Bab 15 Matahari dan Bumi - · PDF filedengan bintang-bintang yang lain yang ada di langit?...

Matahari dan Bumi 313

Matahari dan Bumi

Peta Konsep

Setelah kalian memahami peta konsep di atas, perhatikan kata-kata kunci berikutyang merupakan kunci dan cara memahami materi ini.• Matahari • Bulan• Bumi • Satelit• Revolusi• Rotasi

StrukturMatahari

Sumber EnergiMatahari

Bumi Rotasi Bulan Manfaat SatelitOrbit Bumi

Inti Matahari, Fotosfer,Kromosfer, Korona, dan

Protuberans

Gerhana Bulan, GerhanaMatahari, Pasang dan

Surut Air Laut

Matahari dan Bumi

menjelaskan

terdiri atasmenyebabkan

Untuk mempermudah memahami materi ini, perhatikan peta konsep berikut ini.

Kita hidup di bumi tak lepas dari peranan matahari. Matahari merupakansumber energi terbesar di bumi. Tanpa matahari mungkin tidak pernah ada

kehidupan di muka bumi ini. Yang menjadi pertanyaan adalah apa matahari itusebenarnya sehingga menjadi sumber energi dalam kehidupan di bumi serta

bagaimana peredaran bumi, bulan dan satelit terhadap matahari dan pengaruhinteraksinya terhadap kehidupan di bumi? Untuk menjawab pertanyaan ini perlu kita

bicarakan dan diskusikan bersama dalam bab selanjutnya.

Bab 15

Kata Kunci

IPA Terpadu IX314

A. Struktur Matahari

Matahari adalah pusat tata surya kita. Mataharimerupakan sebuah bintang yang ukurannya tidakterlalu besar jika dibandingkan dengan bintang-bintang yang lain misalnya bintang netron, danbajang putih (white dwarf). Mengapa mataharikelihatan lebih besar dan lebih terang dibandingkandengan bintang-bintang yang lain yang ada di langit?Tentu saja karena letaknya dekat dengan bumi.

Letak matahari dari bumi kira-kira 149.600.000km atau 1,49 x 108 km, ini disebut satuan astronomi(AU). Bintang yang terdekat berikutnya adalah AlphaCentauri, jauhnya lebih dari 4 x 1013 km. Ahliastronomi modern telah paham bahwa matahari kitahanya salah satu bintang dari kira-kira 100 milyarbintang yang ada dalam galaksi Bimasakti.

Secara fisis matahari mempunyai sifat seperti dalamtabel. Pada tabel, menunjukkan bahwa massa mataharisebesar 333.000 M⊕ . Sedangkan jari-jarinya 6,96 x

108 m atau sekitar 109 R⊕ dan mempunyai temperaturefektif di permukaan sekitar 5770 K. Namun temperaturdan tekanan di pusat (inti) tentunya sangat besaruntuk mendukung beratnya, mengapa? Temperaturpusat matahari 1,6 x 107 K dengan luminositasnya(energi yang diradiasikan) sekitar 3,86 x 1026 watt.

Tabel Sifat Matahari

Massa 1,99 x 1030 kg

Jari-jari 6,96 x 108 m

Kerapatan rata-rata 1410 kg/m3

Gravitasi di permukaan 2,74 x 102 m/s2

Temperatur 5770 K

Luminositas 3,86 x 1026 W

Medan magnet:

Bintik hitam 0,3 T

Global 0,0001 T

Periode rotasi 26-35 hari


Dengan jarak matahari-bumi 1AU dan berdasarkan hukum ber-banding terbalik kuadrat jarak, kalianbisa memperkirakan berapa wattenergi yang jatuh di permukaanbumi? Dengan perhitungan secarateoritis tentunya akan berbedadengan empiris. Perbedaan ini dapatdigunakan untuk menafsirkanunsur-unsur yang ada padaatmosfer bumi. Kerapatan rata-ratamatahari adalah 1410 kg/m3, nilaiini konsisten dengan komposisimatahari yang sebagian besarmerupakan gas hidrogen 71% danhelium 27,1%. Namun kalian bisamembayangkan keberadaan gashidrogen dan helium padatemperatur yang tinggi, sehinggamenimbulkan suatu pertanyaanyaitu, apakah bentuk gas hidrogendan helium sama seperti yang adadi permukaan bumi atau yangpernah kalian jumpai? Untukmenjawab ini tentu kalian berfikirbahwa suatu zat bila dipanaskanakan mengubah wujud, dalam hal

ini gas hidrogen dan helium dalam bentuk terionisasiyang disebut plasma.

Oleh karena massa bumi yang sangat besar makamatahari mempunyai suatu tarikan gravitasi 2,74 x102 m/s2 atau sebesar 28 kali lebih kuat daripadatarikan gravitasi bumi, lihat persamaan gayagravitasi. Besarnya medan magnet pada saatterjadinya bintik hitam atau sunspot akan lebih besaryaitu 0,03 T dan temperatur permukaan turunsekitar 4000° K daripada keadaan normal. Perioderotasi rata-rata 25,4 hari dan bervariasi dari 34,4hari di kutub dan 25,1 hari equator matahari. Perioderotasi yang tidak sama ini menunjukkan strukturmatahari tidak dalam bentuk benda tegar padattetapi dalam bentuk fluida.

