
- mencegah kemampuan oksigen reaktif
- memperbaiki kerusakan yang timbul.
Komponen kimia yang berperan sebagai antioksidan adalah senyawa golongan fenolik dan polifenolik. Senyawa-senyawa golongan tersebut banyak terdapat di alam, terutama pada tumbuh-tumbuhan, dan memiliki kemampuan untuk menangkap radikal bebas. Sedangkan antioksidan yang banyak ditemukan pada bahan pangan, antara lain vitamin E, vitamin C, dan karotenoid.2
Penggolongan Antioksidan berdasarkan sumbernya
Sumber-sumber antioksidan dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu antioksidan alami yaitu antioksidan hasil ekstraksi bahan alami dan antioksidan sintetik yaitu antioksidan yang diperoleh dari hasil sintesa reaksi kimia.
Antioksidan alami
Antioksidan alami biasanya lebih disukaii, karena tingkat keamanan yang lebih baik dan manfaatnya yang lebih luas dibidang makanan, kesehatan dan kosmetik. Antioksidan alami yang terdapat di dalam makanan dapat berasal dari
- senyawa antioksidan yang sudah ada dari satu atau dua komponen makanan
- senyawa antioksidan yang terbentuk dari reaksi-reaksi selama proses pengolahan
- senyawa antioksidan yang diisolasi dari sumber alami dan ditambahkan ke makanan sebagai bahan tambahan pangan (Pratt, 1992).
Senyawa antioksidan alami yang terdapat pada tumbuhan, umumnya adalah senyawa fenolik atau polifenolik yang dapat berupa golongan flavonoid, turunan asam sinamat, kumarin, tokoferol dan asam-asam organik polifungsional. Golongan flavonoid yang memiliki aktivitas antioksidan meliputi flavon, flavonol, isoflavon, kateksin, flavonol dan kalkon, sedangkan pada turunan asam sinamat meliputi asam kafeat, asam ferulat, asam klorogenat, dan lain-lain.
Metabolit sekunder dalam tumbuhan yang berasal dari golongan alkaloid, flavonoid, saponin, kuinon, tanin, steroid/ triterpenoid.
Berikut adalah hasil beberapa penelitian dalam upaya mendapatkan sumber-sumber antioksidan alami:
- Quezada et al. (2004) menyatakan bahwa fraksi alkaloid pada daun “Peumus boldus” dapat berperan sebagai antioksidan.
- Zin “et al”. (2002) menyatakan bahwa golongan senyawa yang aktif sebagai antioksidan pada batang, buah, dan daun mengkudu berasal dari golongan flavonoid.
- Gingseng dinyatakan memiliki manfaat sebagai antioksidan, antidiabetes, antihepatitis, antistres, dan antineoplastik, juga mengandung saponin glikosida (steroid glikosida).
- Uji aktivitas antioksidan yang dilakukan pada daun “Ipomea pescaprae” menunjukkan keberadaan senyawa kuinon, kumarin, dan furanokumarin.
- Tanin yang banyak terdapat pada teh dipercaya memiliki aktivitas antioksidan yang tinggi.
- Sementara itu, Iwalokum “et al”.(2007) menyatakan bahwa “Pleurotus ostreatus” yang mengandung triterpenoid, tanin, dan steroids glikosida dapat berperan sebagai antioksidan dan antimikroba.
Vitamin A (karotenoid), larut dalam lemak, dilaporkan dapat bereaksi dengan radikal bebas melalui struktur ikatan rangkapnya. Karotenoid berinteraksi dengan vitamin C, vitamin E, dan Selenium sebagai zat anti oksidan. Karoten berperan dalam meningkatkan sistem immunitas tubuh melalui efek anti oksidan. Vitamin A juga menjamin perkembangan kulit yang sehat, membran mukosa, kelenjar thymus dan jaringan lymphoid, dan semua hal yang berhubungan dengan sistem kekebalan tubuh. Sumber : Wortel, brokoli, sayur hijau, bayam, labu, hati, kentang, telur, aprikot, mangga, buah-buahan berwarna cerah, susu dan ikan.
Vitamin E adalah anti oksidan yang sangat kuat, larut dalam lemak. Sebagai antioksidan, Vitamin E bekerja dengan menggandeng molekul yang bernamaLipoprotein, yang melindunginya dari oksidasi sehingga tidak terbentuk radikal bebas. Oksidasi dari lipoprotein ini merupakan tahap awal pembentukan Atherosclerosis (pengerasan pembuluh darah) dan berperan pada kerusakan hati. Vitamin E juga bekerja dengan cara mencari, bereaksi, dan merusak rantai reaksi radikal bebas. Bersama dengan antioksidan lain, vitamin E berguna untuk mencegah kanker, dan memperbaiki sistem pertahanan tubuh.
Sumber : Asparagus, alpukat, buah zaitun, bayam, kacang kacangan, biji bijian, gandum, minyak sayur, sereal.
Vitamin C (Asam askorbat) bersifat larut dalam air dan tidak dapat dibentuk oleh tubuh, jadi harus didapat dari makanan atau supplement ( buah-buahan dan sayuran). Seperti halnya vitamin E, vitamin C tergolong sebagai antioksidan yang kuat serta mempunyai peran yang sangat penting dalam meningkatkan system kekebalan tubuh. Vitamin C dan vitamin E berjalan di seluruh tubuh bersama molekul yang namanya Lipoprotein, dan dapat melindunginya dari oksidasi sehingga tidak terbentuk radikal bebas.
Sumber : Lada/merica, cabe, peterseli, jambu biji, kiwi, brokoli, taoge, kesemek, pepaya, jeruk, lemon, bunga kol, bawang putih, anggur, raspberri, jeruk keprok, bayam, tomat, strawberry, paprika hijau dan nanas.
Selenium, merupakan mineral penting yang berfungsi untuk mempertahankan kesehatan dan mencegah penyakit. Sebenarnya selenium bukan antioksidan yang sebenarnya tetapi berguna untuk produksi enzym-enzym yang berfungsi sebagai antioksidan. Sebagai bagian dari enzim anti oksidan, Selenium berperan dalam sistem pertahanan tubuh dan bekerja sama dengan vitamin E untuk mencegah terjadinya kerusakan sel tubuh.
Bayi dan balita membutuhkan lebih banyak Selenium pada masa pertumbuhan. Kebutuhan akan Selenium bagi bayi usia 0–6 bulan adalah 10 mcg per hari dan 15 mcg per hari, untuk anak usia 6–12 bulan. Kebutuhan selenium pada bayi dan anak akan terus meningkat, seiring meningkatnya pertumbuhan mereka. ASI adalah sumber selenium terbaik. Selenium yang terdapat dalam ASI tergantung pada asupan makan ibu dan tahap menyusuinya. Bahan makanan sumber Selenium antara lain: daging, ikan, dan sereal.
Selenium terdapat di air minum, brokoli, kuning telur, bawang merah, bawang putih dan anggur merah.
Glutathione, salah satu antioksidan yang sangat kuat, hanya saja, tubuh memerlukan asupan vitamin C sebesar 1.000 mg untuk memicu agar tubuh menghasilkan glutahione ini.
Karotin : banyak terdapat pada Beta karoten, lutein, likopen, wortel, labu, sayur sayuran hijau, buah-buahan berwarna merah, tomat, rumput laut.
Poliphenol, terdapat pada buah berri, teh, bir, anggur, minyak zaitun, cokelat, kopi, buah kenari, kacang, kulit buah, buah delima dan minuman anggur.
Berikut adalah beberapa contoh tanaman (sayuran dan buah) yang banyak mengandung antioksidan;
Brokoli, ada juga yang menyebut kembang kol hijau, andungan mineralnya sangat tinggi seperti Kalium, belerang dan Fosfor, Brokoli juga banyak mengandung Vit –A sehingga baik sekali bagi penderita gangguaan penglihatan. Tapi fungsi utamanya adalah sebagai anti oksidan alami yang membersihkan sisa metabolisme, dan radikal bebas jadi bermanfaat pula sebagai anti kanker karena mampu menetralisir unsur-unsur yang bersifat Karsinogen/merugikan
Apel memiliki kandungan mineral sebagai berikut : zat Besi, Magnesium, silicon, Potasium, Fosfor, Kalsim, dan Belerang.
Kandungan Vitamin : A, B, C, G
Fungsi : anti oksidan alami yang membersihkan sisa metabolisme, dan radikal bebas, untuk diet karena apel kaya dengan serat, dan kandungan asamnya mampu membantu proses pencernakaan, menghaluskan kulit dan menyembuhkan peradangan dalam tubuh.
Kembang Kol atau blumkool termasuk jenis sayuran , dan 90% kandunagn kembang Kol terdiri dari Air dan sisanya berupa Protein serta mineral Belerang , Fosfor, Potasium, karena kandungan Kalori yang rendah dan kandungan serat yang tinggi maka kembang kol dapat digunakan untuk diet , tetapi kalau makan kembang kol telalu banyak mengganggu fungsi ginjal. Kandungan kembang kol yang sangat penting lagi adalah Betacaroten yang mampu melibas zat zat yang bersifat karsinogen ( Pemicu kanker )
Tomat, memiliki kandungan mineral sebagai berikut : Magnesium, Potasium, Fosfor, Kalsim, Iodin dan Chlor.
Kandungan Vitamin : A, B, C, dan G
Kasiat Tomat: untuk meningkatkan Libido, tomat juga menunjang kelancaran metabolisme tubuh kalau disantap mentah.
Jahe (Zingiber officinale Roscoe) biasa digunakan sebagai bumbu atau obat tradisional. Ekstrak jahe mengandung 6 gingerol dan 6-shogaol beserta empat senyawa turunannya, juga mengandung empat macam diarilheptanoid, kesemuanya dikenal memiliki aktivitas sebagai antioksidan yang sangat kuat (Nakatani,1992).
Kedelai (Glycine max L.) mengandung beberapa senyawa fenolik yang memiliki aktivitas antioksidan, salah satunya adalah flavonoid. Flavonoid kedelai memiliki keunikan, karena yang terisolasi dan teridentifikasi adalah isoflavon.
Biji serealia utuh, Para peneliti dari University of Scranton menemukan bahwa makanan olahan dari whole grain (biji serelia utuh) mengandung antioksidan tiga kali lebih tinggi dibanding sumber karbohidrat yang sudah digiling. Riset juga menunjukkan whole grain dapat membantu mengontrol tekanan darah selama 10 jam sejak dikonsumsi.
Popcorn, mengandung polyphenol, senyawa pelawan kanker, empat kali lebih tinggi dibanding jumlah yang bisa kita temui dalam sayuran. Demikian menurut Vinson yang telah menguji kadar antioksidan berbagai jenis makanan whole grain.
Berikut adalah beberapa jenis tanaman lain, yang secara potensial mengandung antioksidan alami dan ada di sekitar kita:
- Sayur-sayuran : Kubis, Lobak, Wortel, Bayam, Cabe, Buncis, Pare, Leunca, Jagung, Kangkung, Takokak, Mentimun, daun Rosemary
- Buah-buahan : Anggur, Alpukat, Jeruk, Kiwi, Semangka, Coklat, Markisa, Belimbing, Pepaya, Kelapa, Atung
- Rempah-rempah : Temulawak, Kunyit, Lengkuas, Temumangga, Temuputih, Kencur, Kapulaga, Bangle, Temugiring, Lada, Cengkeh, Pala, Asam Jawa, Asam Kandis
- Tanaman lain Teh hijau, Ubi Jalar, Kentang, Keluwak, Labu Kuning, Pete Cina
Aktivitas antioksidan yang terdapat pada berbagai tanaman di atas, diperkirakan mempunyai kekuatan sedang sampai tinggi. Beberapa ekstrak tanaman yang telah diketahui mempunyai aktivitas antioksidan tinggi antara lain dari golongan rempah-rempah seperti ekstrak cengkeh, jahe, kunyit, temulawak, kayu manis, dan pala. Kemudian ekstrak bunga rosmarinus offcinalis, ekstrak cabe, daun teh, daun dewa. Buah merah diketahui juga mempunyai aktivitas antioksidan tinggi. Khusus untuk rempah-rempah, aktivitas antioksidan rempah-rempah kering umumnya lebih aktif daripada rempah-rempah segar.
Sumber Antioksidan alami lainnya
Telur, dibanding bayam, kandungan lutein (zat pelindung mata dari katarak) dalam telur memang lebih sedikit. Namun para ahli dari Jean Mayer USDA Human Nutrition Center on Aging at Tufts University menemukan bahwa lutein dari kuning telur lebih mudah dicerna tubuh dibanding lutein dari bayam. Hal ini diyakini karena kuning telur membantu tubuh kita memproses antioksidan dengan lebih baik.
