BAB I GERAK REVOLUSI BENDA LANGIT PADA ORBITNYA1. Tata SuryaTata Surya adalah kumpulan benda langit yang terdiri atas sebuah bintang yang disebut Matahari dan semua objek yang terikat oleh gaya gravitasinya. Objek-objek tersebut termasuk delapan buah planet yang sudah diketahui dengan orbit berbentuk elips, lima planet kerdil/katai, 173 satelit alami yang telah diidentifikasi[b], dan jutaan benda langit (meteor, asteroid, komet) lainnya. Tata Surya terbagi menjadi Matahari, empat planet bagian dalam, sabuk asteroid, empat planet bagian luar, dan di bagian terluar adalah Sabuk Kuiper dan piringan tersebar. Awan Oort diperkirakan terletak di daerah terjauh yang berjarak sekitar seribu kali di luar bagian yang terluar. Berdasarkan jaraknya dari Matahari, kedelapan planet Tata Surya ialah Merkurius (57,9 juta km), Venus (108 juta km), Bumi (150 juta km), Mars (228 juta km), Yupiter (779 juta km), Saturnus (1.430 juta km), Uranus (2.880 juta km), dan Neptunus (4.500 juta km). Sejak pertengahan 2008, ada lima objek angkasa yang diklasifikasikan sebagai planet kerdil. Orbit planet-planet kerdil, kecuali Ceres, berada lebih jauh dari Neptunus. Kelima planet kerdil tersebut ialah Ceres (415 juta km. di sabuk asteroid; dulunya diklasifikasikan sebagai planet kelima), Pluto (5.906 juta km.; dulunya diklasifikasikan sebagai planet kesembilan), Haumea (6.450 juta km), Makemake (6.850 juta km), dan Eris (10.100 juta km). Enam dari kedelapan planet dan tiga dari kelima planet kerdil itu dikelilingi oleh satelit alami. Masing-masing planet bagian luar dikelilingi oleh cincin planet yang terdiri dari debu dan partikel lain.

2. Perkembangan Ilmu AstronomiBanyak hipotesis tentang asal usul Tata Surya telah dikemukakan para ahli, beberapa di antaranya adalah:

Hipotesis Nebula Hipotesis nebula pertama kali dikemukakan oleh Emanuel Swedenborg (1688-1772)[1] tahun 1734 dan disempurnakan oleh Immanuel Kant (1724-1804) pada tahun 1775. Hipotesis serupa juga dikembangkan oleh Pierre Marquis de Laplace[2] secara independen pada tahun 1796. Hipotesis ini, yang lebih dikenal dengan Hipotesis Nebula Kant-Laplace, menyebutkan bahwa

