A.
Pendahuluan
Ilmu
Pengetahuan Alam atau Ilmu Alamiah (Natural Science) adalah suatu ilmu yang
membahas tentang alam semesta dengan semua isinya dan merupakan ilmu
pengetahuan teoritis yang diperoleh/disusun dengan cara yang khusus yaitu
dengan melakukan observasi eksperimentasi, penyimpulan, penyusunan teori,
eksperimentasi, observasi dan demikian seterusnya kait mengkait antara cara
yang satu dengan yang lain. Cara ini dikenal dengan metode ilmiah yang pada
dasarnya merupakan suatu cara yang logis untuk memecahkan suatu masalah
tertentu.
Sejak digunakannya metode ilmiah
didalam penelitian ilmiah, dimulailah IPA modern yang kemudian berkembang
sangat pesat.
B.
Alam Semesta
Pengertian alam semesta mencakup
tentang mikrokosmos dan makrokosmos.Mikrokosmos adalah benda-benda yang
mempunyai ukuran yang sangat kecil, misalnya atom, elektron, sel, amuba dan
sebagainya.Sedangkan makrokosmos adalah benda-benda yang mempunyai ukuran yang
sangat besar, misalnya bintang, planet dan galaksi.
Para ahli astronomi menggunakan
istilah alam semesta dalam pengertian tentang ruang angkasa dan benda-benda
langit yang ada didalamnya.
a. Teori Terbentuknya Alam
Semesta :
1. Teori Keadaaan Tetap
(Steady-state theory)
Teori ini berdasarkan prinsip
kosmologi sempurna yang menyatakan bahwa alam semesta dimanapun dan bilamanapun
selalu sama. Berdasarkan prinsip tersebut alam semesta terjadi pada suatu saat
tertentu yang telah lalu dan segala sesuatu di alam semesta selalu tetap sama
walaupun galaksi-galaksi saling bergerak menjauhi satu sama lain. Teori ini
ditunjang oleh kenyataan bahwa galaksi baru mempunyai jumlah yang sebanding
dengan galaksi lama. Dengan diketahui kecepatan radial galaksi-galaksi menjauhi
bumi yang dihubungkan dengan jarak antara galaksi-galaksi dengan bumi dari hasil
pemotretan satelit, maka disimpulkan bahwa makin jauh jarak galaksi terhadap
bumi, makin cepat galaksi tersebut bergerak menjauhi bumi. Hal ini sesuai
dengan garis spektra yang menuju merah, yang hal ini sering dikenal dengan
pergeseran merah.Dari hasil penemuan ini menguatkan bahwa alam semesta selalu
mengembang (ekspansi) dan menipis (kontraksi).Dengan demikian harus ada
“ledakan” atau “dentuman” yang memulai adanya pengembangan.
2. Teori Dentuman Besar
(Big-bang theory)
Teori ini dikembangkan oleh George
Lemaitre.Teori ini menyatakan pada mulanya alam semesta berupa sebuah “primeval
atom” yang berisi semua materi dalam keadaan yang sangat padat.Suatu ketika
atom ini meledak dan seluruh materinya terlempar keruang alam semesta.
Berdasarkan dari asumsi adanya massa yang sangat besar dan mempunyai masa jenis
yang sangat besar, karena adanya reaksi inti kemudian meledak dengan hebat.
Massa tersebut kemudian mengembang dengan sangat cepat menjauhi pusat ledakan.
Sejak itulah dimulai ekspansi yang berlangsung ribuan juta tahun dan akan terus
berlangsung jutaan tahun lagi. Pada suatu saat nanti ekspansi tersebut akan
berakhir.
C. Teori
Terbentuknya Galaksi dan Tata Surya
Menurut Fowler, 12 ribu juta
tahun yang lalu galaksi kita masih berupa kabut gas hidrogen yang sangat besar
sekali yang berada diluar angkasa. Ia bergerak perlahan mengadakan rotasi
sehingga keseluruhannya berbentuk bulat. Karena gaya beratnya maka ia
mengadakan kontraksi. Massa bagian luar banyak yang tertinggal pada bagian yang
berkisar lambat dan mempunyai berat jenis yang besar terbentuklah
bintang-bintang.Gumpalan kabut yang telah menjadi bintang itupun secara
perlahan mengadakan kontraksi.Energi potensialnya mereka keluarkan dalam bentuk
sinar dan panas radiasi dan bintang-bintang itupun makin turun temperaturnya.