Yogurt, secangkir plain yogurt rendah lemak mengandung 25 persen kecukupan harian akan riboflavin atau setara dengan secangkir sayur bayam. Meski bukan antioksidan, namun riboflavin (Vit B) sangat penting untuk mendukung kerja antioksidan. Tanpa riboflavin, antioksidan tidak bisa menghancurkan radikal bebas.
Minyak kanola, menurut peneliti dari Oregon State University, minyak kanola kaya akan alphatocopherol antioksidan. Alphatocopherol adalah satu dari delapan jenis antioksidan dalam vitamin E.
Susu organik, segelas susu yang dihasilkan dari sapi yang diternakkan secara organik (dibiarkan makan dari rumput di tanah) mengandung antioksidan, vitamin E dan beta karoten serta lutein yang lebih banyak.
Kopi, sebuah penelitian ilimiah yang di lakukan para pakar di Amerika Serikat menyebutkan bahwa kopi kemungkinan besar memberikan efek positif bagi kesehatan lebih besar dari pada mengkonsumsi buah-buahan dan sayuran. Kopi terbukti merupakan sumber antioksidan terbesar dari setiap kali dan tingkat konsumsi yang kemudian diikuti teh hitam, pisang, kacang-kacangan kering, dan jagung. Baik kopi berkafein atau bebas kafein, keduanya memberikan sumbangan antioksidan yang sama tingkatnya.
Antioksidan sintetik
Antioksidan sintetik yaitu antioksidan yang diperoleh dari hasil sintesa reaksi kimia. Beberapa contoh antioksidan sintetik yang diijinkan penggunaanya untuk makanan dan penggunaannya telah sering digunakan, yaitu butil hidroksi anisol (BHA), butil hidroksi toluen (BHT), propil galat, tert-butil hidoksi quinon (TBHQ) dan tokoferol. Antioksidan-antioksidan tersebut merupakan antioksidan alami yang telah diproduksi secara sintetis untuk tujuan komersial.
Penggolongan Antioksidan berdasarkan mekanisme kerjanya
Antioksidan primer
Antioksidan primer berperan untuk mencegah pembentukan radikal bebas baru dengan memutus reaksi berantai dan mengubahnya menjadi produk yang lebih stabil dan kurag berdampak negatif, Antioksidan primer dapat diproduksi oleh tubuh kita sendiri, hanya sayang dengan adanya pertambahan usia, produksi dan kualitas antioksidan yang diproduksi tubuh, akan berkurang.
Contoh: enzim superoksida dimustase (SOD), katalase, glutation peroksidase (GPx) dan Protein pengikat logam.
Antioksidan Sekunder (Antioksidan preventif)
Antioksidan sekunder berfungsi mengkhelat logam yang bertindak sebagai pro-oksidan, menangkap senyawa radikal serta mencegah dan mengurangi laju terjadinya reaksi berantai.
Contoh; vitamin E, Vitamin C, dan β-karoten.
Antioksidan Tersier
Antioksidan tersier berfungsi memperbaiki kerusakan sel dan jaringan yang disebabkan oleh radikal bebas. Contoh: enzim yang memperbaiki DNA pada inti sel adalah metionin sulfoksida reduktase.
Peranan antioksidan pada kesehatan
Proses penuaan dan penyakit degeneratif seperti kanker kardiovaskuler, penyumbatan pembuluh darah yang meliputi hiperlipidemik, aterosklerosis, stroke, dan tekanan darah tinggi serta terganggunya sistem imun tubuh dapat disebabkan oleh stress oksidatif.
Stress oksidatif adalah keadaan tidak seimbangnya jumlah oksidan dan prooksidan dalam tubuh. Pada kondisi ini, aktivitas molekul radikal bebas atau reactive oxygen species (ROS) dapat memicu terjadinya kerusakan seluler dan genetika. Kekurangan zat gizi dan adanya senyawa xenobiotik dari makanan atau lingkungan yang terpolusi akan memperparah keadaan tersebut.
Bila umumnya masyarakat Jepang atau beberapa masyarakat Asia jarang mempunyai masalah dengan berbagai penyakit degeneratif, hal ini disebabkan oleh menu sehat tradisionalnya yang kaya akan zat gizi dan komponen bioaktif. Zat-zat ini mempunyai kemampuan sebagai antioksidan, yang berperan penting dalam menghambat reaksi kimia oksidasi, yang dapat merusak makromolekul dan dapat menimbulkan berbagai masalah kesehatan.
Antioksidan, kardiovaskular dan kanker
Peran positif antioksidan terhadap penyakit kanker dan kardiovaskuler (terutama yang diakibatkan oleh aterosklerosis/penyumbatan dan penyempitan pembuluh darah) juga telah banyak diteliti. Antioksidan berperan dalam melindungi lipoprotein densitas rendah (LDL) dan lipoprotein densitas sangat rendah (VLDL) dari reaksi oksidasi. Upaya untuk menghambat laju oksidasi LDL menggunakan antioksidan, sangat bermanfaat dalam menghambat terjadinya ateroskleorsis
Berkenaan dengan kanker dan tumor, banyak ilmuwan sepakat bahwa penyakit ini berawal dari mutasi gen atau DNA sel yang terjadi melalui mekanisme kesalahan replikasi, kesalahan genetika (berkisar 10-15 %), atau pengaruh faktor luar yang merubah struktur DNA seperti virus, polusi, radiasi, dan senyawa xenobiotik yang terdapat pada makanan. Radikal bebas dan reaksi oksidasi berantai yang dihasilkan, jelas berperan pada proses mutasi ini. Resiko ini, sebenarnya dapat dikurangi dengan mengkonsumsi antioksidan dalam jumlah yang cukup.
Dampak Penggabungan Antioksidan
Laboratorium Packer, menemukan bahwa beberapa antioksidan bila diberikan secara bersama-sama akan mempunyai kemampuan yang lebih kuat. Contohnya: ketika vitamin E tidak berdaya terhadap radikal bebas, akan dengan sendirinya akan menjadi radikal bebas yang lemah, kemudian vitamin E akan didaur ulang dengan bantuan Vitamin C, menjadi vitamin E lagi. Kerja sama tersebut dengan cara mennyumbangkan elektron ke vitamin E sehingga dapat kembali menjadi anti oksidan. Jadi kerjasama tersebut bertujuan melindungi sesama anti oksidan agar tidak teroksidasi. Siklus ini berjalan terus, dan dapat memelihara tubuh dari keseimbangan anti oksidan Selenium juga dapat bekerjasama secara sinergis dengan vitamin E, sehingga mempunyai effek yang lebih kuat lagi
Efek Negatif Antioksidan
Meskipun antioksidan diklaim sebagai makanan super atau superfood yang bisa melawan hampir semua penyakit, terutama kanker, tetapi tetap perlu diwaspadai bahwa konsumsi antioksidan yang berlebihan justru bisa menjadi bumerang bagi tubuh dengan memicu terbentuknya senyawa pro-oksidan, sebagaimana yang didapatkan oleh para peneliti di Kansas State University, Amerika.
Antioksidan hanya akan berfungsi ketika ada senyawa pro-oksidan (pemicu proses oksidasi) dalam tubuh. Ketika dosis antioksidan dan pro-oksidan tidak seimbang atau kadar antioksidan tinggi sedangkan pro-oksidan rendah, maka tubuh akan membentuk senyawa pro-oksidan untuk menyeimbangkan kadarnya dengan antioksidan, dan hal ini akan membuat sel-sel radikal bebas tidak bisa diperbaiki lagi.
"Banyak orang percaya bahwa dengan makan antioksidan sebanyak-banyaknya, manfaat untuk tubuh juga akan semakin banyak. Tapi ternyata itu salah, antioksidan dosis tinggi justru menghasilkan fungsi yang bertolak belakang, yaitu menyebabkan otot-otot lemah, nafas pendek, aliran oksigen dalam darah terhambat bahkan mempercepat penuaan," kata si peneliti, Steven Copp seperti dilansir Dailymail, Sabtu (30/1/2010).
Metode Pengujian Aktivitas Antioksidan
1. Metode DPPH
Salah satu metode yang digunakan untuk pengujian aktivitas antioksidan adalah metode DPPH. Metode DPPH didasarkan pada kemampuan antioksidan dalam menghambat radikal bebas dengan mendonorkan atom hidrogen. Adanya perubahan warna ungu DPPH menjadi ungu kemerahan menunjukkan adanya aktivitas senyawa antioksidan. Metode ini menggunakan kontrol positif sebagai pembanding untuk mengetahui aktivitas antioksidan sampel. Kontrol positif ini dapat berupa tokoferol, BHT, dan vitamin C. Uji aktivitas antioksidan dengan metode DPPH, menggunakan 1,1-difenil-2-pikrilhidra-zil (DPPH) sebagai radikal bebas. Prinsipnya adalah reaksi penangkapan hidrogen oleh DPPH dari senyawa antioksidan , misalnya troloks, yang mengubahnya menjadi 1,1-difenil-2-pikrilhidrazin.
2. Metode CR
Larutan Ce(IV) sulfat yang diberikan pada sampel akan menyerang senyawa antioksidan. Senyawa antioksidan yang berperan sebagai pemindah elektron, menyebabkan perusakan struktur oleh elektron reaktif yang berasal dari oksidator kuat seperti Ce(IV) tidak terjadi. Metode ini menggunakan spektrofotometri dengan panjang gelombang 320 nm. Panjang gelombang ini digunakan untuk mengukur Ce(IV) yang tidak bereaksi dengan kuersetin dan senyawa flavonoid lain. Kapasitas reduksi Ce(IV) pada sampel dapat diukur konsentrasi dan pH larutannya yang sesuai, sehingga membuat Ce (IV) hanya mengoksidasi antioksidan, dan bukan senyawa organik lain. Hal ini membuat penentuan panjang gelombang maksimum dan nilai pH larutan, penting untuk diketahui dan dijaga selama pengukuran, agar tidak terjadi pergeseran panjang gelombang selama pengukuran.
Catatan tambahan
Antioksidan digunakan luas sebagai bahan kandungan suplemen makanan dengan harapan dapat membantu menjaga kesehatan dan mencegah penyakit-penyakit seperti kanker dan sakit jantung koroner. Walaupun kajian awal mensusgestikan bahwa suplemen antioksidan mungkin dapat meningkatkan kesehatan, uji klinis lebih lanjut dalam skala besar tidak berhasil mendeteksi adanya keuntungan-keuntungan tersebut.
Sebaliknya, asupan suplemen yang berlebihan malah dapat membahayakan tubuh. Selain itu, senyawa-senyawa antioksidan juga digunakan secara luas untuk keperluan industri, misalnya sebagai zat pengawet makanan dan kosmetik. Steven Copp, mahasiswa doktoral di bidang anatomi dan psikologi di Manhattan adalah salah satu peneliti masalah ini.
Penelitian yang dilakukan di Kansas State Cardiorespiratory Exercise Laboratory itu, dilakukan pada binatang dengan berbagai dosis antioksidan. Hasil penelitian itu telah dipublikasikan dalam sejumlah jurnal, seperti Journal of Applied Physiology, Respiratory Physiology and Neurobiology, Microvascular Research, dan The American Journal of Physiology and Experimental Physiology.
Menurut dia, masyarakat tak menyadari bahwa keseimbangan antioksidan dan prooksidan (kembaran jahat antioksidan) harus diperlakukan dengan hati-hati. "Satu hal yang kami temui di penelitian kami adalah Anda tak bisa hanya mengkonsumsi dosis besar antioksidan dan berharap mendapatkan manfaat darinya. Faktanya, justru Anda bisa menambah masalah yang ada semakin berat," ia menambahkan.
Penelitian ini agak berbeda dengan pendapat para ahli nutrisi. Mereka mengatakan antioksidan bermanfaat sebagai anti penuaan, mencegah sakit jantung dan kanker, bahkan bermanfaat untuk kehidupan seks yang lebih baik. Penelitian tersebut sekaligus memperlihatkan bahwa kebutuhan antioksidan mesti terukur dengan baik. Selain antioksidan, dalam tubuh ada prooksidan. Ketika antioksidan memperlambat kerusakan otot dan organ lain dengan proses yang disebut oksidisasi, prooksidan malah mempercepat proses itu.