Info MEDIABimasakti atau Milky Wayadalah galaksi tempat sistemtata surya kita berada. Galaksiini memiliki sekitar 100 miliarbintang, termasuk matahari.Selain bintang, Bimasakti jugatersusun atas awan gas dandebu, baik yang berwarna gelapmaupun berwarna cemerlang.Para ahli astronomimemperkirakan massa totalBimasakti sekitar 200 miliar kalidari massa matahari.

Gambar 15.1 MatahariSumber: www.bnsc.gov.uk

IPA Terpadu IX316

Matahari dengan massa dan volume yang sangatbesar terdiri atas beberapa lapisan:

1. Inti Matahari

Inti matahari adalah bagian paling tengah dari

matahari dengan jari-jarinya sekitar 1

4 jari-jari

matahari dan suhunya 1,6 x 107 K. Pada bagianinilah terjadinya reaksi inti yang merupakan sumberenergi pancaran matahari. Reaksi inti yang terjadiadalah reaksi fusi. Reaksi fusi adalah reaksipenggabungan inti atom hidrogen menjadi inti atomhelium yang menghasilkan energi.

2. Fotosfer

Lapisan fotosfer menyelubungi matahari denganketebalan lapisan 330 km dan suhu rata-rata 5.700K. Lapisan fotosfer ini tampak oleh mata kitaberwarna kuning. Pada lapisan ini terdapat butiran-butiran gelap terang yang formasinya tidak merata.

3. Kromosfer

Kromosfer disebut juga bola warna. Lapisan inimenjulang sejauh 2000 km di atas permukaanmatahari. Suhu rata-rata pada lapisan inidiperkirakan 4.273 K.

4. Korona

Korona disebut juga"mahkota" matahari, karenaberbentuk lingkaran cahaya putihyang indah yang panjangnyaberjuta-juta kilometer ke arahruang angkasa. Suhu koronadapat mencapai 2 x 106 K dengangas pada daerah korona sangattipis. Tebal lapisan korona mataharimencapai 2,5 x 106 km. Untukmengamati korona dapatmenggunakan teleskop khususyang disebut koronagraf.

Info MEDIAWalaupun matahari berada 149juta km dari bumi, sinarnyamasih cukup terang untukmerusak mata secarapermanen. Matahari tidak bolehdilihat secara langsung dantentunya tidak melalui teleskopatau teropong. Galileo menjadibuta karena memandangmatahari.


5. Protuberans

Protuberans merupakan pita-pita yang sangatbesar dan panjang dari gas yang menyala dankadang-kadang mencapai ketinggian beratus-ratuskilometer memasuki daerah korona.

Di samping bagian-bagian matahari yang telahdijelaskan di atas, pada matahari terdapat juga noda-noda atau gangguan-gangguan pada matahari.Adapun noda-noda matahari antara lain:

a. Gumpalan pada atmosfer

Lapisan fotosfer tampak tidak licin tapi berupagumpalan-gumpalan. Hal ini disebabkan adanya alirangas panas yang mengumpul dari dalam.

b. Bintik-bintik hitam matahari

Gejala bintik-bintik matahari dapat diamatidengan jelas jika menggunakan teropong. Bintik-bintik matahari ada yang berumur beberapa menitdan ada yang berumur berpuluh-puluh hari.

Gambar 15.2 ProtuberansSumber: www.bweems.comb

Gambar 15.3 Bintik matahariSumber: Kamus Visual

Bintik matahari

Granulasi

IPA Terpadu IX318

Bintik-bintik hitam matahari berwarna sangat gelapdisebut umbra yang dikelilingi oleh bagian yang agakterang disebut penumbra. Bintik-bintik hitammenyebabkan temperatur permukaan turun sekitar 4.000K. Hal ini disebabkan karena terhalangnya aliran gas daridalam inti matahari, gangguan magnetik pada matahari.Diameter bintik matahari mencapai 8 x 105 km.

c. Lidah api

Lidah api adalah fenomena pada matahari yangkeluar dari permukaan fotosfer. Tingginya dapatmencapai ribuan kilometer dan memancar ke segalaarah lihat Gambar 15.1!

Diskusikan dengan teman kalian!1. Mengapa bisa terjadi juluran lidah api?2. Mengapa pada saat terjadinya bintik-bintik hitam dapat

mengganggu saluran komunikasi yang ada di bumi?

Tugas 15.1

d. Prominensa

Prominensa terjadi pada permukaan kromosferbagian tepi. Prominensa merupakan gas panas yangterlepas dengan dahsyat dari permukaan matahariyang menyerupai lidah api besar dan bentuknyamelengkung. Lengkungan ini dapat mencapai ribuankilometer.

Gambar 15.4 ProminensaSumber: www.leoniko.or.id


B. Sumber Energi Matahari

Pada tahun 1850-an ahli fisikaJerman, Herman Von Helmholtzmengusulkan bahwa energi cahayadan panas matahari itu datang darikontraksi atau penciutan matahari.Menurut teori ini, energi yangdilepaskan sebagai akibat adanyaperbedaan gaya gravitasi mataharidan tekanan gas matahari kedalam suatu volume yang semakinlama semakin kecil. Helmholtzmemperhitungkan bahwa suatu

pengurangan pada diameter matahari yang hanya85 m per tahun akan mempertahankan tingkatkeluaran energi matahari selama 25 x 106 tahun mulaidari waktu asal mula matahari.