Setelah berpuluh ribu juta tahun ia mempunyai bentuknya yang tetap seperti
matahari.
Galaksi merupakan kumpulan 1011
atau 100 milyard bintang-bintang, salah satu diantaranya adalah Matahari atau
pusat tata surya kita ini. Kumpulan bintang-bintang dan dalam galaksi bentuknya
menyerupai lensa cembung yang pipih atau berbentuk cakram.Dimana garis
tengahnya mempunyai panjang 100 tahun cahaya, tebalnya 10 tahun cahaya.Matahari
atau pusat tata surya kita berada pada jarak 30 tahun cahaya dari pusat
galaksi.
Berdasarkan apa yang nampak dari
hasil pengamatan, dapat kita bedakan adanya 3 macam galaksi :
a. Galaksi berbentuk spiral
b. Galaksi berbentuk elips
c. Galaksi berbentuk tak
beraturan
Induk dari matahari kita adalah
galaksi Bima Sakti (Milky Way) yang berbentuk spiral dan memiliki tidak kurang
dari 100 ribu juta bintang dan masih banyak gumpalan-gumpalan kabut gas maupun
galaksi kecil yang banyak jumlahnya. Galaksi Andromeda merupakan galaksi
terdekat yang juga berbentuk spiral dan jauhnya 870.000 tahun cahaya.Galaksi
mengadakan rotasi dengan arah berlawanan dengan jarum jam.
1. Hipotesis Nebular
Dikemukakan oleh Kant dan Laplace
pada tahun 1796 yang menyatakan bahwa sistem tata surya terbentuk dari
kondensasi awan panas atau kabut gas yang sangat panas (nebule). Pada proses
kondensasi ada sebagian yang terpisah dan merupakan cincin terbentuklah planet
beserta satelitnya yang mengelilingi pusat, pusatnya itu menjadi sebuah
bintang/matahari.
2. Hipotesis Planettesimal
Dikemukakan oleh Chamberlin dan
Moulton.Terbentuknya planet-planet tidak harus dari satu badan tetapi
diasumsikan ada bintang besar.
lain yang kebetulan sedang lewat
dekat bintang dimana tata surya kita merupakan bagiannya. Kabut gas dari
bintang lain itu sebagian terpengaruh oleh daya tarik matahari kita dan setelah
mendingin terbentuklah benda-benda yang disebut planettesimal.
3. Teori Tidal/Teori Pasang Surut
Dikemukakan pertama kali oleh
James Jeans dan Harold Jeffreys (1919).Menurut teori ini planet merupakan
percikan dari matahari yang sampai kini masih nampak ada.Percikan tersebut
disebut Tidal. Tidal yang besar kemudian akan menjadi planet itu disebabkan
oleh adanya dua buah matahari yang bergerak saling mendekat.
D. Sistem
Tata Surya
Pada zaman Yunani kuno, seorang filsafat
bernama Clausius Ptolomeus mengemukakan pendapatnya bahwa bumi adalah pusat
dari alam semesta.Menurut pandangan ini, matahari, bulan dan planet-planet
beredar mengelilingi bumi yang tetap diam sebagai pusatnya.Pandangan Geosentris
ini 14 abad lamanya dianut orang.
Pada abad ke-16, seorang ilmuwan
Polandia “Nikolas Kopernikus” mengubah pandangan diatas. Menurutnya bumi adalah
planet dan seperti halnya dengan planet planet yang lain, beredar mengelilingi
matahari sebagai pusatnya (heliosentris). Pandangan ini didasari oleh adanya
hasil pengamatan yang teliti serta perhitungan yang sistematis.Kesemuanya ini
berkat bantuan teropong sebagai alat pengamat dan telah berkembangnya
matematika dan fisika sebagai sarana penunjang pada masa itu.