Membanjiri tubuh dengan antioksidan akan mengusir habis prooksidan. Padahal penelitian tersebut menunjukkan bahwa beberapa oksidan dalam tubuh, seperti hydrogen peroxide, membantu membuka aliran darah. Tapi justru itu, "Merusak kemampuan tubuh mengalirkan oksigen ke otot," kata David C. Poole, yang memimpin penelitian itu. Efeknya akan membuat mereka yang berusia lanjut sulit bernapas atau membuat mereka enggan berhenti bergerak. Padahal untuk tetap fit, mereka juga harus beristirahat.
Awalnya, mereka meneliti bagaimana meningkatkan asupan oksigen ke otot skeletal selama beraktivitas fisik dengan menggunakan antioksidan--di mana nutrisi yang mengandung antioksidan diketahui bisa mencegah atau memperlambat kerusakan oksidatif pada tubuh. Namun hasil temuan itu sangat mengejutkan: kadang antioksidan malah bisa merusak fungsi otot.
"Jadi, sangat penting untuk mengingatkan sebelum menyarankan orang lain untuk mengkonsumsi lebih banyak antioksidan. Kita harus tahu terlebih dulu fungsinya dalam sistem fisiologi dan kegiatan seperti saat berolahraga," Poole menambahkan. Para peneliti akan melanjutkan penelitian untuk menggali lebih jauh efek antioksidan ini pada saat latihan fisik.
Radikal Bebas
Radikal bebas didefinisikan sebagai atom/molekul/senyawa yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan, sehingga molekul tersebut menjadi tidak stabil dan akan berusaha mengambil elektron dari molekul atau sel lain.
Jadi, Radikal Bebas sendiri sebenarnya adalah sejenis oksigen yang secara kimia, strukturnya telah berubah akibat dari aktifitas lingkungan, sehingga memiliki tingkat reaktifitas yang tinggi. Radikal bebas, secara alami memang ada dalam tubuh, sebagai hasil dari reaksi biokimia, seperti proses oksidasi, metabolisme sel, olahraga dan peradangan. Selain itu aktifitas lingkungan juga dapat memunculkan radikal bebas antara lain radiasi, polusi, merokok dan lain sebagainya.
Karena secara kimia, molekulnya tidak berpasangan, radikal bebas cenderung untuk bereaksi dengan molekul sel tubuh. Radikal bebas yang beredar dalam tubuh berusaha untuk mencuri elektron yang ada pada molekul lain. Beberapa komponen tubuh yang rentan terhadap serangan radikal bebas antara lain; kerusakan DNA, membran sel, protein, lipid peroksida, Pencurian ini jika berhasil akan merusak sel dan DNA tersebut. Dapat dibayangkan jika radikal bebas banyak beredar maka akan banyak pula sel yang rusak. Dalam bidang medis, diketahui bahwa radikal bebas merupakan biang keladi berbagai keadaan patologis seperti penyakit liver, jantung koroner, kanker, diabetes, katarak, penyakit hati, dan berbagai proses penuaan dini.
Radikal bebas umumnya berasal dari oksigen, molekul yang cenderung kehilangan satu elektronnya, dan menjadi tidak stabil. Molekul tunggal ini disebut "Jenis Oksigen Reaktif" atau "Reactive Oxygent Species-ROS". Contoh radikal bebas adalah superoksida (O2-), hidroksil (OH-), nitroksida (NO), hidrogen peroksida (H2O2), asam hipoklorit (HOCl), thill (RS-) dan lain-lain. Derajat kekuatan tiap radikal bebas ini berbeda, dan senyawa paling berbahaya adalah radikal hidroksil (OH-) karena memiliki reaktivitas paling tinggi.
Sumber Radikal Bebas
• Hasil metabolisme tubuh (faktor internal)
• Asap rokok
• Zat kimia dalam makanan / minuman
• Pupuk kimia
• Radiasi sinar Ultra Violet, X-ray
• Asap atau polutan dari kendaraan / pabrik
Normalnya, tubuh mampu menetralisir adanya radikal bebas dengan menggunakan apa yang disebut Antioksidan. Tetapi bila jumlah radikal bebas berlebihan sehingga tidak mampu diimbangi oleh antioksidan yang ada dalam tubuh, akan menyebabkan berbagai gangguan fungsi organ tubuh.
Radikal bebas akan mengambil elektron dari sel tubuh. Sel yang diambil elektronnya akan mengalami kerusakan dan proteinnya akan menjadi nonaktif, sehingga berakibat pada adanya perubahan pada membran sel dan struktur DNA. Sel-sel yang diambil elektronnya, menjadi tidak stabil sehingga menyebabkan timbulnya sel-sel mutan, yang pada gilirannya dapat berubah menjadi sel-sel kanker. Memang, perubahan ini tidak berlangsung dalam waktu singkat, tetapi dibutuhkan waktu bertahun-tahun.
Radikal bebas yang berupa oksigen reaktif, sangat signifikan dalam tubuh. Oksigen reaktif ini antara lain meliputi superoksida (O`2), hidroksil (`OH), peroksil (ROO`), hidrogen peroksida (H2O2), singlet oksigen (O2), oksida nitrit (NO`), peroksinitrit (ONOO`) dan asam hipoklorit (HOCl).
Radikal bebas sebenarnya adalah spesi kimia yang memiliki pasangan elektron bebas di kulit terluar, sehingga sangat reaktif dan mampu bereaksi dengan protein, lipid, karbohidrat, atau DNA. Reaksi antara radikal bebas dan molekul itu berujung pada timbulnya berbagai penyakit., diantaranya pengerasan pembuluh darah, jantung koroner, stroke, kanker, gangguan fungsi liver dan ginjal, katarak, arthritis, proses penuaan dini dan penyakit-penyakit degeratif lainnya
Kerusakan sel akibat radikal bebas
Upaya untuk mengurangi produksi radikal bebas dan menetralisir radika bebas yang sudah terbentuk, antara lain memperbaiki pola makan yang lebih sehat, tidak merokok, makan yang tidak mengandung pengawet, zat pewarna, atau penyedap rasa yang banyak mengandung bahan kimia berbahaya; olah raga teratur, memperbanyak makan buah atau sayuran yang banyak mengandung anti oksidan.
Prooksidan
Senyawa-senyawa atau reaksi-reaksi kimiawi yang cenderung menghasilkan spesies oksigen reaktif (spesies oksigen yang potensial toksik)
Stres Oksidatif
Keadaan dimana jumlah radikal bebas dalam tubuh melebihi kemampuan atau kapasitas
tubuh untuk menetralisirnya. Stres Oksidatif merupakan salah satu penyebab utama proses penuaan dini dan berperan besar dalam terjadinya berbagai penyakit kronis (menahun) seperti kanker, Alzheimer, penyakit jantung dan lain-lain.
Tingkat stres oksidatif dapat diukur dengan menggunakan suatu alat d-Reaktive
Oxygen Metabolites Test.
Stres Oksidatif dapat dicegah dan dikurangi dengan memberikan asupan antioksidan yang cukup.
Contoh kegiatan atau hal-hal yang dapat meningkatkan Stress Oksidatif:
• Setelah menggunakan kontrasepsi oral
• Olahraga berlebihan
• Merokok
• Hemodialisa
• Diebetes Melitus
• Penyakit pembuluh darah perifer
• Hipertensi tidak terkontrol
• Rhematoid Arthritis
Keseimbangan antara antioksidan dan radikal bebas menjadi kunci utama dalam pencegahan stres oksidatif dan penyakit-penyakit kronis yang dihasilkannya.
Jadi, Radikal Bebas sendiri sebenarnya adalah sejenis oksigen yang secara kimia, strukturnya telah berubah akibat dari aktifitas lingkungan, sehingga memiliki tingkat reaktifitas yang tinggi. Radikal bebas, secara alami memang ada dalam tubuh, sebagai hasil dari reaksi biokimia, seperti proses oksidasi, metabolisme sel, olahraga dan peradangan. Selain itu aktifitas lingkungan juga dapat memunculkan radikal bebas antara lain radiasi, polusi, merokok dan lain sebagainya.
Karena secara kimia, molekulnya tidak berpasangan, radikal bebas cenderung untuk bereaksi dengan molekul sel tubuh. Radikal bebas yang beredar dalam tubuh berusaha untuk mencuri elektron yang ada pada molekul lain. Beberapa komponen tubuh yang rentan terhadap serangan radikal bebas antara lain; kerusakan DNA, membran sel, protein, lipid peroksida, Pencurian ini jika berhasil akan merusak sel dan DNA tersebut. Dapat dibayangkan jika radikal bebas banyak beredar maka akan banyak pula sel yang rusak. Dalam bidang medis, diketahui bahwa radikal bebas merupakan biang keladi berbagai keadaan patologis seperti penyakit liver, jantung koroner, kanker, diabetes, katarak, penyakit hati, dan berbagai proses penuaan dini.
Radikal bebas umumnya berasal dari oksigen, molekul yang cenderung kehilangan satu elektronnya, dan menjadi tidak stabil. Molekul tunggal ini disebut "Jenis Oksigen Reaktif" atau "Reactive Oxygent Species-ROS". Contoh radikal bebas adalah superoksida (O2-), hidroksil (OH-), nitroksida (NO), hidrogen peroksida (H2O2), asam hipoklorit (HOCl), thill (RS-) dan lain-lain. Derajat kekuatan tiap radikal bebas ini berbeda, dan senyawa paling berbahaya adalah radikal hidroksil (OH-) karena memiliki reaktivitas paling tinggi.
Sumber Radikal Bebas
• Hasil metabolisme tubuh (faktor internal)
• Asap rokok
• Zat kimia dalam makanan / minuman
• Pupuk kimia
• Radiasi sinar Ultra Violet, X-ray
• Asap atau polutan dari kendaraan / pabrik
Normalnya, tubuh mampu menetralisir adanya radikal bebas dengan menggunakan apa yang disebut Antioksidan. Tetapi bila jumlah radikal bebas berlebihan sehingga tidak mampu diimbangi oleh antioksidan yang ada dalam tubuh, akan menyebabkan berbagai gangguan fungsi organ tubuh.
Radikal bebas akan mengambil elektron dari sel tubuh. Sel yang diambil elektronnya akan mengalami kerusakan dan proteinnya akan menjadi nonaktif, sehingga berakibat pada adanya perubahan pada membran sel dan struktur DNA. Sel-sel yang diambil elektronnya, menjadi tidak stabil sehingga menyebabkan timbulnya sel-sel mutan, yang pada gilirannya dapat berubah menjadi sel-sel kanker. Memang, perubahan ini tidak berlangsung dalam waktu singkat, tetapi dibutuhkan waktu bertahun-tahun.
Radikal bebas yang berupa oksigen reaktif, sangat signifikan dalam tubuh. Oksigen reaktif ini antara lain meliputi superoksida (O`2), hidroksil (`OH), peroksil (ROO`), hidrogen peroksida (H2O2), singlet oksigen (O2), oksida nitrit (NO`), peroksinitrit (ONOO`) dan asam hipoklorit (HOCl).
Radikal bebas sebenarnya adalah spesi kimia yang memiliki pasangan elektron bebas di kulit terluar, sehingga sangat reaktif dan mampu bereaksi dengan protein, lipid, karbohidrat, atau DNA. Reaksi antara radikal bebas dan molekul itu berujung pada timbulnya berbagai penyakit., diantaranya pengerasan pembuluh darah, jantung koroner, stroke, kanker, gangguan fungsi liver dan ginjal, katarak, arthritis, proses penuaan dini dan penyakit-penyakit degeratif lainnya
Upaya untuk mengurangi produksi radikal bebas dan menetralisir radika bebas yang sudah terbentuk, antara lain memperbaiki pola makan yang lebih sehat, tidak merokok, makan yang tidak mengandung pengawet, zat pewarna, atau penyedap rasa yang banyak mengandung bahan kimia berbahaya; olah raga teratur, memperbanyak makan buah atau sayuran yang banyak mengandung anti oksidan.
Prooksidan
Senyawa-senyawa atau reaksi-reaksi kimiawi yang cenderung menghasilkan spesies oksigen reaktif (spesies oksigen yang potensial toksik)
Stres Oksidatif
Keadaan dimana jumlah radikal bebas dalam tubuh melebihi kemampuan atau kapasitas
tubuh untuk menetralisirnya. Stres Oksidatif merupakan salah satu penyebab utama proses penuaan dini dan berperan besar dalam terjadinya berbagai penyakit kronis (menahun) seperti kanker, Alzheimer, penyakit jantung dan lain-lain.