Teori penciptaan Helmholtz tidak bahwa bertahanlama. Kemudian muncul suatu gagasan baru yaitusumber energi matahari adalah hasil reaksi fusi baikfusi proton-proton atau fusi helium dan reaksi sikluskarbon berdasarkan umur bintang.

Reaksi ini merupakan reaksi inti yangmenghasilkan bahan bakar matahari dan bintangyang lain dengan temperatur ini mencapai 15 juta Kdan menghasilkan energi sekitar 25 MeV.

C. Bumi

proton-proton

heliumfusion

sikluskarbon

Gambar 15.5 Reaksi fusi

Bumi merupakan salah satu dari planet dalamsistem tata surya yang merupakan tempat kita hidupdan bisa untuk cerminan ilmiah di dalam mempelajarijagad raya.

IPA Terpadu IX320

1. Bentuk Bumi

Bentuk bumi kita adalah bulatpepat. Ini disebabkan rotasi planetbumi yang dapat mengubah bentukbumi dan mengidentifikasikankomposisi bumi bukan merupakanbentuk benda tegar melainkanbentuk fluida yang agak plastis.Sehingga menjadikan sebuahbentuk yang seimbang dengankekuatan rotasi dan gravitasi.

Diameter bumi dari kutub kekutub adalah 12.700 km dandiameter di sepanjang ekuator12.750 km, sehingga adaperbedaan sekitar 50 km. Untuk

menentukan tingkat kepipihan (oblate), e, dapatditentukan dengan persamaan:

e = r - r

re p

e

Dengan re adalah jari-jari di equator dan rp adalahjari-jari di kutub.

2. Dimensi Bumi

Bumi mempunyai massa dan volume. Menuruttaksiran para ahli, massa bumi adalah 5,98 x 1024 kgatau 5,98 x 1027 gram. Kerapatan rata-rata bumiditentukan dengan membandingkan antara massabumi dan volume. Sedangkan bumi sendiri memilikivolume 1,083 x 1027 cm3.Jadi, kerapatan bumi:

ρ =5,8�10 gram

1,083�10 cm

27

27 3

= 5,5 gram/cm3

Angka 5,5 adalah sebagai angka kerapatan rata-rata bumi.

Gambar 15.6 BumiSumber: Ensiklopedi Geografi


Bumi kita adalah yang terpadat di antara planet yang lain.Jelaskan pendapat kalian! Diskusikan dengan teman kalian!

Di samping massa dan kerapatan bumi, bumimemiliki gaya gravitasi dan gaya magnet. Pada abadXVII Sir Isaac Newton memperjelas pengertiantentang gravitasi pada saat ia merumuskan hukumgravitasinya yang terkenal, lihat Bab 14. Istilahgravitasi, tepatnya gravitasi bumi diterapkan padakekuatan gravitasi yang dilakukan oleh bumi. Masalahgravitasi akan dijelaskan lebih jauh pada babberikutnya.

Gaya magnet (magnetisme) adalah kekuatansuatu benda untuk menarik benda lain. Hukum magnetmenyatakan bahwa kutub-kutub yang sama akan tolakmenolak dan kutub-kutub yang berbeda akan tarikmenarik. Sebuah magnet mempunyai dua kutub yaitukutub utara dan kutub selatan. Mengapa bumimempunyai gaya magnet? Pada tahun 1600, Sir WilliamGilbert, seorang ahli fisika Inggris, mengajukan gagasanbahwa bumi itu bertingkah laku seperti magnet raksasa,yang berkutub utara dan berkutub selatan. Gagasanini sekarang diterima secara luas.

Bila kalian menggunakan sebuah kompas, jarumakan menunjukkan sepanjang garis kekuatan yangmelingkar dari kutub magnet yang satu ke kutub yanglain yang disebut garis gaya. Di mana kutub-kutubmagnet tidak bersesuaian secara tepat dengan kutub-kutub geografi yaitu membentuk penyimpangan.

3. Bagian Bumi

Bumi terdiri atas tiga bagian yaitu udara, air, danbagian padat yang berlapis yang terdiri atas atmosfer,hidrosfer, dan litosfer.

Kegiatan

IPA Terpadu IX322

a. Atmosfer

Kita bernapas membutuhkan oksigen, oksigenyang kita ambil berasal dari atmosfer bumi. Udarayang mengelilingi bumi terdiri atas 78 % nitrogen,21 % oksigen, dan 1 % gas lain termasuk didalamnya uap air dan karbon dioksida.Bagian-bagian atmosfer:

1) Troposfer

Lapisan ini berkaitan dengancuaca, karena pada troposferterjadi perubahan suhu, tekanan,dan kadar uap air. Pada batas luartroposfer terdapat zona pemisahantara troposfer dengan stratosferselanjutnya yang disebuttropopause. Semakin ke atastemperatur dalam troposfermenurun secara tetap sampai padaketinggian tropopause yaitu 15 km.2) Stratosfer

Panjang lapisan stratosferadalah 15 km sampai 40 km di atas

permukaan bumi. Inilah zona di mana aliran udarakuat dan bergerak cepat, yang dapat mencapaikecepatan 400 km per jam. Temperatur di lapisanstratosfer naik dari tingkat bawah –60° C padaketinggian 15 km sampai ke tingkat atas 0° C padaketinggian 40 km. Pada lapisan stratosfer terdapatlapisan ozon (O3).