pada tahap awal, Tata Surya masih berupa kabut raksasa. Kabut ini terbentuk dari debu, es, dan gas yang disebut nebula, dan unsur gas yang sebagian besar hidrogen. Gaya gravitasi yang dimilikinya menyebabkan kabut itu menyusut dan berputar dengan arah tertentu, suhu kabut memanas, dan akhirnya menjadi bintang raksasa (matahari). Matahari raksasa terus menyusut dan berputar semakin cepat, dan cincin-cincin gas dan es terlontar ke sekeliling Matahari. Akibat gaya gravitasi, gas-gas tersebut memadat seiring dengan penurunan suhunya dan membentuk planet dalam dan planet luar. Laplace berpendapat bahwa orbit berbentuk hampir melingkar dari planet-planet merupakan konsekuensi dari pembentukan mereka.[3] Hipotesis Planetisimal Hipotesis planetisimal pertama kali dikemukakan oleh Thomas C. Chamberlin dan Forest R. Moulton pada tahun 1900. Hipotesis planetisimal mengatakan bahwa Tata Surya kita terbentuk akibat adanya bintang lain yang lewat cukup dekat dengan Matahari, pada masa awal pembentukan Matahari. Kedekatan tersebut menyebabkan terjadinya tonjolan pada permukaan Matahari, dan bersama proses internal Matahari, menarik materi berulang kali dari Matahari. Efek gravitasi bintang mengakibatkan terbentuknya dua lengan spiral yang memanjang dari Matahari. Sementara sebagian besar materi tertarik kembali, sebagian lain akan tetap di orbit, mendingin dan memadat, dan menjadi benda-benda berukuran kecil yang mereka sebut planetisimal dan beberapa yang besar sebagai protoplanet. Objek-objek tersebut bertabrakan dari waktu ke waktu dan membentuk planet dan bulan, sementara sisa-sisa materi lainnya menjadi komet dan asteroid. Hipotesis Pasang Surut Bintang Hipotesis pasang surut bintang pertama kali dikemukakan oleh James Jeans pada tahun 1917. Planet dianggap terbentuk karena mendekatnya bintang lain kepada Matahari. Keadaan yang hampir bertabrakan menyebabkan tertariknya sejumlah besar materi dari Matahari dan bintang lain tersebut oleh gaya pasang surut bersama mereka, yang kemudian terkondensasi menjadi planet.[3] Namun astronom Harold Jeffreys tahun 1929 membantah bahwa tabrakan yang sedemikian itu hampir tidak mungkin terjadi.[3] Demikian pula astronom Henry Norris Russell mengemukakan keberatannya atas hipotesis tersebut.[4] Hipotesis Kondensasi Hipotesis kondensasi mulanya dikemukakan oleh astronom Belanda yang bernama G.P. Kuiper (1905-1973) pada tahun 1950. Hipotesis kondensasi menjelaskan bahwa Tata Surya terbentuk dari bola kabut raksasa yang berputar membentuk cakram raksasa. Hipotesis Bintang Kembar Hipotesis bintang kembar awalnya dikemukakan oleh Fred Hoyle (1915-2001) pada tahun 1956. Hipotesis mengemukakan bahwa dahulunya Tata Surya kita berupa dua bintang yang hampir sama ukurannya dan berdekatan yang salah satunya meledak meninggalkan serpihan-serpihan

kecil. Serpihan itu terperangkap oleh gravitasi bintang yang tidak meledak dan mulai mengelilinginya.

Teori Geosentris dan HeliosentrisSudah sejak beberapa lama bangsa Mesir, Babilonia, dan Yunani secara teltiti mengamati gerak benda-benda langit. Bangsa Yunani mengamati bahwa di langit terdapat benda-benda yang bergerak relatif terhadap bintang-bintang. Mereka menamakan benda-benda ini dengan istilah planeten, yang artinya pengelana. Istilah ini sekarang dikenal sebagai planet, yaitu Merkurius, Venus, Mars, dan sebagainya. pythagoras Dari bangsa Yunani pula berkembang konsep-konsep kosmologi yang bersifat rasional dan tidak dikaitkan dengan hal-hal yang berbau mitologis. Tokoh pertama yang mengembangkan konsep kosmologi adalah Pythagoras. Ia merupakan orang pertama kali mengembangkan gagasan bahwa alam smesta mengikuti hukum-hukum alam yang bersifat kuantitatif. Pythagoras menyatakan bahwa benda-benda langit, yaitu matahari, bumi, bulan, dan planet-planet terletak pada bola-bola konsentris (sepusat) yang berputar mengelilingi sumber api sebagi pusat alam semesta (api pusat). Menurut Pythagoras, keteraturan alam semesta mirip dengan keteraturan tangga nada pada dawai lira. Bahkan, ia mengemukakan bahwa semua benda langit dalam pergerakannya mendengungkan nada-nada yang hanya dapat didengarkan oleh orang-orang tertentu saja. Jadi, keteraturan merupakan prinsip utama yang mendasari konsep alam semesta Pythagoras. Setelah Pythagoras, tokoh-tokoh lain yang berperan dalam perkembangan kosmologi Yunani Kuno adalah Plato, Eudoxus, dan Aristoteles. Menurut Plato, lingkaran dan bola merupakan bentuk geometri yang paling sempurna. Oleh karena itu, ia berpendapat bahwa semua benda langit bergerak mengelilingi bumi dalam lintasan yang berbentuk lingkaran. Eudoxus, seorang murid Plato, mulai mengembangkan teorinya berdasarkan pengamatan benda-benda langit. Mungkin ia merupakan orang yang pertama kali membuat teori tentang alam semesta berdasarkan data pengamatan. Menurut Eudoxus, setiap planet terletak pada bola-bola konsentris dan pergerakan planet disebabkan oleh rotasi bola-bola ini. Karena laju rotasi dan kedudukan sumbu rotasi bola-bola ini berbeda-beda, maka efeknya adalah pergerakan planet sebagaimana yang diamati Eudoxus. Misalnya, gerak retrogade atau gerak maju mundur planet Mars.Setelah Eudoxus, tokoh besar kosmologi Yunani Kuno adalah Aristoteles. Ia berpendapat bahwa bumi merupakan pusat alam semesta dan menjadi titik pusat peredaran benda-benda langit seperti matahari, bulan, dan planet-planet. Lebih jauh ia mengatakan bahwa alam semesta terdiri dari 55 buah bola sepusat, dan setiap bola menjadi tempat kedudukan satu benda langit. Bola paling luar merupakan tempat kedudukan bintang-bintang yang tetap diam. Di luar sistem bola ini terdapat penggerak utama sistem alam semesta, yang dalam bahasa Latin dinamakan primum mobile.