Tingkat stres oksidatif dapat diukur dengan menggunakan suatu alat d-Reaktive
Oxygen Metabolites Test.
Stres Oksidatif dapat dicegah dan dikurangi dengan memberikan asupan antioksidan yang cukup.
Contoh kegiatan atau hal-hal yang dapat meningkatkan Stress Oksidatif:
• Setelah menggunakan kontrasepsi oral
• Olahraga berlebihan
• Merokok
• Hemodialisa
• Diebetes Melitus
• Penyakit pembuluh darah perifer
• Hipertensi tidak terkontrol
• Rhematoid Arthritis
Keseimbangan antara antioksidan dan radikal bebas menjadi kunci utama dalam pencegahan stres oksidatif dan penyakit-penyakit kronis yang dihasilkannya.
Thursday, 14 October 2010
Meteor
Meteor adalah lintasan cahaya terang yang tampak sebentar di langit (kebanyakan sekitar satu detik – beberapa menit) atau lintasan jatuhnya meteoroid ke atmosfir bumi, yang juga biasa dikenal sebagai bintang jatuh.
Gesekan udara saat melewati atmosfir bumi, akan memanaskan Meteoroid sehingga bersinar dan menciptakan jejak gas yang bersinar dan melelehkan partikel Meteoroid. Gas-gas tersebut meliputi meteri-materi Meteoroid yang bisa menguap dan gas-gas atmosfer yang menjadi panas ketika Meteoroid melewati atmosfer.
Teori yang lebih baru menyatakan bahwa lintasan cahaya yang terang tersebut, yang nampak seperti bola api yang memiliki ekor, terjadi karena adanya panas yang dihasilkan oleh tekanan ram, (bukan oleh gesekan, sebagaimana anggapan umum sebelum ini) pada saat meteoroid memasuki atmosfer.
Meskipun dapat mencapai jutaan meteoroid yang sampai ke atmosfir bumi, tetapi kebanyakan diantaranya terbakar habis saat memasuki atmosfir bumi. Sedangkan beberapa meteoroid dapat menembus atmosfir bumi, dan disebut meteorit, seperti yang pernah terjadi di Afrika Selatan, Antartika, Rusia, Kanada dan tempat lainnya, bahkan di Indonesia. Meteor yang menabrak bumi atau objek lain dapat membentuk impact crater.
Orang-orang kadang menyebut meteor yang sangat terang sebagai bola api. Sedangkan meteor yang sangat terang, yang melebihi terang daripada penampakan Planet Venus, disebut sebagai bolide. Meteor akan muncul ketika partikel-partikel atau bongkahan bebatuan atau logam seperti besi, nikel, yang disebut Meteoroid memasuki atmosfer bumi dari luar angkasa. Orbit meteor terhadap matahari juga disebut “Meteoroid”,
Hujan Meteor
Bumi pun dapat menjadi tempat jatuhnya meteor. Hujan meteor atau pancaran meteor akan nampak di langit, pada tanggal yang hampir sama setiap tahunnya. Kejadian yang paling indah sering nampak pada tanggal 3 Januari, 12 Agustus dan 14 Desember.
Pada saat-saat itu, Bumi dihujani sejumlah lintasan dan kumpulan meteoroid kecil. Pada saat seperti itu, langit tampak sangat indah, dihiasi dengan hujan bunga api. Hujan meteor yang paling cemerlang berlangsung pada 12-13 November, 1833. Ini adalah salah satu hujan Leonid, yang terjadi setiap bulan November dan sepertinya, datang dari arah rasi (konstelasi) Leo.
Meteorit
Ada tiga jenis meteorit, batuan, besi, dan campuran batu-besi. Batuan meteorit (meteorit batuan) terdiri dari mineral yang kaya akan silikon dan oksigen, dengan sejumlah kecil besi, magnesium, dan elemen lainnya. Satu kelompok meteorit batuan, disebut chondrites, adalah bongkahan-bongkahan dari bahan yang sama dengan bahan pembentuk planet. Kelompok lain dari meteorit batuan, disebut achondrites, merupakan bagian dari tubuh induk, seperti asteroid, yang cukup besar untuk mencair atau meleleh dan terpisah menjadi inti yang kaya akan besi dan kerak berbatu.
Achondrites berasal dari kerak luar; meteorit batuan-besi, dari dalam kerak, dan meteorit besi, dari inti logam. Meteorit besi sebagian besar terdiri dari besi dan nikel. Meteorit besi-batu memiliki perbandingan jumlah yang hampir sama antara batu berbasis silikon dan logam besi-nikel.
Jutaan meteor terjadi di atmosfer bumi setiap hari. Ukuran meteorit sangat bervariasi. Sebagian besar meteorid yang terlihat, berukuran sebesar kerikil. Mereka dapat terlihat jika berjarak antara sekitar 40 dan 75 mil (65 dan 120 kilometer) di atas bumi. Dan akan hancur pada ketinggian 30 sampai 60 mil (50-95 kilometer).
Ribuan meteorit kecil telah ditemukan di Antartika, dan menjadikan bahan (pasokan specimen) yang sangat banyak bagi para ilmuwan untuk melakukan studi. Ilmuwan mempelajari meteorit untuk mendapatkan petunjuk tentang jenis bahan yang membentuk planet.
 |
| Hoba Meteorit |
Meteorit terbesar yang pernah ditemukan berbobot sekitar 66 ton (60 ton metrik), yang jatuh di Hoba West, sebuah peternakan dekat Grootfontein, Namibia. Namun, banyak juga benda-benda angkasa yang jauh lebih besar, seperti asteroid dan komet, juga bisa menembus atmosfir bumi dan menjadi meteorit.
Meteorit mencapai permukaan bumi karena mereka mempunyai ukuran yang sesuai untuk melakukan perjalanan melewati atmosfer. Jika terlalu kecil, mereka akan hancur saat melewati atmosfer. Jika terlalu besar, mereka dapat meledak sebelum mencapai permukaan bumi. Salah satu objek tersebut, pernah meledak sekitar 6 mil (10 km) di atas Sungai Tunguska di Siberia pada tahun 1908, meninggalkan 20 mil (32 kilometer) area yang hangus dan pohon-pohon yang tumbang.
Meteoroid
Meteoroid adalah benda-benda langit yang berukuran sangat kecil (jauh
lebih kecil dari Asteroid) yang mengapung di awing-awang dan bergerak
dengan kecepatan tinggi tanpa mempunyai lintasan tertentu. Karena
gravitasi suatu planet, seperti halnya bumi, meteoroid dapat tertarik
dan jatuh ke planet tersebut.
Meteorid yang di tarik oleh planet akan berpijar karena bergesekan dengan atmosfer planet tersebut. Meteorid yang berpijar karena bergesekan dengan atmosfer disebut meteor. Benda ini sering kita lihat pada malam hari ketika langit cerah. Karena meteor bersinar terang seperti bintang dan bergerak atau berpindah, kita sering menyebutnya bintang jatuh atau bintang beralih.
Jika ukuran meteor kecil, maka ia akan habis tebakar di atmosfer. Akan tetapi, apabila ukurannya cukup besar, maka sebagian akan sampai ke permukaan bumi. Meteoroid yang sampai ke permukaan bumi di sebut meteorit. Benda ini sering kita sebut batu bintang atau batu meteor.Perjalanan meteoroid mengelilingi matahari, mempunyai bentuk orbit yang bervariasi dan dengan kecepatan yang berbeda-beda. Yang tercepat bergerak di sekitar 26 mil per detik (42 kilometer per detik). Bumi bergerak di sekitar 18 mil per detik (29 kilometer per detik).
Meteorid yang di tarik oleh planet akan berpijar karena bergesekan dengan atmosfer planet tersebut. Meteorid yang berpijar karena bergesekan dengan atmosfer disebut meteor. Benda ini sering kita lihat pada malam hari ketika langit cerah. Karena meteor bersinar terang seperti bintang dan bergerak atau berpindah, kita sering menyebutnya bintang jatuh atau bintang beralih.
Jika ukuran meteor kecil, maka ia akan habis tebakar di atmosfer. Akan tetapi, apabila ukurannya cukup besar, maka sebagian akan sampai ke permukaan bumi. Meteoroid yang sampai ke permukaan bumi di sebut meteorit. Benda ini sering kita sebut batu bintang atau batu meteor.Perjalanan meteoroid mengelilingi matahari, mempunyai bentuk orbit yang bervariasi dan dengan kecepatan yang berbeda-beda. Yang tercepat bergerak di sekitar 26 mil per detik (42 kilometer per detik). Bumi bergerak di sekitar 18 mil per detik (29 kilometer per detik).
Jadi, ketika meteoroid mencapai atmosfer bumi, perpaduan kecepatan ini dapat mencapai sekitar 44 mil per detik (71 kilometer per detik).
Kawah dan Cekungan
Ketika benda-benda angkasa yang besar seperti asteroid dan komet memasuki planet, mereka akan menyebabkan terbentuknya kawah atau cekungan Kawah yang terbentuk mirip sebuah mangkuk atau cekungan yang memiliki diameter sekitar 10 mil (25 kilometer). Cekungan ini memiliki bagian yang dangkal, lantai datar dan bagian tengah yang terangkat. Pada cekungan yang lebih besar, di lingkaran tepi sebelah dalamnya, terdapat satu atau lebih cincin, yang terdapat pada permukaan planet.
Para ilmuwan telah menemukan lebih dari 120 kawah dan cekungan di bumi, yang diduga terjadi akibat meteorit yang menembus atmosfir bumi. Salah satu yang paling terkenal, adalah Meteor Crater, yang lebarnya sekitar 4.180 kaki (1.275 meter) dan dalamnya 570 di kaki (175 meter). (300,000 metric tons) yang diduga jatuh dan menghantam bumi, sekitar 40.000 tahun yang lalu, membentuk kawah Barringer di wilayah Arizona, Amerika Serikat. Ini terbentuk hampir 50.000 tahun yang lalu ketika besi meteorit seberat 330.000 ton (300.000 metric tons) menghantam bumi.
Kebanyakan kawah dan lembah-lembah yang lebih besar dari kawah Meteor telah terlihat sangat samar-samar atau telah terkubur oleh batuan dan tanah akibat perubahan yang terjadi di permukaan bumi. Dan yang terbesar yang diketahui ini adalah Cekungan atau kawah Chicxulub (pipi loob mengusir) yang terletak berpusat di Semenanjung Yucatan, Meksiko. Diameternya sekitar 190 mil (300 kilometer).
Sampel bebatuan yang diperoleh dari pengeboran ke dalam cekungan tersebut, menunjukkan bahwa sebuah asteroid telah menghantam bumi sekitar 65 juta tahun yang lalu dan menyebabkan banyak material yang terlempar ke langit. Banyak ilmuwan percaya, bahwa material-material yang beterbangan ini mengakibatkan terjadi perubahan iklim yang sangat ekstrim sehingga dinosaurus tidak dapat bertahan.
Matahari
Sejak dahulu kala, manusia melihat Matahari (Surya) seperti bola api di langit yang terbit dari timur dan terbenam di barat. Pengaruhnya yang sangat besar bagi Bumi membuat Matahari menjadi obyek mitos yang diidentikan dengan dewa-dewa. Antara lain Dewa Apollo atau Dewa Ra, yang disembah oleh banyak masyarakat zaman dulu. Pada kepercayaan Hindu, dewa matahari dikenal dengan nama Dewa Surya.
Matahari dipercayai terbentuk pada 4,6 miliar tahun lalu. Kepadatan massa matahari adalah 1,41 berbanding massa air. Jumlah tenaga matahari yang sampai ke permukaan Bumi, yang dikenal sebagai konstan surya menyamai 1.370 watt per meter persegi setiap saat. Material matahari terbentuk dari ledakan bintang generasi pertama seperti yang diyakini oleh ilmuwan, bahwasanya alam semesta ini terbentuk oleh ledakan big bang sekitar 14.000 juta tahun lalu.
Dari hasil penelitian dan telaah spektrum, diketahui bahwa Matahari adalah bola gas raksasa yang berpijar, dengan komposisi utama berupa gas hidrogen. Karena matahari dapat menghasilkan energi cahaya sendiri dan spektrumnya memiliki kemiripan dengan spektrum bintang, maka dapat disimpulkan bahwa Matahari termasuk dalam kelompok bintang. Dalam klasifikasi bintang kelas spectral, Matahari merupakan bintang kelas G2V. Simbol G2 mengindikasikan suhu permukaan matahari, yang diperkirakan mencapai sekitar 9.941° Fahrenheit atau sekitar 5.505° Celcius. Sedangkan huruf V adalah angka romawi yang mengidentifikasikan matahari sebagai bintang.