Info MEDIASejak terbentuknya bumi,kandungan kimiawi atmosfertelah berevolusi. Karbondioksida menurun secarasignifikan antara 4.500 dan3.000 juta tahun yang lalu.Kenaikan nitrogen mengalamihal yang serupa. Tingkatoksigen mulai naik pada saatyang bersamaan karenafotosintesis tumbuhan primitifyang menggunakan CO2 danmengeluarkan oksigen.

Tugas 15.2

1. Pernahkah kalian mendengar adanya lubang pada lapisan ozon?

2. Apa fungsi lapisan ozon terhadap kehidupan kita?

3. Apa penyebab terjadinya lubang ozon dan apa akibatnyaterhadap kehidupan manusia di bumi?


3) Mesosfer

Tebal lapisan ini adalah 40 km sampai sekitar 70km di atas permukaan planet kita. Suhu pada lapisanmesosfer dari 0° C pada ketinggian 40 km sampaitingkat bawah –90° C pada ketinggian sekitar 75sampai 80 km ke atas.4) Termosfer

Termosfer adalah lapisan dengan daerah yangmeluas dari 70 km sampai 400 km di atas bumi. Padadaerah ini udaranya sudah menipis. Lapisan termosferini sering disebut lapisan ionosfer, karena terbukaoleh radiasi dari ruang angkasa dan matahari.Temperatur di lapisan ini naik seiring dengan ketinggiansampai pada level 1500 K – 2000 K. Banyak molekuldan atom-atom yang terionisasi. Namun demikianselalu terjadinya suatu keseimbangan dikarenakanadanya elektron bebas yang dengan cepatnyamerekombinasi kembali dengan ion-ion tersebut.

Jelaskan, mengapa pada lapisan termosfer banyak molekul-molekulyang terionisasi! Diskusikan dengan teman kalian!

5) Eksosfer

Lapisan eksosfer ini berada pada ketinggian 400km atau lebih. Lapisan ini adalah lapisan luar dariatmosfer.

b. Hidrosfer

Bumi diperkirakan adalah satu-satunya planetyang mengandung air. Sekitar tiga per empatpermukaan bumi terdiri dari perairan. Hampir 96%berat air bumi tersusun dari hidrogen dan oksigen.Di samping itu natrium, klorin dan banyak unsurlain juga ditemukan di perairan samudra.

Tumbuh-tumbuhan dan berbagai hewan yangditemukan di laut merupakan sumber yang sangatbesar nilainya, yang memberi orang makanan, pupuk,

Tugas 15.3

IPA Terpadu IX324

dan bahan-bahan lainnya. Lautan atau samudramengandung banyak sekali mineral yang bernilaitinggi seperti garam dapur (NaCl), magnesium, emas,uranium, tembaga, dan sebagainya.

c. Litosfer

Lapisan litosfer merupakan lapisan paling atasdari bumi, terdiri atas berbagai jenis batuan antaralain batuan gunung berapi, batuan endapan danbatuan metamorfik, serta tanah. Lapisan litosfer iniakan dijelaskan lebih jauh pada Bab 16.

4. Gerak Bumi

a. Rotasi bumi

Bumi dalam mengitari matahari mengalami rotasidan revolusi. Periode rotasi sekitar 23 jam 56 menit4,09 detik atau sekitar 24 jam.

Akibat daripada rotasi bumi, maka bumimengalami gerak semu terhadap matahari. Sekalibumi berotasi (satu periode rotasi), semua tempatdi bumi telah menjalani perputaran 360° bujur,dengan rotasi ditempuh 24 jam. Berarti setiapderajat bujur ditempuh dalam waktu 24 x 60 menit:360 = 4 menit. Dengan demikian perbedaan waktuantara dua tempat yang berbeda bujurnya 15° adalah15 x 4 menit = 60 menit = 1 jam. Oleh karena itu,perbedaan waktu antara dua daerah waktu yangberdampingan tersebut adalah 1 jam.

Bumi dibagi dalam wilayah meridian yaitu garislingkar yang melewati kutub utara dan selatan. Tempat-tempat yang terletak pada garis meridian yang samamempunyai waktu yang sama. Sebagai waktu pangkalditetapkan waktu yang berlaku untuk meridian yangmelewati Greenwich (Inggris) dan ditetapkan sebagaibujur 0°. Waktu pangkal ini dinamakan waktuGreenwich atau Greenwich Mean Time (GMT).

Setiap garis bujur 15° atau kelipatan 15° disebelah timur atau sebelah barat bujur 0° ditetapkansebagai bujur standar. Waktu pada bujur standardisebut waktu standar atau waktu lokal. Indonesia


mempunyai tiga bujur standar yaitu 105°, 120°, dan135° BT. Jika letak bujur standar di sebelah baratbujur 0°, waktunya dikurangi. Jika letaknya di sebelahtimur 0° waktunya ditambah. Berarti, waktu lokal

105° BT adalah GMT + 10515

x 1 jam = GMT + 7 jam.

Waktu lokal 120° BT adalah GMT + 12015

x 1 jam =

GMT + 8 jam. Waktu lokal 135° BT adalah GMT +

13515

x 1 jam = GMT + 9 jam. Setiap daerah waktu

kira-kira meliputi wilayah 7,5° di sebelah barat dan disebelah timur suatu bujur standar.

Rotasi bumi mengakibatkan wilayah Indonesiaterbagi menjadi 3 daerah waktu:1) Waktu Indonesia Bagian Barat dengan bujur

standar 105° BT yang meliputi Sumatera, Jawa,Madura, Kalimantan Barat, dan Kalimantan Tengah.