Sekitar tahun 140 SM, muncul teori lain tentang alam semesta. Teori ini juga menempatkan bumi sebagai pusat alam semesta dan diusulkan oleh Claudius Ptolomeus. Teori ini pertama-tama dibuat untuk menjelaskan adanya gerak retrogade (gerak maju mundur) planet. Ptolomeus menjelaskan konsep alam semesta dalam bukunya yang berjudul Almagest. Dalam teorinya, Ptolomeus menjelaskan bahwa semua benda langit bergerak mengelilingi sebuah titik. Lintasan benda langit ini disebut epicycle. Epicycle ini bergerak dalam lintasan yang lebih besar yang disebut deferent. Bumi bulan pusat deferent, tetapi letaknya tidak terlalu jauh dari pusat deferent, yaitu pada titik yang disebut equant.

Selain teori yang diusulkan oleh Aristoteles dan Ptolomeus, ada teori lain tentang alam semesta yang diusulkan oleh Aristarchus. Menurut Aristarchus, pusat alam semesta bukan bumi, melainkan matahari. Bumi hanyalah salah satu dari beberapa planet yang bergerak mengelilingi matahari dalam lintasan yang berbentuk lingkaran. Pada abad ke-15 terjadi revolusi besar dalam teori tata surya seperti yang diusulkan oleh Nicolaus Copernicus (1473-1543). Seperti Aristarchus, Copernicus mengusulkan bahwa semua benda langit, termasuk bumi, bergerak mengelilingi matahari dalam lintasan yang berbentuk lingkaran. Inilah yang dikenal sebagai teori heliosentris yang dituangkan dalam bukunya yang berjudul De Revolutionibus Orbium Coelestium. Teori heliosentris dari Copernicus ini sangat menghebohkan dunia ilmiah Eropa pada saat itu. Bhakan, pada tahun 1616 ada lembaga yang memasukkan bukunya Copernicus ke dalam Index, yaitu daftar buku-buku terlarang. Meskipun demikian, semakin banyak ilmuwan yang mempelajari buku Copernicus ini serta menggunakan nya sebagai landasan ilmiah untuk memikirkan alam semesta. Beberapa ilmuwan tiu antara lain, Tycho Brahe, Johannes Kepler, Galileo Galilei, dan Gionardo Bruno. Mereka berpendapat bahwa teori heliosentris ternyata lebih rasiaonal dibandingkan dengan teori geosentris yang telah ada sebelumnya. Meskipun banyak ahli yang setuju dengan pandangan Copernicus, teori Copernicus ini masih terdapat beberapa kesalahan. Misalnya, berbeda dengan yang diusulkan Copernicus, orbit planet ternyata berbentuk elips, laju elips tidak selalu tetap, dan matahari bukan pusat alam semesta. Apapun kekurangannya, teori heliosentris dari Copernicus ini tetap dianggap tonggak perkembangan astronomi modern.