Matahari, bersama-sama dengan delapan buah planet yang mengorbitnya, membentuk apa yang dinamakan Tata Surya. Matahari merupakan anggota Tata Surya yang paling besar, karena 98% massa Tata Surya berasal dari massa matahari. Matahari sebagai pusat Tata Surya merupakan bintang generasi kedua dan dikategorikan sebagai bintang kecil jenis G.
Energi Pancaran Matahari
Matahari memancarkan energi dalam bentuk cahaya ke segala arah. Energi yang dipancarkan tersebut, hanya sebagian kecil yang sampai di bumi. Namun sejumlah energi yang kecil tersebut sudah cukup sebagai sumber energi di bumi. Berdasarkan hasil penelitian, setiap 1 cm persegi atmosfir bumi, rata-rata menerima energi matahari sebesar 2 kalori per menit (8,4 joule/menit). Nilai 2 kalori per menit ini selanjutnya disebut konstanta matahari. Energi matahari terjadi karena adanya fusi atau penggabungan inti hidrogen membentuk inti helium serta 2 positron dan energi sebesar 24,7 MeV. Setiap detiknya, matahari mem-fusikan hidrogen antara 430 - 600 juta ton.
Dengan massa matahari yang kini mencapai 2 x 10^33 gram, Matahari dalam setiap detiknya kehilangan 4 juta ton dari massa nya yang diubah menjadi energi. Kini matahari sudah berusia 5 milyar tahun. Sebagaimana teori evolusi bintang disebutkan, usia ini setara dengan setengah dari perjalanan total kehidupan matahari. Diperkirakan dalam 5 milyar tahun mendatang bintang paling dekat dengan bumi ini akan mulai berubah menjadi bintang raksasa merah dan akan kehilangan bahan bakarnya hingga akhirnya berubah menjadi supernova dan terbentuk planetari nebula.
Berdasarkan penelitian diperoleh bahwa matahari merupakan bola gas yang sangat panas. Bola gas tersebut terdiri atas 70 % gas hidrogen, 25 % gas helium, dan 5 % unsur-unsur lain seperti gas oksigen, karbon, neon, besi, nitrogen, silikon, magnesium, nikel, dan belerang (sulfur).
Lapisan-lapisan Matahari
Matahari terdiri dari lapisan-lapisan sebagai berikut:
a. Inti,
Merupakan bagian yang memiliki kerapatan paling tinggi yaitu 15.000kg/m3, atau 150 kali lebih rapat dibanding kerapatan air di Bumi. Temperaturnya kurang lebih 15 – 16 juta Kelvin dengan perputaran rotasi lebih cepat dibanding rotasi di bagian luar.
Inti Matahari merupakan tempat diproduksinya seluruh energi melalui reaksi fusi nuklir, yang mengubah hidrogen menjadi helium. Sebanyak kurang lebih 3.6×108 inti hidrogen diubah menjadi inti helium tiap detik, yang menghasilkan energi sekitar 4.3 juta ton per detik. Hal ini berarti sebanding dengan 3.8×1026 watt atau 9.1×1010 megaton TNT tiap detik.
Seluruh energi ini nantinya harus menempuh perjalanan panjang menembus lapisan demi lapisan Matahari. Perkiraan perjalanannya antara 17,000 hingga 50 juta tahun. Hingga akhrinya sampai di permukaan dan lepas di angkasa sebagai bentuk cahaya atau energi kinetik partikel Matahari.
b. Fotosfer
Permukaan Matahari yang biasa kita lihat dari bumi adalah bagian fotosfer atau disebut juga lapisan cahaya. Memiliki temperatur antara 4000K sampai 6400K. Banyak fenomena yang terjadi di fotosfer seperti sunspot, prominensa dan flare.
Matahari memiliki medan magnet yang tidak merata di setiap bagiannya. Hal ini berbeda dengan bumi yang padat, sehingga medan magnetnya konstan. Meski Matahari juga memiliki kutub utara dan selatan, namun akibat rotasi serta medan magnet yang ada dimana-mana dan tidak stabil, mengakibatkan terjadinya sunspot. Bila terdapat sunspot, berarti ada medan magnet Matahari yang masuk atau keluar dengan membawa plasma. Karena terbentuknya di beberapa tempat, mengakibatkan terjadinya tabrakan dan jadilah prominensa. Saat prominensa ini putus atau saling bertabrakan lagi, akan terbentuk flare.
Bentuknya yang mirip loop atau pita yang dikibaskan, membuat prominensa lebih dikenal dengan nama lidah api Matahari. Meski berada di fotosfer, namun panjangnya bisa melewati korona. Prominensa terpanjang yang pernah teramati oleh SOHO pada tahun 1997, mencapai 350,000 km, atau sebanding dengan 28 kali diameter Bumi. Masa hidup prominensa ini bisa mencapai 5 bulan. Dari hasil pengamatan, sepertiga dari prominensa muncul 3 minggu setelah terbentuknya sunspot. Berbeda dengan sunspot yang bergerak menuju ekuator, prominensa bergerak menuju kutub.
Sunspot atau lebih dikenal dengan bintik hitam Matahari, memiliki diameter sekitar 50,000 km, yang artinya lebih besar daripada diameter Bumi. Suhu pada sunspot lebih dingin dibandingkan yang bagian lain, yaitu kurang lebih 3800 K. Hal itu yang menyebabkan sunspot berwarna gelap. Jumlah sunspot pada Matahari tidak konstan setiap saat. Kenampakan sunspot pada umumnya dalam orde minggu atau bahkan kurang.
Ledakan Matahari yang terjadi akibat energi yang tersimpan dalam medan magnetik dilepaskan secara tiba-tiba dalam waktu singkat, dinamakan flare. Energi yang dilepaskan ini setara dengan jutaan kali bom atom Hiroshima. Bahkan pengaruhnya sampai ke atmosfer dan medan magnetik Bumi.
c. Kromosfer
Lapisan yang terletak di atas fotosfer ini memiliki ketebalan kurang lebih 10,000 – 16,000 km dan suhu berkisar antara 4500K (lapisan sisi luar) hingga 20,000K (dekat korona). Kromosfera sering disebut sebagai lapisan atmosfir matahari, yang tersusun dari lapisan hidrogen. Hal yang masih menjadi perdebatan adalah mengapa fotosfer yang lebih dekat dengan inti Matahari, suhunya justru lebih rendah daripada kromosfer. Ada sebuah teori yang menyatakan bahwa suhu kromosfer yang lebih tinggi disebabkan oleh turbulensi.
Lapisan Kromosfer hanya dapat terlihat saat terjadi gerhana matahari total. Pada saat itu lapisan ini terlihat seperti gelang atau cincin yang berwarna merah. Pada kromosfer sering terjadi surge atau lontaran materi. Berdasarkan pengamatan, lontaran materi ini terjadi sesudah ledakan Matahari dalam skala kecil. Lontaran materi ini, kecepatanya bisa mencapai 100 km/detik selama beberapa menit.
d. Korona
Korona adalah bagian terluar dari Matahari yang dapat dilihat hanya saat terjadi gerhana matahari, berupa lingkaran putih yang mengelilingi matahari, meskipun sebenarnya Korona berwarna abu-abu akibat tumbukan ion-ion pada suhu yang sangat tinggi. Lapisan Korona juga dapat dilihat dengan menggunakan teleskop koronagraf. Lapisan korona sering disebut sebagai lapisan atmosfir matahari bagian luar, mengandung gas yang sangat tipis bersuhu 1 – 2 juta kelvin. Lapisan gas ini sering tampak seperti mahkota putih yang sangat cemerlang mengelilingi matahari. Itulah sebabnya lapisan ini disebut Korona, yang berarti mahkota.
Karena sangat tipis, bentuk korona ini juga selalu berubah-ubah. Korona memiliki ketebalan sekitar 2,5 juta km, merupakan perpanjangan dari atmosfer di bawahnya yaitu fotosfer dan kromosfer yang penuh dengan aktivitas medan magnetik. Secara keseluruhan, kira-kira 10% pancaran radiasi Matahari keluar menuju angkasa, sedangkan 90% lainnya tetap tersimpan dalam busur-busur magnetik.
Meski berada di lapisan terluar, namun temperaturnya mencapai 2 juta Kelvin. Penyebabnya diperkirakan oleh shock wave angin matahari yang menabrak materi-materi di korona hingga menimbulkan panas. Namun bila kita “jalan-jalan” di korona, kita tidak akan merasakan panas tersebut karena kerapatannya yang renggang.
Jarak matahari dari bumi
Matahari adalah bintang terdekat dengan Bumi. Jarak matahari ke bumi adalah 149.680.000 kilometer (93.026.724 mil). Jarak ini dikenal sebagai satuan astronomi dan biasa dibulatkan (untuk penyederhanaan hitungan) menjadi 148 juta km (atau 93.000.000 mil). Jadi, satu satuan astronomi (Astronomical Unit = AU) adalah 93 juta mil = 148 juta km. Jarak kedudukan terdekat matahari ke bumi sekitar 147 juta km, dan disebut Perihelium (biasanya terjadi pada tanggal 1 Januari). Sedangkan jarak paling jauh matahari ke bumi adalah sekitar 152 juta km, disebut Aphelium (biasanya terjadi pada tanggal 1 Juli).
Dibandingkan dengan bumi, diameter matahari kira-kira 112 kalinya. Gaya tarik matahari kira-kira 30 kali gaya tarik bumi. Sinar matahari membutuhkan waktu delapan menit untuk sampai ke Bumi. Kuatnya pancaran sinar matahari dapat mengakibatkan kerusakan pada jaringan sensor mata dan mengakibatkan kebutaan.
Suhu
Menurut perhitungan para ahli, temperatur di permukaan matahari sekitar 5.500 - 6.000 Kelvin. Jenis batuan atau logam apapun yang ada di Bumi ini akan lebur pada suhu setinggi itu. Temperatur tertinggi terletak di bagian tengahnya (inti) yang diperkirakan antara 15 - 25 juta Kelvin. Menurut JR Meyer, panas matahari berasal dari batu meteor yang berjatuhan dengan kecepatan tinggi pada permukaan matahari. Sedangkan menurut teori kontraksi H Helmholz, panas itu berasal dari menyusutnya bola gas.
Ahli lain, Dr Bothe menyatakan bahwa panas tersebut berasal dari reaksi-reaksi termonuklir yang juga disebut reaksi hidrogen helium sintetis. Pada reaksi termonuklir ini, matahari, yang terdiri dari gas panas, menukarkan zat hidrogen dengan zat helium melalui reaksi fusi nuklir pada kadar 600 juta ton, akibatnya, matahari akan kehilangan empat juta ton massa, setiap saat, agar dapat terus bersinar.
Perputaran Matahari
Meskipun Matahari dikatakan berbentuk bola gas raksasa yang berpijar, tetapi pada kenyataannya tidak berbentuk bulat betul. Matahari juga melakukan rotasi. Itulah sebabnya matahari juga memiliki katulistiwa dan kutub. Garis tengah ekuatorialnya 864.000 mil, sedangkan garis tengah antar kutubnya 43 mil lebih pendek. Karena matahari tidak berbentuk padat melainkan berbentuk plasma. akibatnya rotasi di katulistiwa matahari lebih cepat daripada di kutub. Rotasi pada wilayah khatulistiwa adalah sekitar 25,04 hari sedangkan pada wilayah kutub, 35 hari. Setiap putaran mempunyai gravitasi 27,9 kali gravitasi Bumi.
Matahari mengeluarkan semburan gas teramat panas yang dapat mencapai hingga beribu bahkan berjuta kilometer ke angkasa. Semburan matahari (sun flare) ini dapat mengganggu gelombang komunikasi seperti radio, TV dan radar di Bumi dan mampu merusak satelit atau stasiun angkasa yang tidak terlindungi. Matahari juga menghasilkan gelombang radio, gelombang ultra-violet, sinar infra-merah, sinar-X, dan angin matahari yang merebak ke seluruh tata surya.