Setelah adanya teropong dapat
diamati planet-planet dan benda angkasa lain yang lebih banyak lagi seperti
satelit, komet, meteor, debu dan gas antar planet.Semua benda angkasa ini
beredar mengelilingi matahari sebagai pusat disebut Sistem Tata Surya.
Planet di dalam Tata Surya kita
dapat dibagi menjadi 2 golongan :
1. Planet Kecil (kerdil), seperti
: Merkurius, Venus, Bumi dan Mars. Ciri umumnya garis tengahnya kecil, tetapi
padat, rapat masa rata-ratanya terletak antara 2,4 – 5,5 gram setiap sentimeter
kubik, biasanya tidak berlapisan angkasa tebal. Golongan ini menempati lintasan
yang dekat dengan matahari.
2. Planet Raksasa, terdiri dari
Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus. Garis tengahnya jauh lebih besar
dibandingkan pada golongan pertama namun kurang padat. Rapat masa sangat
rendah, misalnya Saturnus antara 0,7 – 1,6 gram setiap sentimeter kubik.
Lintasan golongan ini jauh dari matahari.
Kesamaan planet di dalam tata
surya :
1. Berevolusi (beredar
mengelilingi titik pusat gravitasi, dalam hal ini matahari) dan berotasi
(bergasing mengelilingi pusat masa planet sendiri). Keduanya bergerak searah
berlawanan dengan jarum jam jika dilihat dari kutub utara. Aturan ini hampir
tidak kecualinya diikuti denga patuh, kecuali oleh beberapa satelit.
2. Bentuk lapisan planet mengelilingi
matahari ataupun satelit mengelilingi planet hampir menyerupai lingkatan. Yang
mengingkari hukum ini ialah Merkurius dan Pluto yang masing-masing mempunyai
keeksentrikan 0,206 dan 0,247.
3. Selain lintasannya yang
sepusat (konsentris) semua lintasan tersebut terdapat pada bidang edar yang
satu dengan lainnya hampir berhimpitan.
E.
Bagian-bagian Tata Surya
Tata surya terdiri dari matahari
sebagai pusat dan benda-benda lain seperti planet, satelit, meteor-meteor,
komet-komet, debu dan gas antar planet beredar mengelilinginya.Keseluruhan
sistem ini bergerak mengelilingi pusat galaksi.
1.Matahari
Matahari merupakan tata surya
yang paling besar, dimana 89% massa tata surya terkumpul pada matahari.
Matahari merupakan pusat sumber tenaga di lingkungan tata surya, matahari
terdiri dari inti dan tiga lapisan kulit : fotosfer, chromosfer dan corona.
Pada pusat matahari suhunya mencapai jutaan derajat celcius dan tekanannya
ratusan juta atmosfer.Kulit fotosfer suhunya + 60000oC dan
memancarkan hampir semua cahaya.
Matahari sangat penting bagi
kehidupan di muka bumi karena :
a. Merupakan sumber energi (sinar
panas). Energi yang terkandung dalam batubara dan minyak bumi sebenarnya juga
berasal dari matahari.
b. mengontrol stabilitas
peredaran bumi yang juga berarti mengontrol terjadinya siang dan malam, bulan,
tahun serta mengontrol peredaran planet lain.
c. Dengan mempelajari matahari
yang merupakan bintang yang terdekat, berarti mempelajari bintang-bintang lain.
2. Planet Merkurius
Merupakan planet terkecil dan
terdekat dengan matahari.Merkurius tidak mempunyai satelit atau bulan, dan
tidak mempunyai hawa. Planet ini mengandung albedo, yaitu perbandingan antara
cahaya yang dipantulkan dengan yang diterima dari matahari sebesar 0,07. Ini
berarti 0,93 atau 93% cahaya yang berasal dari matahari diserap. Garis
tengahnya 4500 km. Diperkirakan tidak ada kehidupan di Merkurius. Merkurius
mengadakan rotasi dalam waktu 58,6 hari dan mengelilingi matahari dalam waktu
88 hari.