2) Waktu Indonesia Bagian Tengah dengan bujurstandar 120° BT yang meliputi Sulawesi, Bali,Kalimantan Timur, Kalimantan Selatan, NusaTenggara Barat, dan Nusa Tenggara Timur.

3) Waktu Indonesia Bagian Timur dengan bujurstandar 135° BT yang meliputi kepulauan Malukudan Papua.

Bujur 180° telah ditetapkan sebagai batasPenanggalan Internasional (International Date Line).Artinya, tanggal di belahan bumi timur (dari 0° sampai180° BT) lebih dahulu 1 hari daripada tanggal di belahanbumi Barat (dari 0° sampai 180° BB). Letak batasPenanggalan Internasional berada di Samudra Pasifik.

Rotasi bumi juga mengakibatkan peristiwa lainseperti penggembungan bumi pada khatulistiwa danpemepatan bumi pada kutub-kutubnya sertamengakibatkan angin pasat dan angin barat.

b. Revolusi bumi

Di samping berotasi bumi mengalami revolusi.Selama berevolusi sumbu miring 23,5° dari garistegak lurus pada ekliptika. Revolusi yang demikian

IPA Terpadu IX326

mengakibatkan pergantian musim dan perubahanlamanya siang dan malam. Kedudukan matahari yangpaling utara dicapai pada tanggal 21 Juni, yaitu padagaris 23,5° lintang utara. Garis 23,5° lintang utaradisebut garis balik utara karena setelah tiba di garisini matahari terlihat balik ke selatan.

Pada tanggal 23 September kutub utara dankutub selatan bumi berada sama jauhnya darimatahari yang berada pada khatulistiwa. Kedudukanmatahari yang paling selatan dicapai pada tanggal22 Desember, yaitu pada garis 23,5° lintang selatan,garis ini disebut garis balik selatan, karena setelahtiba di garis ini matahari balik ke utara. Pada tanggal21 Maret matahari berada di khatulistiwa lagi, hanyaletak bumi berseberangan orbitnya dengankedudukan pada 23 September.

Dari gambar di atas dapat disimpulkan:1) Tanggal 21 Maret sampai 21 Juni

Belahan bumi utara mengalami musim semisedangkan belahan bumi selatan mengalami musimgugur. Di belahan bumi utara siang hari lebih panjangdaripada malam hari, sedangkan di belahan bumiselatan siang hari lebih pendek daripada malam hari.2) Tanggal 23 September sampai 22 Desember

Belahan bumi utara mengalami musim gugur,sedangkan belahan bumi selatan mengalami musimsemi. Belahan bumi utara mengalami siang yang

soltisi musimpanas

soltisi musimdingin

Matahari

titik musimgugur

musim gugur

musimdingin

titik musimsemi

musim semi

musimpanas

Gambar 15.7 Musim-musim dalam setahunSumber: Kamus Visual


D. Rotasi Bulan

makin pendek daripada malam hari, sedangkanbelahan bumi selatan mengalami siang yang makinpanjang daripada malam hari.

3) Tanggal 22 Desember sampai 21 Maret

Belahan bumi utara mengalami musim dinginsedangkan belahan bumi selatan mengalami musimpanas. Belahan bumi utara menjalani siang yangmakin panjang, walaupun masih tetap lebih pendekdaripada malam hari. Belahan bumi selatanmengalami siang yang makin pendek, tetapi masihlebih panjang daripada malam hari.CatatanBagian bumi yang terletak antara 23,5° lintang utaradan 23,5° lintang selatan tidak mengalamipergantian empat musim tersebut.

Akibat lain dari adanya revolusi bumi adalahterlihatnya rasi bintang yang berbeda dari bulan kebulan.

Rotasi bulan adalah perputaran bulan padaporosnya. Periode rotasi bulan sama dengan perioderevolusi bumi. Sekali putaran bulan menempuh waktu24 jam sedangkan untuk mengedari bumi, bulanmembutuhkan waktu 27,3 hari.

Fase Bulan

Mengapa bentuk bulan selalu berubah jika dilihatdari bumi? Perubahan fase bulan dikarenakan selamabulan bergerak mengelilingi bumi dalam waktu satubulan akan mempunyai sudut antara matahari, bulan,dan bumi yang selalu berubah.

Pada saat bulan berada di antara bumi danmatahari, sisi bulan yang menghadap bumi akangelap karena bulan lebih dekat ke matahari. Fase itudisebut bulan baru. Bagaimana jika bulan disebutkuartir awal?

IPA Terpadu IX328

Bulan di kuartir awal tampak seperti setengahcakram karena separuh bagian bulan yangmenghadap bumi mendapat cahaya matahari. Mula-mula bulan tampak sabit tetapi lama kelamaan makin

besar sampai setengah cakram yang sebenarnya 1

4dari seluruh bola bulan.

Dari kuartir awal bulan menuju ke kuartir keduayang sering kita sebut bulan purnama. Pada fase inibulan bersinar paling terang karena seluruh bagian bulanyang menghadap bumi mendapat cahaya matahari.Setelah bulan purnama atau fase bulan kuartir kedua,menuju ke kuartir ketiga. Di mana pada fase ini bentukbulan sama dengan bentuknya pada kuartir pertama,tetapi yang kelihatan setengah cakram bagian bulanyang sebelahnya menghadap ke bumi.