Bumi terlindungi daripada angin matahari oleh adanya medan magnet bumi, sementara lapisan ozon melindungi Bumi daripada sinar ultra-violet dan sinar infra-merah, yang dipancarkan matahari. Matahari memiliki apa yang disebut bintik matahari, yang muncul dari masa ke masa. Bintik matahri ini disebabkan adanya perbedaan suhu di permukaan matahari. Bintik matahari itu menandakan kawasan yang "kurang panas" dibanding kawasan lain. Daerah ini sedemikian luasnya, bahkan luasnya melebihi ukuran luas Bumi. Kadang-kala peredaran Bulan mengelilingi bumi menghalangi sinar matahari yang sampai ke Bumi, peristiwa ini disebut sebagai gerhana matahari.
Prominensa
Prominensia adalah lidah api yang ada di matahari. Prominensa merupakan bagian matahari yang sangat besar, terang, yang memancar keluar dari permukaan matahari, seringkali berbentuk loop (putaran). Tanggal 26-27 September 2009 lalu, wahana ruang angkasa (Stereo A dan Stereo B) yang khusus memantau matahari berhasil merekam fenomena ini selama 30 jam.
Prominensa terjadi di lapisan photosphere dan bergerak keluar menuju korona matahari. Jika korona merupakan gas-gas berbentuk plasma, yang telah diionisasikan, sangat panas, dan tidak begitu memperlihatkan cahayanya, maka, prominensa berisikan plasma yang lebih dingin.
Prominensa biasanya menjulur hingga ribuan kilometer. Yang terbesar, yang pernah diobservasi, terlihat pada tahun 1997 dengan panjang sekitar 350.000 kilometer - sekitar 28 kali diameter bumi. Massa di dalam prominensa berisikan material dengan berat hingga 100 miliar ton.
Gerakan Matahari
Matahari mempunyai dua macam gerakan sebagai berikut :
Rotasi mengelilingi sumbunya, lamanya 25 1/2 hari untuk satu kali putaran. Gerakan rotasi ini dapat dibuktikan dengan adanya noda-noda hitam di bagian inti yang kadang-kadang berada di sebelah kanan dan kira-kira 2 minggu berada di sebelah kiri.
Selain berotasi, matahari bergerak diantara gugusan bintang dengan kecepatan 20 km per detik, pergerakan itu mengelilingi pusat galaksi.
Bagimana Matahari Bersinar?
Orang-orang zaman dulu mengira, proses menyalanya Matahari sama dengan proses menyalanya sebuah kompor, yaitu dengan menggunakan bahan bakar. Pada abad ke 18, batu bara disangka menjadi bahan bakar cahaya dan energi Matahari. Lalu pada penelitian di abad 19, diketahui Matahari bersinar sangat lama bahkan melebihi usia fosil penghasil batubara. Lalu muncul teori penyusutan gravitasi. Namun teori ini tidak terbukti karena Matahari tidak tampak menyusut setelah mengeluarkan cahaya dan energi. Baru pada abad ke 20 ada penelitian mengenai reaksi fusi yaitu berubahnya hidrogen menjadi helium. Dari penelitian tersebut dapat diperkirakan usia Matahari kurang lebih 4,5 sampai 5 milyar tahun.
Pancaran cahaya Matahari menghasilkan gelombang elektromagnetik dengan, rentang gelombang dari gelombang radio hingga sinar gamma. Dari gelombang elektromagnetik dan spektrum ini, akan dapat diketahui apa saja yang ada dan yang sedang terjadi dalam Matahari.
Siklus Matahari
Aktivitas Matahari memiliki skala waktu yang sangat beragam. Mulai rentang kurang dari satu detik sampai jutaan tahun. Misalnya ledakan Matahari yang dalam waktu kurang dari satu detik sanggup mendidihkan plasma sampai temperatur puluhan juta derajat celcius. Secara sederhana, siklus Matahari akibat interaksi medan magnetik terjadi dengan periode 11 tahun. Dengan indikatornya adalah jumlah rata-rata bintik Matahari.
Angin Matahari
Penampakan angin Matahari dapat terlihat saat melintasnya komet. Semakin dekat dengan Matahari, ekor komet semakin memanjang. Hal ini membuktikan akan adanya aliran yang berkesinambungan dari Matahari. Keberadaan angin Matahari ini pertama kali dibuktikan dengan pengamatan satelit Mariner 2 yang sedang berada dalam misi menuju planet Venus.
Aliran yang terdapat pada angin Matahari adalah aliran ion yang dipengaruhi oleh medan magnetik. Peranan medan magnetik sendiri adalah sebagai media penyearah penjalaran energi. Konduksi panas akan tersalurkan di sepanjang garis gaya magnetik. Kecepatan aliran yang menjalar dalam garis gaya medan magnetik ini disebut kecepatan Alven, yang dapat mencapai 500-1000 km/s.
Komposisi angin Matahari secara umum terdiri dari proton dan elektron. Ketika partikel dengan kecepatan tinggi dari Matahari terjebak dalam medan magnetik Bumi (magnetosfer) dan bergerak ke bawah menuju lapisan ionosfer, akan menimbulkan warna-warni indah yaitu aurora. Warna-warna yang biasa muncul adalah merah dan hijau hasil dari eksitasi atom Oksigen.
Selain terjadinya aurora, angin Matahari juga dapat berpengaruh pada sistem elektromagnetik di Bumi. Seperti terganggunya sistem komunikasi. Selain itu, jika makhluk hidup terkena angin Matahari secara langsung, dapat mengakibatkan mutasi gen.
Matahari dan Bumi
Sebagai bintang yang jaraknya paling dekat, Matahari adalah sumber energi utama kehidupan makhluk di Bumi. Energi pancaran matahari telah membuat bumi tetap hangat bagi kehidupan, membuat udara dan air di bumi bersirkulasi, tumbuhan bisa berfotosintesis, dan banyak hal lainnya. Matahari juga merupakan pusat sumber tenaga di lingkungan tata surya. Penggunaan sel surya dan panel surya, telah menjadikan sinar matahari sebagai sumber energi alternatif. Matahari sebagai penunjuk waktu dan musim. Dan yang terpenting adalah, dengan gravitasinya yang sangat besar, Matahari menjaga stabilitas orbit planet-planet di tata surya, mengontrol terjadinya siang dan malam, tahun.
Penampakan Matahari di Bumi seringkali terlihat berbeda. Seperti pada saat siang hari berwarna putih, sedangkan pagi atau sore hari berwarna kekuningan. Hal ini disebabkan oleh refraksi atmosfer Bumi. Atau jika siang hari tampak lebih kecil dibanding sore dan pagi hari, disebabkan oleh perbedaan sudut pandang pengamat.
Aktivitas Matahari
Setelah 10 tahun 'terlelap' dalam tidur panjangnya, Matahari bangun. Bangkitnya Sang Surya membuat para astronom bersiaga penuh. Minggu ini, di akhir bulan Agustus 2010, beberapa media Amerika Serikat (AS) memberitakan, Badan Antariksa AS, NASA memperingatkan akan adanya 'tsunami Matahari' yang menciptakan fenomena aurora -- saat suar Matahari memukul perisai Bumi awal Agustus lalu, hanya permulaan. Itu hanya awal dari badai Matahari masif yang berpotensi merusak jaringan listrik dan satelit di seluruh planet Bumi.
Tetapi NASA telah menangkis semua pemberitaan itu dengan mengatakan, hal itu bisa terjadi 'dalam waktu 100 tahun atau hanya 100 hari'. Namun astronom Australia mengatakan, komunitas ilmuwan luar angkasa bertaruh badai Matahari bisa datang lebih cepat. Meski mengeluarkan bantahan, NASA telah mengawasi aktivitas badai di Matahari sejak 2006. Dan berita yang beredar di AS menyebut badai matahari bisa terjadi di tahun bencana yang 'diramalkan' Hollywood -- 2012.
Sebagai kilas balik ke belakang, badai Matahari pada 1859 dan 1921 telah menyebabkan kekacauan. Badai itu memutus jaringan telegram dalam skala yang masif. Dan, badai 2012 diduga lebih berefek negatif.
"Konsensus umum di kalangan para astronom, badai Matahari pada 2012 atau 2013 akan jadi yang terburuk dalam 100 tahun terakhir," kata dosen astronomi dan kolumnis, Dave Reneke, seperti dimuat laman News.com.au, 25 Agustus 2010.
Peringatan, khususnya ditujukan untuk maskapai penerbangan, perusahaan telekomunikasi, dan siapapun yang tergantung pada sistem GPS modern. "Bahkan bisa memutus rangkaian listrik dan 'memukul' satelit yang mengorbit, seperti yang terjadi tahun ini," tambah Reneke. Namun, ilmuwan tak begitu peduli apakah badai Matahari berikutnya terburuk dalam sejarah, ataukah separah badai 1859.
Yang jadi sumber kegelisahan adalah fakta bahwa masyarakat kita sangat tergantung dengan teknologi. Meski tak ada yang bisa memprediksikan efek badai Matahari 2012-2013 dalam masyarakat digital.
Sementara itu, Dr Richard Fisher, Direktur Divisi Heliophysics NASA, mengatakan, pukulan badai super seperti 'sengatan' yang bisa menyebabkan bencana bagi kesehatan dunia, layanan darurat, bahkan keamanan nasional -- jika tak ada tindakan pencegahan yang diambil.
Dan Amerika jadi kampiun. Awal tahun ini AS menyelenggarakan latihan Boulder, Colorado, untuk memetakan apa yang mungkin terjadi jika bumi itu dipukul dengan badai seintens badai 1859 dan 1921.
NASA menyatakan, sesuai laporan National Academy of Sciences, jika badai yang sama dengan 1859 terjadi hari ini, kerugian diperkirakan sebesar $1 sampai $2 triliun. Perlu 10 tahun untuk pemulihan.
Saat badai Matahari menerjang, satelit diduga akan seperti berumur 50 tahun, GPS sama sekali tidak berfungsi. Ledakan badai Matahari diduga memiliki energi setara 100 bom hidrogen. Perlu diketahui bom hidrogen memiliki kekuatan lebih besar dari bom atom.
Maret 1954, AS telah menguji coba bom hidrogen pertama bernama "Bravo" di Atol Bikini, Kepulauan Marshal, Samudera Pasifik. Bravo berkekuatan 10 megaton TNT atau kira-kira 700 kali energi bom atom Little Boy. Alhasil, jutaan ton pasir, batu karang, tumbuhan, dan fauna laut dalam radius 20 mil beterbangan membentuk cendawan raksasa membakar langit. Tiga Atol Bikini, yakni Bokonijien, Aerokojlol, dan Nam, tidak terlihat lagi di atas permukaan air.
"Kami tahu ini datang, tetapi kita tidak tahu seberapa buruk itu akan terjadi," kata Dr Fisher kepada Reneke dalam edisi terbaru Australasian Science. "Sistem akan terhenti. Suar Matahari akan mengubah medan magnet di bumi. Itu cepat, seperti petir. Itu efek matahari."
Massa matahari
Massa matahari digunakan sebagai standar untuk mengukur massa dalam astronomi yang digunakan untuk menggambarkan massa bintang dan galaksi lainnya. Satuan ini sebanding dengan massa matahari, yaitu sekitar 2 nonilion kilogram atau sekitar 332.950 kali massa Bumi.
Massa matahari dapat ditentukan dari lamanya tahun, jarak Bumi ke matahari (satuan astronomi), dan konstanta gravitasi (G) .
Hingga kini, baik satuan astronomi maupun konstanta gravitasi tidak ada yang diketahui dengan pasti. Namun, penentuan massa relatif planet lain, dalam sistem tata surya atau bintang kembar dalam satuan massa matahari tidak tergantung pada konstanta yang tidak pasti. Sehingga amatlah berguna untuk mengukur massa tersebut dalam satuan massa matahari (lihat konstanta gravitasi Gauss). Kini, satuan astronomi hampir terukur dengan baik, menggunakan radar antarplanet dan G, namun nama matahari tetap menjadi salah satu konvensi lama yang esoterik dalam astronomi.
Massa matahari dapat dikonversikan ke satuan terkait:
- 27.068.510 massa bulan (ML)
- 332.946 massa Bumi (ME)
- 1.047,56 massa Yupiter (MJ)
Matahari dipercayai terbentuk pada 4,6 miliar tahun lalu. Kepadatan massa matahari adalah 1,41 berbanding massa air. Jumlah tenaga matahari yang sampai ke permukaan Bumi, yang dikenal sebagai konstan surya menyamai 1.370 watt per meter persegi setiap saat. Material matahari terbentuk dari ledakan bintang generasi pertama seperti yang diyakini oleh ilmuwan, bahwasanya alam semesta ini terbentuk oleh ledakan big bang sekitar 14.000 juta tahun lalu.