3. Hukum Gerak Planet KeplerPada tahun 1601 Kepler berusaha mencocokkan berbagai bentuk kurva geometri pada datadata posisi Planet Mars yang dikumpulkan oleh Tycho Brahe. Hingga tahun 1606, setelah hampir setahun menghabiskan waktunya hanya untuk mencari penyelesaian perbedaan sebesar 8 menit busur (mungkin bagi kebanyakan orang hal ini akan diabaikan), Kepler mendapatkan orbit planet Mars. Menurut Kepler, lintasan berbentuk elips adalah gerakan yang paling sesuai untuk orbit planet yang mengitari matahari. Pada tahun 1609, dia

mempublikasikan Astronomia Nova yang menyatakan dua hukum gerak planet. Hukum ketiga tertulis dalam Harmonices Mundi yang dipublikasikan sepuluh tahun kemudian.

Di dalam astronomi, tiga Hukum Gerakan Planet Kepler adalah:

Setiap planet bergerak dengan lintasan elips, Matahari berada di salah satu fokusnya. Luas daerah yang disapu pada selang waktu yang sama akan selalu sama. Perioda kuadrat suatu planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari Matahari.

Ketiga hukum di atas ditemukan oleh ahli matematika dan astronomi Jerman: Johannes Kepler (15711630), yang menjelaskan gerakan planet di dalam tata surya. Hukum di atas menjabarkan gerakan dua benda yang saling mengorbit. Karya Kepler didasari oleh data pengamatan Tycho Brahe, yang diterbitkannya sebagai 'Rudolphine tables'. Sekitar tahun 1605, Kepler menyimpulkan bahwa data posisi planet hasil pengamatan Brahe mengikuti rumusan matematika cukup sederhana yang tercantum di atas. Hukum Kepler mempertanyakan kebenaran astronomi dan fisika warisan zaman Aristoteles dan Ptolemaeus. Ungkapan Kepler bahwa Bumi beredar sekeliling, berbentuk elips dan bukannya epicycle, dan membuktikan bahwa kecepatan gerak planet bervariasi, mengubah astronomi dan fisika. Hampir seabad kemudian, Isaac Newton mendeduksi Hukum Kepler dari rumusan hukum karyanya, hukum gerak dan hukum gravitasi Newton, dengan menggunakan Euclidean geometri klasik. Pada era modern, hukum Kepler digunakan untuk aproksimasi orbit satelit dan benda-benda yang mengorbit Matahari, yang semuanya belum ditemukan pada saat Kepler hidup (contoh:

planet luar dan asteroid). Hukum ini kemudian diaplikasikan untuk semua benda kecil yang mengorbit benda lain yang jauh lebih besar, walaupun beberapa aspek seperti gesekan atmosfer (contoh: gerakan di orbit rendah), atau relativitas (contoh: prosesi preihelion merkurius), dan keberadaan benda lainnya dapat membuat hasil hitungan tidak akurat dalam berbagai keperluan. Hukum hukum ini menjabarkan gerakan dua badan yang mengorbit satu sama lainnya. Massa dari kedua badan ini bisa hampir sama, sebagai contoh CharonPluto (~1:10), proporsi yang kecil, sebagai contoh. BulanBumi(~1:100), atau perbandingan proporsi yang besar, sebagai contoh MerkuriusMatahari (~1:10,000,000). Dalam semua contoh di atas, kedua badan mengorbit mengelilingi satu pusat massa, barycenter, tidak satu pun berdiri secara sepenuhnya di atas fokus elips. Namun, kedua orbit itu adalah elips dengan satu titik fokus di barycenter. Jika rasio massanya besar, sebagai contoh planet mengelilingi Matahari, barycenternya terletak jauh di tengah obyek yang besar, dekat di titik massanya. Di dalam contoh ini, perlu digunakan instrumen presisi canggih untuk mendeteksi pemisahan barycenter dari titik masa benda yang lebih besar. Jadi, hukum Kepler pertama secara akurat menjabarkan orbit sebuah planet mengelilingi Matahari. Karena Kepler menulis hukumnya untuk aplikasi orbit planet dan Matahari, dan tidak mengenal generalitas hukumnya, artikel ini hanya akan mendiskusikan hukum di atas sehubungan dengan Matahari dan planet-planetnya.