Dari kuartir ketiga bulan kembali baru. Pada faseini bulan mengecil atau mati sehingga sering dikenaldengan bulan mati. Setelah bulan baru terbentuk,fase bulan akan kembali berulang.

aspek cakram bulanseperti tampak dari

bumi

bulanpurnama

orbit bulanperempatterakhir

bulanbaru

Fase-Fase Bulan

cahayamatahari

perempat pertama

Gambar 15.8 Fase-fase bulanSumber: MoonPhasesrukyatulhilal.or


E. Gerhana Bulan dan Gerhana Matahari

Gerhana bulan terjadi pada saat bumi terletakantara bulan dan matahari. Di mana matahari - bumi-bulan terletak pada satu garis lurus. Pada saat itubulan tidak mendapat cahaya matahari karenaterhalang oleh bumi. Sedangkan gerhana matahariterjadi apabila matahari - bulan - bumi terletak padasatu garis lurus. Bulan akan menutupi matahariselama gerhana matahari berlangsung.

Pada saat gerhana bulan dan gerhana matahariakan membentuk dua bayangan.

1. Umbra

Umbra adalah bayangan yang dibentuk oleh bumidan atau bulan berbentuk kerucut. Umbramerupakan ruang gelap yang tidak terkena cahayasama sekali.

2. Penumbra

Penumbra adalah bayang-bayang kabur yangberada di sekitar umbra. Penumbra merupakandaerah agak kabur karena masih terkena sedikitcahaya.

Pada gerhana bulan atau syarat terjadi gerhanaapabila bulan berada pada bulan purnama di dekatsalah satu simpul orbitnya. Ketika bulan masuk kedalam kerucut bayang-bayang gelap umbra, bulan

Ada dua jenis bulan yang diakui oleh para ahliastronomi:1. Bulan Sinodis

Fase bulan baru 29,5 hari bulan baru(berikutnya)

2. Bulan SiderisPeriode orbit bulan sideris 27,5 hari. Di manaperiode bulan sideris hampir dua hari lebihpendek daripada bulan sinodis.

IPA Terpadu IX330

berada jauh lebih dekat ke dasarkerucut daripada ke ujungkerucut. Gerhana bulan dimulaiketika bulan memasuki penumbradan berakhir ketika bulanmeninggalkan penumbra.

Gerhana bulan tidak akanterjadi jika bidang edar bulanberimpit dengan bidang edarbumi. Akan tetapi bidang edarbulan membentuk sudut 5°terhadap bidang edar bumisehingga dalam peredarannyamengelilingi bumi, bulan me-motong garis edar bumi se-banyak 2 kali. Pada saat demikian

bulan dan bumi berada dalam satu bidang. Ketika bulanpurnama masuk ke dalam bayang-bayang bumi makaterjadilah gerhana bulan.

Info MEDIAMelihat secara langsung ke fotosfermatahari (bagian cincin terang darimatahari) walaupun hanya dalambeberapa detik dapat mengakibatkankerusakan permanen retina matakarena radiasi tinggi yang tidak ter-lihat yang dipancarkan dari fotosfer.Kerusakan yang ditimbulkan dapatmengakibatkan kebutaan. Mengamatigerhana matahari membutuhkanpelindung mata khusus atau denganmenggunakan metode melihat secaratidak langsung. Kaca mata sun-glasses tidak aman untuk digunakankarena tidak menyaring radiasiinframerah yang dapat merusakretina mata.

Gambar 15.9 Gerhana matahari dan gerhana bulanSumber: adiwidagdo.blogsome.com


pasang perbanipasang purnama

Gambar 15.10 a) Pasang purnama, b) Pasang perbaniSumber: tides_neaptidef4iqun.wordpress.com

(a) (b)

F. Pasang dan Surut Air Laut

Pasangnya air laut dipengaruhioleh gaya gravitasi bulan danmatahari terhadap bumi. Tetapipasang terutama disebabkan olehgaya gravitasi bulan karena jarakantara bumi dengan bulan jauhlebih dekat daripada jarak antara

bumi dengan matahari. Jika antara gravitasi bulandan gravitasi matahari bekerja dalam arah yang samaakan terjadi pasang yang sangat besar.

Untuk setiap kali bulan melintasi meridian, akanterjadi dua pasang yang utama karena pengaruhgravitasi bulan. Dalam satu bulan terdapat duapasang purnama, Gambar 15.11a dan dua pasangperbani, lihat Gambar 15.11b. Di mana pasangpurnama ditandai dengan pasang terbesar danpasang perbani ditandai dengan pasang terkecil.

Suatu gerhana matahari dapat terjadi hanya, (1)ketika bulan berada pada bulan baru dan (2) ketikabulan berada di dekat salah satu simpul orbitnya.Terdapat tiga jenis gerhana matahari.1. Gerhana matahari total2. Gerhana matahari cincin3. Gerhana matahari sebagian

Info MEDIAPasang surut dapat dimanfaatkanuntuk pengairan sawah (sawahpasang surut), menggerakkanpembangkit listrik dan pembuatangaram oleh nelayan.

orbit bulanorbit bulan

arah matahariarah matahari

IPA Terpadu IX332

Pasang purnama terjadi pasang yang terbesarkarena gaya gravitasi bulan dan gaya gravitasimatahari bekerja pada arah yang sama. Pasangpurnama terjadi pada bulan purnama dan bulan baru.Pasang perbani terjadi karena gaya gravitasi mataharidan gravitasi bulan membentuk sudut 90°. Pasangperbani terjadi pada bulan seperempat.