3. Planet Venus
Venus menempati urutan kedua terdekat
dengan matahari, dikenal dengan Bintang Kejora yang bersinar terang pada waktu
sore dan pagi hari. Mempunyai albedo 0,8 atau 20% cahaya matahari yang datang
diserap. Planet ini diliputi awan tebal (atmosfer) yang mungkin terjadi dari
karbon dioksida tetapi tidak mengandung uap air dan oksigen.Planet ini tidak
mempunyai satelit. Venus bergaris tengah 12.320 km, Rotasi venus+ 247
hari dan berevolusi (mengelilingi matahari) selama 225 hari.
4. Planet Bumi
Bumi menempati urutan ketiga
terdekat dengan matahari dan bergaris tengah 12.640 km. Jarak bumi dan matahari
149 juta km. Bumi mengalami rotasi 24 jam, bumi mempunyai atmosfer dan
mempunyai sebuah satelit yaitu bulan. Bumi mengadakan revolusi selama 365 ¼
hari. Massa jenis bumi rata-rata + 5,52.
a. Gerak Rotasi Bumi
Pepatan bumi besarnya 1/300
hingga dapatlah dianggap bumi memiliki bentuk bola.Titik pusatnya berimpit
dengan titik pusat bola langit. Para sarjana dari Yunani seperti Pythagoras,
Philolaus, Herakleitos dan Kopernikus dari Polandia mengemukakan bahwa bola
langit tetap tinggal diam sedang bumi berputar pada sumbunya dari barat ketimur
dan disebut rotasi yang arahnya sama dengan arah revolusi.
b. Akibat Rotasi Bumi
- Gerak semu harian dari
matahari yang seakan-akan matahari, bulan, bintang-bintang dan benda-benda
langit lainnya terbit dari Timur dan terbenam di barat.
- Pergantian siang dan malam,
di mana separuh dari bola bumi menerima sinar matahari (siang), sedang
separuh bola lainnya mengalami kegelapan (malam).
- Penyerongan/penyimpangan
arah angin, arus laut, yang dapat diterangkan dengan hukum Buys Ballot.
Arus-arus hawa (angin) tidak begerak lurus dari daerah maksimum ke daerah
minimum, tetapi membias ke kanan bagi belah bulatan utara dan membias ke
kiri bagi belah bulatan selatan.
- Penggelembungan di
katulistiwa serta pemepatan di kutub bumi.
- Timbulnya gaya sentrifugal
yang menyebabkan pemepatan bumi tersebut serta pengurangan gaya tarik
hingga arah vertikal tidak tepat menuju ke titik pusat bumi, terkecuali di
katulistiwa dan di kutub.
- Adanya dua kali air pasang
naik dan pasang surut dalam sehari semalam.
- Perbedaan waktu antara
tempat-tempat yang berbeda derajat busurnya.
c. Gerak Revolusi dari Bumi
Berkat penyelidikan para sarjana
: Galileo Galilei, Tycho Brahe dan Keppler maka susunan alam secara
Heliosentris dari Kopernikus diakui keunggulannya. Dalam susunan ini bumi
berevolusi mengelilingi matahari dalam satu kali revolusi selama 1 tahun.
Akibat dari revolusi bumi :
- Pergantian 4 musim yakni di
sebelah utara garis balik utara (23 ½ LU)
- Perubahan lamanya siang dan
malam.
- Terlihatnya rasi
(konstelasi) bintang yang beredar dari bulan ke bulan. Lintasan bumi dalam
revolusinya terhadap matahari disebut orbit. Menurut hukum Keppler
pertama, maka orbit-orbit setiap planet memiliki bentuk bangun elips
d. Gaya Gravitasi Terrestrial
dari Bumi
Bumi mempunyai gaya gerak atau
gaya berat. Gaya tarik bumi ini dinamakan gara gravitasi terrestrial bumi.
Benda di bumi memiliki bobot karena pengaruh gaya gravitasi bumi.
e. Waktu
Waktu 24 jam dalam sehari semalam
adalah berdasarkan gerak semu matahari dalam membuat satu revolusi lengkap.