Hukum Pertama

Figure 2: Hukum Kepler pertama menempatkan Matahari di satu titik fokus edaran elips. "Setiap planet bergerak dengan lintasan elips, Matahari berada di salah satu fokusnya." Pada zaman Kepler, klaim di atas adalah radikal. Kepercayaan yang berlaku (terutama yang berbasis teori epicycle) adalah bahwa orbit harus didasari lingkaran sempurna. Pengamatan ini sangat penting pada saat itu karena mendukung pandangan alam semesta menurut Kopernikus. Ini tidak berarti ia kehilangan relevansi dalam konteks yang lebih modern.

Meski secara teknis elips yang tidak sama dengan lingkaran, tetapi sebagian besar planet planet mengikuti orbit yang bereksentrisitas rendah, jadi secara kasar bisa dibilang mengaproksimasi lingkaran. Jadi, kalau ditilik dari pengamatan jalan edaran planet, tidak jelas kalau orbit sebuah planet adalah elips. Namun, dari bukti perhitungan Kepler, orbit-orbit itu adalah elips, yang juga memeperbolehkan benda-benda angkasa yang jauh dari Matahari untuk memiliki orbit elips. Benda-benda angkasa ini tentunya sudah banyak dicatat oleh ahli astronomi, seperti komet dan asteroid. Sebagai contoh, Pluto, yang diamati pada akhir tahun 1930, terutama terlambat diketemukan karena bentuk orbitnya yang sangat elips dan kecil ukurannya.

Hukum Kedua

Figure 3: Illustrasi hukum Kepler kedua. Bahwa Planet bergerak lebih cepat di dekat Matahari dan lambat di jarak yang jauh. Sehingga, jumlah area adalah sama pada jangka waktu tertentu. "Luas daerah yang disapu pada selang waktu yang sama akan selalu sama." Secara matematis:

dimana

adalah "areal velocity".

Hukum KetigaPlanet yang terletak jauh dari Matahari memiliki perioda orbit yang lebih panjang dari planet yang dekat letaknya. Hukum Kepler ketiga menjabarkan hal tersebut secara kuantitatif.

"Perioda kuadrat suatu planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari Matahari."

Secara matematis:

dengan

adalah perioda orbit planet dan adalah sumbu semimajor orbitnya.

Konstant proporsionalitasnya adalah semua sama untuk planet yang mengedar Matahari.

4. Konfigurasi Planet a. Elongasi Elongasi merupakan sudut antara vektor radius geosentris planet dengan vektor radius geosentris matahari. Planet inferior elongasi nol saat konjungsi, dan maksimum saat vektor radius geosentrisnya menyinggung orbitnya. Planet superior bervariasi nol sampai 180o.

b. Konjungsi Konjungsi merupakan keadaan dimana planet matahari bumi berada pada satu garis lurus (0o).

c. Kuadratur Kuadratur terbentuk ketika elongasi planet superior 90 o. Kuadratur ini menunjukkan arah timur dan barat.

d. Oposisi Oposisi merupakan keadaan ketika posisi planet superior pada meridian pengamat saat tampak tengah malam.