Antara dua pasang tersebut terjadi surut. Padakeadaan surut, air laut mundur ke tengah lautsehingga pantai terlihat kering. Di selat yang sempitdan muara sungai perbedaan tingginya permukaanair laut pada saat pasang dan pada saat surut bisamencapai 16 meter. Tetapi di laut terbukaperbedaannya hanya sekitar 3 meter.

G. Manfaat Satelit Orbit Bumi bagiKehidupan

Suatu benda yang dibawa ke luar angkasa olehsebuah roket disebut muatan. Satelit dalam roketitu dapat berupa sebuah pesawat tak berawak tetapidi dalamnya penuh dengan peralatan-peralatan ilmiahdan canggih ataupun sebuah kapsul denganawaknya. Awak dalam kapsul itu biasanya seorangastronaut atau beberapa astronaut.

Kapsul berawak ataupun tanpa awak itu bukanlahroket meskipun pesawat berawak ataupun tanpaawak itu dilengkapi dengan roket kecil untuk tujuangerak penerbangan. Apapun yang menjadi asal satelitdalam roket itu biasanya dinyatakan sebagaipesawat ruang angkasa atau kendaraan ruangangkasa. Apabila pesawat tersebut masuk dalamorbit bumi baik yang berawak maupun tidak makapesawat atau kendaraan itu disebut satelit buatan.Tetapi jika pesawat itu ditujukan untuk terbangmasuk ke luar angkasa guna mencari informasitentang benda-benda langit anggota tata suryadisebut alat penyelidik ruang angkasa.


Perjalanan yang akan ditempuh oleh suatu satelitharus benar-benar dipetakan secara hati-hati.

Adapun pemetaan untuk sebuah satelit antaralain:1. Memetakan perjalanan sebuah satelit.2. Memetakan perjalanan ke sebuah planet.3. Pengendalian di luar angkasa.4. Akhir penerbangan.

Hampir semua pesawat ruang angkasa takberawak di bangun untuk memindahkan informasike bumi melalui sistem telemetri. Melalui sistem inidata yang terkumpul oleh alat-alat ilmiah di dalampesawat diubah menjadi sinyal-sinyal radio. Sinyal-sinyal radio ini kemudian di transmisikan ke stasiun-stasiun di bumi.

1. Informasi Tentang Keadaan di Ruang Angkasa

Antara lain untuk mempelajari keadaan di ruangangkasa seperti radiasi, magnetisme, debu, meteorit,dan sebagainya di antaranya adalah:

a. Seri Satelit Pegasus, Amerika Serikat

Dibuat untuk melaporkan kebocoran yangdisebabkan oleh benturan meteorit. Manfaat dari hasilekspedisi rancangan dinding pesawat ruang angkasa.

b. Seri Explorer, Amerika Serikat

Tujuan dan hasil ekspedisi: laporan tentangradiasi, medan magnet, dan gelombang radio diangkasa.

c. Tanggal 25 Januari 1983, Satelit AstronomiInfra Merah (SAIM) Amerika Serikat-Inggris-Belanda.1

Tujuan dan hasil ekspedisi:1) mencetak panas suam-suam dari bintang-

bintang yang baru lahir2) debu antarbintang3) tata surya jauh4) menemukan sebuah komet (SAIM Araki - Alcock)

yang mendekati sampai jarak 4,7 juta km dari bumi.

IPA Terpadu IX334

2. Observasi Bumi

a. Vanguard 1 dan 2 (1958 - 1959)Tujuan dan hasil ekspedisi:1) Menunjukkan bahwa bumi berbentuk agak

lonjong dari kutub dan berbentuk elips disekeliling khatulistiwa.

2) Informasi tentang pengaruh matahari pada bumidan ruang angkasa (seri OGO = ObservatoriumOrbital Geologis).

3) Zona radiasi yang luas mengelilingi bumi di atasdaerah ekuator.

b. Seri Explorer 1, 2, 12

Hasil ekspedisi: melengkapi data yangmembukakan jalan bagi penemuan danpenganalisisan sabuk radiasi bumi.

c. Landsat 1 (23 Juli 1972) dan 3 Landsatberikutnya (1983)

Tujuan dan hasil ekspedisi:1) Membantu menemukan lokasi sumber-sumber

mineral bumi termasuk minyak bumi.2) Memetakan geologi dengan harapan dapat

mengembangkan sistem dini bahaya gempabumi.

d. Magsat, 1979

Diluncurkan untuk mengawasi medan magnetbumi.

3. Observasi Matahari

Bertujuan untuk meneliti partikel-partikelmatahari, jilatan api matahari, sinar ultraviolet,korona matahari, dan angin matahari.a. Explorerb. Pioneerc. Helios 1 dan 2, Jerman Barat 1974 dan 1976d. Solar Max, 1980 mengorbit bumi 575 km.


4. Satelit Cuaca

Pada satelit ini memberikan keuntungan denganmenunjukkan formasi awan yang terlepas di daerahluas pada permukaan bumi yang pengambilangambarnya dilakukan dengan menggunakan kameratelevisi dan disiarkan ke bumi melalui telemeter.Misalkan Nimbus 6 yang diluncurkan tanggal 12 Juni1975 untuk mengukur radiasi di atmosfer bumi.