Bagi tujuan sehari-hari maka kita menggunakan waktu solar.Bagi keperluan tujuan
astronomi atau perjalanan antar planet maka digunakan waktu sideris yang 4
menit lebih awal dari waktu solar.
f. Tahun Penanggalan (Kalender)
Bangsa mesir kuno, Sumeria dan
Hindu sejak jaman dahulu memiliki perhitungan waktu yang berdasarkan revolusi
bumi dan tahunnya disebut tahun matahari.Semenjak Julius Caesar (46 BC) telah
ditetapkan bahwa tiap-tiap tahun terdiri dari 365 hari. Tahun keempat ditambah
dengan satu hari yang disebut tahun kabisat (leap year)
5. Planet Mars
Jarak planet Mars dengan matahari
226,48 juta km. Garis tengahnya 6272 km dan revolusinya 1,9 tahun, rotasinya 24
jam 37 menit. Berdasarkan data yang dikirimkan oleh satelit Mariner IV di Mars
tidak ada oksigen, hampir tidak ada air, sedangkan kutub es yang diperkirakan
mengandung banyak air itu tak lebih merupakan lapisan salju yang sangat
tipis.Mars mempunyai 2 satelit/bulan yaitu phobus dan daimus.
6. Planet Yupiter
Merupakan planet terbesar
bergaris tengah 138.560 km dengan rotasinya 10 jam dan mempunyai kurang lebih
14 satelit. Berdasarkan analisis spektroskopis yupiter mengandung gas metana
dan amoniak banyak, serta mengandung gas hidrogen, albedonya 0,44. Massa planet
ini hampir 300 kali massa bumi dan gravitasinya 2,6 kali gravitasi bumi.
7.Planet Saturnus
Merupakan planet terbesar setelah
Yupiter, bergaris tengah 118.400 km, berotasi 10 jam dan merupakan planet yang
mempunyai cincin sabuk raksasa. Mempunyai massa jenis 0,75 g/cm2,
sehingga terapung diair. Planet ini berupa gas yang terdiri dari metana dan
amoniak dengan suhu rata-rata 103oC.Saturnus mempunyai 10 satelit
dan diantaranya yang terbesar disebut Titan.
8. Planet Uranus
Jarak Uranus ke matahari 2860
juta km dan berevolusi dalam waktu 84 tahun, rotasinya 10 jam 47 detik dan arah
geraknya berbeda dengan yang lainnya yaitu dari timur ke barat.Uranus bergaris
tengah 50.560 km. Berdasarkan pengamatan pesawat Voyager pada Januari 1986
Uranus memiliki 14 satelit.
9. Planet Neptunus
Jaraknya dengan matahari 4470
juta km, mengelilingi matahari dalam 165 tahun sekali putar.Mempunyai 2
satelit, satu diantaranya disebut Triton yang bergerak berlawanan arah dengan
gerak rotasi Neptunus.
10. Planet Pluto
Merupakan planet terjauh dari
matahari dengan jarak + 5811 juta km dan tidak memiliki satelit.Suhu
rata-rata pada planet ini 220oC. Pluto adalah nama dewa kegelapan
dari bangsa Yunani berdasarkan kenyataan planet itu mendapat sinar matahari
paling sedikit.
F. Benda-benda lain dalam Tata Surya
Selain planet-planet, pada tata
surya terdapat benda-benda sebagai berikut:
v Planetoida/Asteroida
Pada tahun 1801, Piazzi astronom
dari Italia menemukan benda langit yang berdiameter + 900 km beredar
mengelilingi matahari pada jarak antara Mars dan Yupiter yang berjumlah + 2.000
buah.Benda-benda langit itu disebut Planetoida.Pada tahun 1801 astronom Italia,
Piazzi menemukan asteroid Ceres yang bergaris tengah 750 kilometer.
v Komet/Bintang Berekor
Merupakan kumpulan
bungkah-bungkah batu yang diselubungi oleh kabut asap yang berdiameter +
100.00 km (termasuk selubung gas) dan diamter intinya yang berupa
bungkah-bungkah batu berkisah 10-20 km.
Cahaya matahari yang mengenai
komet sebagian dipantulkan, sedang lainnya berupa sinar ultra violet akan
terjadi eksitasi pada gas yang menyelubungi komet. Akibat eksitasi ini akan
terjadi resonansi atau fluorescensi dan gas yang berpendar memancarkan cahaya.
0 comments:
Post a Comment