Dari hasil penelitian dan telaah spektrum, diketahui bahwa Matahari adalah bola gas raksasa yang berpijar, dengan komposisi utama berupa gas hidrogen. Karena matahari dapat menghasilkan energi cahaya sendiri dan spektrumnya memiliki kemiripan dengan spektrum bintang, maka dapat disimpulkan bahwa Matahari termasuk dalam kelompok bintang. Dalam klasifikasi bintang kelas spectral, Matahari merupakan bintang kelas G2V. Simbol G2 mengindikasikan suhu permukaan matahari, yang diperkirakan mencapai sekitar 9.941° Fahrenheit atau sekitar 5.505° Celcius. Sedangkan huruf V adalah angka romawi yang mengidentifikasikan matahari sebagai bintang.
Matahari, bersama-sama dengan delapan buah planet yang mengorbitnya, membentuk apa yang dinamakan Tata Surya. Matahari merupakan anggota Tata Surya yang paling besar, karena 98% massa Tata Surya berasal dari massa matahari. Matahari sebagai pusat Tata Surya merupakan bintang generasi kedua dan dikategorikan sebagai bintang kecil jenis G.
Energi Pancaran Matahari
Matahari memancarkan energi dalam bentuk cahaya ke segala arah. Energi yang dipancarkan tersebut, hanya sebagian kecil yang sampai di bumi. Namun sejumlah energi yang kecil tersebut sudah cukup sebagai sumber energi di bumi. Berdasarkan hasil penelitian, setiap 1 cm persegi atmosfir bumi, rata-rata menerima energi matahari sebesar 2 kalori per menit (8,4 joule/menit). Nilai 2 kalori per menit ini selanjutnya disebut konstanta matahari. Energi matahari terjadi karena adanya fusi atau penggabungan inti hidrogen membentuk inti helium serta 2 positron dan energi sebesar 24,7 MeV. Setiap detiknya, matahari mem-fusikan hidrogen antara 430 - 600 juta ton.
Dengan massa matahari yang kini mencapai 2 x 10^33 gram, Matahari dalam setiap detiknya kehilangan 4 juta ton dari massa nya yang diubah menjadi energi. Kini matahari sudah berusia 5 milyar tahun. Sebagaimana teori evolusi bintang disebutkan, usia ini setara dengan setengah dari perjalanan total kehidupan matahari. Diperkirakan dalam 5 milyar tahun mendatang bintang paling dekat dengan bumi ini akan mulai berubah menjadi bintang raksasa merah dan akan kehilangan bahan bakarnya hingga akhirnya berubah menjadi supernova dan terbentuk planetari nebula.
Berdasarkan penelitian diperoleh bahwa matahari merupakan bola gas yang sangat panas. Bola gas tersebut terdiri atas 70 % gas hidrogen, 25 % gas helium, dan 5 % unsur-unsur lain seperti gas oksigen, karbon, neon, besi, nitrogen, silikon, magnesium, nikel, dan belerang (sulfur).
Lapisan-lapisan Matahari
Matahari terdiri dari lapisan-lapisan sebagai berikut:a. Inti,
Merupakan bagian yang memiliki kerapatan paling tinggi yaitu 15.000kg/m3, atau 150 kali lebih rapat dibanding kerapatan air di Bumi. Temperaturnya kurang lebih 15 – 16 juta Kelvin dengan perputaran rotasi lebih cepat dibanding rotasi di bagian luar.
Inti Matahari merupakan tempat diproduksinya seluruh energi melalui reaksi fusi nuklir, yang mengubah hidrogen menjadi helium. Sebanyak kurang lebih 3.6×108 inti hidrogen diubah menjadi inti helium tiap detik, yang menghasilkan energi sekitar 4.3 juta ton per detik. Hal ini berarti sebanding dengan 3.8×1026 watt atau 9.1×1010 megaton TNT tiap detik.
Seluruh energi ini nantinya harus menempuh perjalanan panjang menembus lapisan demi lapisan Matahari. Perkiraan perjalanannya antara 17,000 hingga 50 juta tahun. Hingga akhrinya sampai di permukaan dan lepas di angkasa sebagai bentuk cahaya atau energi kinetik partikel Matahari.
b. Fotosfer
Permukaan Matahari yang biasa kita lihat dari bumi adalah bagian fotosfer atau disebut juga lapisan cahaya. Memiliki temperatur antara 4000K sampai 6400K. Banyak fenomena yang terjadi di fotosfer seperti sunspot, prominensa dan flare.
Matahari memiliki medan magnet yang tidak merata di setiap bagiannya. Hal ini berbeda dengan bumi yang padat, sehingga medan magnetnya konstan. Meski Matahari juga memiliki kutub utara dan selatan, namun akibat rotasi serta medan magnet yang ada dimana-mana dan tidak stabil, mengakibatkan terjadinya sunspot. Bila terdapat sunspot, berarti ada medan magnet Matahari yang masuk atau keluar dengan membawa plasma. Karena terbentuknya di beberapa tempat, mengakibatkan terjadinya tabrakan dan jadilah prominensa. Saat prominensa ini putus atau saling bertabrakan lagi, akan terbentuk flare.
Bentuknya yang mirip loop atau pita yang dikibaskan, membuat prominensa lebih dikenal dengan nama lidah api Matahari. Meski berada di fotosfer, namun panjangnya bisa melewati korona. Prominensa terpanjang yang pernah teramati oleh SOHO pada tahun 1997, mencapai 350,000 km, atau sebanding dengan 28 kali diameter Bumi. Masa hidup prominensa ini bisa mencapai 5 bulan. Dari hasil pengamatan, sepertiga dari prominensa muncul 3 minggu setelah terbentuknya sunspot. Berbeda dengan sunspot yang bergerak menuju ekuator, prominensa bergerak menuju kutub.
Sunspot atau lebih dikenal dengan bintik hitam Matahari, memiliki diameter sekitar 50,000 km, yang artinya lebih besar daripada diameter Bumi. Suhu pada sunspot lebih dingin dibandingkan yang bagian lain, yaitu kurang lebih 3800 K. Hal itu yang menyebabkan sunspot berwarna gelap. Jumlah sunspot pada Matahari tidak konstan setiap saat. Kenampakan sunspot pada umumnya dalam orde minggu atau bahkan kurang.
Ledakan Matahari yang terjadi akibat energi yang tersimpan dalam medan magnetik dilepaskan secara tiba-tiba dalam waktu singkat, dinamakan flare. Energi yang dilepaskan ini setara dengan jutaan kali bom atom Hiroshima. Bahkan pengaruhnya sampai ke atmosfer dan medan magnetik Bumi.
c. Kromosfer
Lapisan yang terletak di atas fotosfer ini memiliki ketebalan kurang lebih 10,000 – 16,000 km dan suhu berkisar antara 4500K (lapisan sisi luar) hingga 20,000K (dekat korona). Kromosfera sering disebut sebagai lapisan atmosfir matahari, yang tersusun dari lapisan hidrogen. Hal yang masih menjadi perdebatan adalah mengapa fotosfer yang lebih dekat dengan inti Matahari, suhunya justru lebih rendah daripada kromosfer. Ada sebuah teori yang menyatakan bahwa suhu kromosfer yang lebih tinggi disebabkan oleh turbulensi.
Lapisan Kromosfer hanya dapat terlihat saat terjadi gerhana matahari total. Pada saat itu lapisan ini terlihat seperti gelang atau cincin yang berwarna merah. Pada kromosfer sering terjadi surge atau lontaran materi. Berdasarkan pengamatan, lontaran materi ini terjadi sesudah ledakan Matahari dalam skala kecil. Lontaran materi ini, kecepatanya bisa mencapai 100 km/detik selama beberapa menit.
d. Korona
Korona adalah bagian terluar dari Matahari yang dapat dilihat hanya saat terjadi gerhana matahari, berupa lingkaran putih yang mengelilingi matahari, meskipun sebenarnya Korona berwarna abu-abu akibat tumbukan ion-ion pada suhu yang sangat tinggi. Lapisan Korona juga dapat dilihat dengan menggunakan teleskop koronagraf. Lapisan korona sering disebut sebagai lapisan atmosfir matahari bagian luar, mengandung gas yang sangat tipis bersuhu 1 – 2 juta kelvin. Lapisan gas ini sering tampak seperti mahkota putih yang sangat cemerlang mengelilingi matahari. Itulah sebabnya lapisan ini disebut Korona, yang berarti mahkota.
Karena sangat tipis, bentuk korona ini juga selalu berubah-ubah. Korona memiliki ketebalan sekitar 2,5 juta km, merupakan perpanjangan dari atmosfer di bawahnya yaitu fotosfer dan kromosfer yang penuh dengan aktivitas medan magnetik. Secara keseluruhan, kira-kira 10% pancaran radiasi Matahari keluar menuju angkasa, sedangkan 90% lainnya tetap tersimpan dalam busur-busur magnetik.
Meski berada di lapisan terluar, namun temperaturnya mencapai 2 juta Kelvin. Penyebabnya diperkirakan oleh shock wave angin matahari yang menabrak materi-materi di korona hingga menimbulkan panas. Namun bila kita “jalan-jalan” di korona, kita tidak akan merasakan panas tersebut karena kerapatannya yang renggang.
Jarak matahari dari bumi
Matahari adalah bintang terdekat dengan Bumi. Jarak matahari ke bumi adalah 149.680.000 kilometer (93.026.724 mil). Jarak ini dikenal sebagai satuan astronomi dan biasa dibulatkan (untuk penyederhanaan hitungan) menjadi 148 juta km (atau 93.000.000 mil). Jadi, satu satuan astronomi (Astronomical Unit = AU) adalah 93 juta mil = 148 juta km. Jarak kedudukan terdekat matahari ke bumi sekitar 147 juta km, dan disebut Perihelium (biasanya terjadi pada tanggal 1 Januari). Sedangkan jarak paling jauh matahari ke bumi adalah sekitar 152 juta km, disebut Aphelium (biasanya terjadi pada tanggal 1 Juli).
Dibandingkan dengan bumi, diameter matahari kira-kira 112 kalinya. Gaya tarik matahari kira-kira 30 kali gaya tarik bumi. Sinar matahari membutuhkan waktu delapan menit untuk sampai ke Bumi. Kuatnya pancaran sinar matahari dapat mengakibatkan kerusakan pada jaringan sensor mata dan mengakibatkan kebutaan.
Suhu
Menurut perhitungan para ahli, temperatur di permukaan matahari sekitar 5.500 - 6.000 Kelvin. Jenis batuan atau logam apapun yang ada di Bumi ini akan lebur pada suhu setinggi itu. Temperatur tertinggi terletak di bagian tengahnya (inti) yang diperkirakan antara 15 - 25 juta Kelvin. Menurut JR Meyer, panas matahari berasal dari batu meteor yang berjatuhan dengan kecepatan tinggi pada permukaan matahari. Sedangkan menurut teori kontraksi H Helmholz, panas itu berasal dari menyusutnya bola gas.
Ahli lain, Dr Bothe menyatakan bahwa panas tersebut berasal dari reaksi-reaksi termonuklir yang juga disebut reaksi hidrogen helium sintetis. Pada reaksi termonuklir ini, matahari, yang terdiri dari gas panas, menukarkan zat hidrogen dengan zat helium melalui reaksi fusi nuklir pada kadar 600 juta ton, akibatnya, matahari akan kehilangan empat juta ton massa, setiap saat, agar dapat terus bersinar.
Perputaran Matahari
Meskipun Matahari dikatakan berbentuk bola gas raksasa yang berpijar, tetapi pada kenyataannya tidak berbentuk bulat betul. Matahari juga melakukan rotasi. Itulah sebabnya matahari juga memiliki katulistiwa dan kutub. Garis tengah ekuatorialnya 864.000 mil, sedangkan garis tengah antar kutubnya 43 mil lebih pendek. Karena matahari tidak berbentuk padat melainkan berbentuk plasma. akibatnya rotasi di katulistiwa matahari lebih cepat daripada di kutub. Rotasi pada wilayah khatulistiwa adalah sekitar 25,04 hari sedangkan pada wilayah kutub, 35 hari. Setiap putaran mempunyai gravitasi 27,9 kali gravitasi Bumi.
Matahari mengeluarkan semburan gas teramat panas yang dapat mencapai hingga beribu bahkan berjuta kilometer ke angkasa. Semburan matahari (sun flare) ini dapat mengganggu gelombang komunikasi seperti radio, TV dan radar di Bumi dan mampu merusak satelit atau stasiun angkasa yang tidak terlindungi. Matahari juga menghasilkan gelombang radio, gelombang ultra-violet, sinar infra-merah, sinar-X, dan angin matahari yang merebak ke seluruh tata surya.