5. Satelit Komunikasia. Amerika Serikat (Telstar, Sinkom, dan Early Bird).b. Satelit Internasional Intelsatc. Anik, Canada.d. Molniya, Uni Soviet.

6. Satelit Navigasi

Satelit-satelit Transit diorbitkan oleh angkatanlaut Amerika Serikat sebagai navigator.

7. Satelit Biologi

Tahun 1966 Amerika Serikat memulai peluncuranseri Bio Satelit.Direncanakan untuk:a. Menguji coba reaksi berbagai macam organisme

dalam perjalanan ruang angkasa.b. Mempelajari pengaruh hampa daya berat, radiasi,

dan tidak adanya daur pergantian siang danmalam.

8. Satelit MiliterSatelit semacam ini ditujukan untuk keperluan militer.a. Midas, Amerika Serikat

Dapat melihat peluncuran peluru kendali melaluipenggunaan alat sensor inframerah.

b. Cosmos, Uni SovietDapat mengambil gambar lapangan udaraAmerika Serikat, pabrik amunisi, tempat peluncurpeluru kendali.

c. 1968, seri Satelit Terpadu, 1968Dapat mendeteksi radiasi inframerah.

IPA Terpadu IX336

Refleksi

Rangkuman

1. Lapisan-lapisan matahari terdiri atas:a. inti mataharib. fotosferc. kromosferd. koronae. protuberans

2. Noda-noda pada matahari:a. gumpalan pada atmosferb. bintik-bintik hitam mataharic. lidah apid. prominensa

3. Bagian-bagian bumi meliputi: atmosfer, hidrosfer, dan litosfer.

4. Bagian-bagian atmosfer: troposfer, stratosfer, mesofer,termosfer

5. Gerak bumi meliputi:a. rotasi bumib. revolusi bumi

6. Gerhana bulan terjadi ketika posisi matahari, bumi, dan bulanterletak pada satu garis lurus.

7. Gerhana matahari terjadi ketika posisi matahari, bulan, dan bumiterletak pada satu garis lurus.

8. Manfaat satelit orbit bumi bagi kehidupan:a. mendapatkan informasi tentang keadaan di ruang angkasab. observasi bumic. observasi mataharid. menyelidiki cuacae. untuk keperluan komunikasif. untuk keperluan militer

Seperti yang kalian ketahai negara maju seperti Amerika Serikatberlomba-lomba untuk meluncurkan pesawat luar angkasa, baikuntuk keperluan penelitian, komunikasi, maupun militer. Sebutkanhasil-hasil yang diperoleh dalam misi-misi tersebut!Bagaimanadengan Indonesia?


A. Pilihlah satu jawaban yang benar dengan memberi tandasilang (X) pada huruf a, b, c, atau d!

1. Di bawah ini yang bukan merupakan bagian-bagian dari matahariadalah . . . .a. inti c. fotosferb. korona d. litosfer

2. Bagian atas dari atmosfer matahari yang sering disebut sebagaimahkota matahari adalah . . . .a. korona c. fotosferb. protuberans d. kromosfer

3. Berikut ini yang bukan bagian dari noda-noda pada matahari adalah. . . .a. gumpalan matahari c. lidah apib. bintik-bintik matahari d. prominensa

4. Besarnya kepadatan bumi adalah . . . .a. 3,5 gram/cm3 c. 5,5 gram/cm3

b. 4,5 gram/cm3 d. 6,5 gram/cm3

5. Di bawah ini adalah lapisan atmosfer yang berada pada 10 km sampai40 km di atas permukaan bumi adalah . . . .a. troposfer c. mesosferb. stratosfer d. termosfer

6. Berikut ini yang bukan merupakan bagian-bagian daripada lapisanbumi adalah . . . .a. atmosfer c. hidrosferb. ionosfer d. litosfer

7. Gerakan bumi yang mempunyai kala edar 23 jam 56 menit 4,09detik adalah . . . .a. rotasi c. putaranb. revolusi d. keliling

8. Berikut ini waktu di mana belahan bumi utara mengalami musimgugur sedangkan belahan bumi selatan mengalami musim semiadalah . . . .a. 21 Juni – 23 Septemberb. 23 September – 22 Desemberc. 22 Desember – 21 Maretd. 21 Maret – 21 Juni

Uji Kompetensi

IPA Terpadu IX338

9. Bulan yang mempunyai orbit bulan 27,5 hari adalah bulan . . . .a. sinodis c. kuartir awalb. baru d.sideris

10. Bayangan inti yang berbentuk kerucut pada saat gerhana bulandisebut . . . .a. umbra c. lengkapb. penumbra d. tak lengkap

B. Jawablah pertanyaan berikut dengan singkat dan tepat!1. Jelaskan tentang lapisan-lapisan matahari!

2. Jelaskan tentang lapisan-lapisan bumi!

3. Sebutkan perbedaan gerhana bulan dan gerhana matahari!

4. Gerhana matahari ada 3, sebutkan dan jelaskan!

5. Jelaskan perbedaan pasang purnama dan pasang perbani!

P r o y e k

Kumpulkan informasi tentang aktivitas matahari dan pengaruhnyaterhadap bumi, lengkapi dengan gambar yang mendukung informasitersebut dan buatlah dalam bentuk kliping!

Bab 15 Matahari dan Bumi - · PDF filedengan bintang-bintang yang lain yang ada di langit?...

Documents

Transcript of Bab 15 Matahari dan Bumi - · PDF filedengan bintang-bintang yang lain yang ada di langit?...