Bumi terlindungi daripada angin matahari oleh adanya medan magnet bumi, sementara lapisan ozon melindungi Bumi daripada sinar ultra-violet dan sinar infra-merah, yang dipancarkan matahari. Matahari memiliki apa yang disebut bintik matahari, yang muncul dari masa ke masa. Bintik matahri ini disebabkan adanya perbedaan suhu di permukaan matahari. Bintik matahari itu menandakan kawasan yang "kurang panas" dibanding kawasan lain. Daerah ini sedemikian luasnya, bahkan luasnya melebihi ukuran luas Bumi. Kadang-kala peredaran Bulan mengelilingi bumi menghalangi sinar matahari yang sampai ke Bumi, peristiwa ini disebut sebagai gerhana matahari.
Prominensa
Prominensia adalah lidah api yang ada di matahari. Prominensa merupakan bagian matahari yang sangat besar, terang, yang memancar keluar dari permukaan matahari, seringkali berbentuk loop (putaran). Tanggal 26-27 September 2009 lalu, wahana ruang angkasa (Stereo A dan Stereo B) yang khusus memantau matahari berhasil merekam fenomena ini selama 30 jam.
Prominensa terjadi di lapisan photosphere dan bergerak keluar menuju korona matahari. Jika korona merupakan gas-gas berbentuk plasma, yang telah diionisasikan, sangat panas, dan tidak begitu memperlihatkan cahayanya, maka, prominensa berisikan plasma yang lebih dingin.
Prominensa biasanya menjulur hingga ribuan kilometer. Yang terbesar, yang pernah diobservasi, terlihat pada tahun 1997 dengan panjang sekitar 350.000 kilometer - sekitar 28 kali diameter bumi. Massa di dalam prominensa berisikan material dengan berat hingga 100 miliar ton.
Gerakan Matahari
Matahari mempunyai dua macam gerakan sebagai berikut :
Rotasi mengelilingi sumbunya, lamanya 25 1/2 hari untuk satu kali putaran. Gerakan rotasi ini dapat dibuktikan dengan adanya noda-noda hitam di bagian inti yang kadang-kadang berada di sebelah kanan dan kira-kira 2 minggu berada di sebelah kiri.
Selain berotasi, matahari bergerak diantara gugusan bintang dengan kecepatan 20 km per detik, pergerakan itu mengelilingi pusat galaksi.
Orang-orang zaman dulu mengira, proses menyalanya Matahari sama dengan proses menyalanya sebuah kompor, yaitu dengan menggunakan bahan bakar. Pada abad ke 18, batu bara disangka menjadi bahan bakar cahaya dan energi Matahari. Lalu pada penelitian di abad 19, diketahui Matahari bersinar sangat lama bahkan melebihi usia fosil penghasil batubara. Lalu muncul teori penyusutan gravitasi. Namun teori ini tidak terbukti karena Matahari tidak tampak menyusut setelah mengeluarkan cahaya dan energi. Baru pada abad ke 20 ada penelitian mengenai reaksi fusi yaitu berubahnya hidrogen menjadi helium. Dari penelitian tersebut dapat diperkirakan usia Matahari kurang lebih 4,5 sampai 5 milyar tahun.
Pancaran cahaya Matahari menghasilkan gelombang elektromagnetik dengan, rentang gelombang dari gelombang radio hingga sinar gamma. Dari gelombang elektromagnetik dan spektrum ini, akan dapat diketahui apa saja yang ada dan yang sedang terjadi dalam Matahari.
Siklus Matahari
Aktivitas Matahari memiliki skala waktu yang sangat beragam. Mulai rentang kurang dari satu detik sampai jutaan tahun. Misalnya ledakan Matahari yang dalam waktu kurang dari satu detik sanggup mendidihkan plasma sampai temperatur puluhan juta derajat celcius. Secara sederhana, siklus Matahari akibat interaksi medan magnetik terjadi dengan periode 11 tahun. Dengan indikatornya adalah jumlah rata-rata bintik Matahari.
Angin Matahari
Penampakan angin Matahari dapat terlihat saat melintasnya komet. Semakin dekat dengan Matahari, ekor komet semakin memanjang. Hal ini membuktikan akan adanya aliran yang berkesinambungan dari Matahari. Keberadaan angin Matahari ini pertama kali dibuktikan dengan pengamatan satelit Mariner 2 yang sedang berada dalam misi menuju planet Venus.
Aliran yang terdapat pada angin Matahari adalah aliran ion yang dipengaruhi oleh medan magnetik. Peranan medan magnetik sendiri adalah sebagai media penyearah penjalaran energi. Konduksi panas akan tersalurkan di sepanjang garis gaya magnetik. Kecepatan aliran yang menjalar dalam garis gaya medan magnetik ini disebut kecepatan Alven, yang dapat mencapai 500-1000 km/s.
Komposisi angin Matahari secara umum terdiri dari proton dan elektron. Ketika partikel dengan kecepatan tinggi dari Matahari terjebak dalam medan magnetik Bumi (magnetosfer) dan bergerak ke bawah menuju lapisan ionosfer, akan menimbulkan warna-warni indah yaitu aurora. Warna-warna yang biasa muncul adalah merah dan hijau hasil dari eksitasi atom Oksigen.
Selain terjadinya aurora, angin Matahari juga dapat berpengaruh pada sistem elektromagnetik di Bumi. Seperti terganggunya sistem komunikasi. Selain itu, jika makhluk hidup terkena angin Matahari secara langsung, dapat mengakibatkan mutasi gen.
Matahari dan Bumi
Sebagai bintang yang jaraknya paling dekat, Matahari adalah sumber energi utama kehidupan makhluk di Bumi. Energi pancaran matahari telah membuat bumi tetap hangat bagi kehidupan, membuat udara dan air di bumi bersirkulasi, tumbuhan bisa berfotosintesis, dan banyak hal lainnya. Matahari juga merupakan pusat sumber tenaga di lingkungan tata surya. Penggunaan sel surya dan panel surya, telah menjadikan sinar matahari sebagai sumber energi alternatif. Matahari sebagai penunjuk waktu dan musim. Dan yang terpenting adalah, dengan gravitasinya yang sangat besar, Matahari menjaga stabilitas orbit planet-planet di tata surya, mengontrol terjadinya siang dan malam, tahun.
Penampakan Matahari di Bumi seringkali terlihat berbeda. Seperti pada saat siang hari berwarna putih, sedangkan pagi atau sore hari berwarna kekuningan. Hal ini disebabkan oleh refraksi atmosfer Bumi. Atau jika siang hari tampak lebih kecil dibanding sore dan pagi hari, disebabkan oleh perbedaan sudut pandang pengamat.
Aktivitas Matahari
Setelah 10 tahun 'terlelap' dalam tidur panjangnya, Matahari bangun. Bangkitnya Sang Surya membuat para astronom bersiaga penuh. Minggu ini, di akhir bulan Agustus 2010, beberapa media Amerika Serikat (AS) memberitakan, Badan Antariksa AS, NASA memperingatkan akan adanya 'tsunami Matahari' yang menciptakan fenomena aurora -- saat suar Matahari memukul perisai Bumi awal Agustus lalu, hanya permulaan. Itu hanya awal dari badai Matahari masif yang berpotensi merusak jaringan listrik dan satelit di seluruh planet Bumi.
Tetapi NASA telah menangkis semua pemberitaan itu dengan mengatakan, hal itu bisa terjadi 'dalam waktu 100 tahun atau hanya 100 hari'. Namun astronom Australia mengatakan, komunitas ilmuwan luar angkasa bertaruh badai Matahari bisa datang lebih cepat. Meski mengeluarkan bantahan, NASA telah mengawasi aktivitas badai di Matahari sejak 2006. Dan berita yang beredar di AS menyebut badai matahari bisa terjadi di tahun bencana yang 'diramalkan' Hollywood -- 2012.
Sebagai kilas balik ke belakang, badai Matahari pada 1859 dan 1921 telah menyebabkan kekacauan. Badai itu memutus jaringan telegram dalam skala yang masif. Dan, badai 2012 diduga lebih berefek negatif.
"Konsensus umum di kalangan para astronom, badai Matahari pada 2012 atau 2013 akan jadi yang terburuk dalam 100 tahun terakhir," kata dosen astronomi dan kolumnis, Dave Reneke, seperti dimuat laman News.com.au, 25 Agustus 2010.
Peringatan, khususnya ditujukan untuk maskapai penerbangan, perusahaan telekomunikasi, dan siapapun yang tergantung pada sistem GPS modern. "Bahkan bisa memutus rangkaian listrik dan 'memukul' satelit yang mengorbit, seperti yang terjadi tahun ini," tambah Reneke. Namun, ilmuwan tak begitu peduli apakah badai Matahari berikutnya terburuk dalam sejarah, ataukah separah badai 1859.
Yang jadi sumber kegelisahan adalah fakta bahwa masyarakat kita sangat tergantung dengan teknologi. Meski tak ada yang bisa memprediksikan efek badai Matahari 2012-2013 dalam masyarakat digital.
Sementara itu, Dr Richard Fisher, Direktur Divisi Heliophysics NASA, mengatakan, pukulan badai super seperti 'sengatan' yang bisa menyebabkan bencana bagi kesehatan dunia, layanan darurat, bahkan keamanan nasional -- jika tak ada tindakan pencegahan yang diambil.
Dan Amerika jadi kampiun. Awal tahun ini AS menyelenggarakan latihan Boulder, Colorado, untuk memetakan apa yang mungkin terjadi jika bumi itu dipukul dengan badai seintens badai 1859 dan 1921.
NASA menyatakan, sesuai laporan National Academy of Sciences, jika badai yang sama dengan 1859 terjadi hari ini, kerugian diperkirakan sebesar $1 sampai $2 triliun. Perlu 10 tahun untuk pemulihan.
Saat badai Matahari menerjang, satelit diduga akan seperti berumur 50 tahun, GPS sama sekali tidak berfungsi. Ledakan badai Matahari diduga memiliki energi setara 100 bom hidrogen. Perlu diketahui bom hidrogen memiliki kekuatan lebih besar dari bom atom.
Maret 1954, AS telah menguji coba bom hidrogen pertama bernama "Bravo" di Atol Bikini, Kepulauan Marshal, Samudera Pasifik. Bravo berkekuatan 10 megaton TNT atau kira-kira 700 kali energi bom atom Little Boy. Alhasil, jutaan ton pasir, batu karang, tumbuhan, dan fauna laut dalam radius 20 mil beterbangan membentuk cendawan raksasa membakar langit. Tiga Atol Bikini, yakni Bokonijien, Aerokojlol, dan Nam, tidak terlihat lagi di atas permukaan air.
"Kami tahu ini datang, tetapi kita tidak tahu seberapa buruk itu akan terjadi," kata Dr Fisher kepada Reneke dalam edisi terbaru Australasian Science. "Sistem akan terhenti. Suar Matahari akan mengubah medan magnet di bumi. Itu cepat, seperti petir. Itu efek matahari."
Massa matahari
Massa matahari digunakan sebagai standar untuk mengukur massa dalam astronomi yang digunakan untuk menggambarkan massa bintang dan galaksi lainnya. Satuan ini sebanding dengan massa matahari, yaitu sekitar 2 nonilion kilogram atau sekitar 332.950 kali massa Bumi.
Massa matahari dapat ditentukan dari lamanya tahun, jarak Bumi ke matahari (satuan astronomi), dan konstanta gravitasi (G) .
Hingga kini, baik satuan astronomi maupun konstanta gravitasi tidak ada yang diketahui dengan pasti. Namun, penentuan massa relatif planet lain, dalam sistem tata surya atau bintang kembar dalam satuan massa matahari tidak tergantung pada konstanta yang tidak pasti. Sehingga amatlah berguna untuk mengukur massa tersebut dalam satuan massa matahari (lihat konstanta gravitasi Gauss). Kini, satuan astronomi hampir terukur dengan baik, menggunakan radar antarplanet dan G, namun nama matahari tetap menjadi salah satu konvensi lama yang esoterik dalam astronomi.
Massa matahari dapat dikonversikan ke satuan terkait:
- 27.068.510 massa bulan (ML)
- 332.946 massa Bumi (ME)
- 1.047,56 massa Yupiter (MJ)
Subscribe to:
Posts (Atom)