5. Pergerakkan Revolusi Planet

No. 1 2 3 4 5 6 7 8

Objek Langit Merkurius Venus Bumi Mars Yupiter Saturnus Uranus Neptunus

Massa (x Bumi) 0,058 0,81 1 0,15 317,8 95,2 14,2 17,1

Densitas (x Bumi) 5,43 5,24 1 3,94 1,33 0,7 1,3 1,7

Jarak (AU) 0,387 0,823 1 1,523 5,203 9,339 19,182 30,058

Periode (Tahun) 0,24 0,61 1 1,88 11,86 29,46 84 164,8

Revolusi Kecepatan Revolusi 10,1265 8,47 6,28 5,087 2,755 1,99 1,434 1,145

Selain pada Matahari, sebagian material tata surya terkonsentrasi ke dalam planet planet. Sembilan planet termasuk Bumi telah diketahui, lima planet diketahui lebih awal, yaitu: Merkurius, Venus, Mars, Jupiter, dan Saturnus, dan tiga planet diketahui setelah teleskop ditemukan, yaitu: Uranus, Neptunus, dan Pluto. Perbedaaan yang menyolok dengan Matahari adalah planet planet jauh lebih kecil, lebih dingin, dan padat atau cair, tidak mempunyai cahaya sendir, tampak memancarkan cahay karena memantulkan cahaya Matahari. Massa planet planet dapat ditentukan melalui pengukuran percepatan grvitasinya yang bekerja pada objek benda lain. Empat metoda yang digunakan untuk menentukan massa planet adalah: observasi percepatan planet pada salah satu satelitnya, observasi pertubasi terhadap gerak planet lainnya, observasi pertubasi terhadap gerakan asteroid yang dekat dengannya, dan observasi melalui pelacak (probe) luar angkasa. Semua planet berevolusi terhadap Matahari dengan arah yang sama, dari Barat ke Timur, berlawanan arah jarum jam bila diamati di Utara. Sambil berevolusi terhadap Matahari, semua planet berotasi pada sumbunya. Dari tabel diatas, kita dapat mengetahui beberapa keteraturan yaitu kecepatan revolusi planet yang berjarak jauh dari Matahari, kecepatannya jauh lebih lama jika dibandingkan planet yang lebih dekat dan planet yang berjarak lebih dekat dengan Matahari memiliki perioda revolusi lebih cepat jika dibandingkan dengan yang lebih jauh. 6. Sistem Koordinat

Untuk menjelaskan ketiga sistem koordinat langit yang dalam hal ini yaitu sistem Horison, Ekuator dan Ekliptika secara ringkas, maka dapat dinyatakan dalam bentuk sebuah tabel berikut: Sistim Bidang Acuan Arah Acuan Lintang Tinggi: h Horison Bidang Horison Titik Utara +: kearah Zenith -: kearah Nadir Vernal Equinox Deklinasi: +: kearah KLU -: kearah KLS Lintang: +: kearah KEU -: kearah KES Bujur Azimut: A Ke Timur 0 360o

Ekuator

Ekuator Langit

Aksensioreta: a Ke Timur 0-24 jam

Ekliptika

Bidang Eliptika

Vernal Equinox

Bujur: Ke Timur 0 360o

7.

Gerak Langit Di lihat dari Tempat Berbeda Dari hari kehari, benda benda langit bergerak sebagai akibat gerak rotasi Bumi. Untuk

pengamat yang berada di kutub utara, KLU berimpit dengan Z, dan ekuator langit berimpit dengan horison. Karena bumi berotasi, benda benda langit akan berputar dengan lintasan melingkar sejajar horison, bintang bintang tidak pernah terbit atau tenggelam.

Gambar 6. Langit untuk pengamat kutub utara Untuk pengamat yang berada diekuator, kutub kutub langit dimana bola langit berputar pada sumbu ini terletak di utara dan selatan horison. Semua bintang terbit dari timur dan tenggelam disebelah barat pada horison. Selama perioda 24 jam, semua bintang terbit dan terbenam.

Gambar 7. Langit untuk pengamat di Ekuator Untuk pengamat yang berada di antara ekuator dan kutub utara, misalnya 45 o lintang Utara. KLU terletak 45o diatas horison, dan KLS 45o dibawah horison. Karena bumi berotasi, bintang bintang akan tampak bergerak dengan lintasan lingkaran sejajar dengan ekuator.

Gambar 8. Langit untuk pengamat di 45oLU 8. Fakta Bahwa Bumi Berevolusi

a.

Gerak semu matahari. Matahari mengalami pergeseran ke utara hingga GBU (23,5o LU) dan keselatan hinggake GBS (23,5o). Pada tanggal 21 Maret matahari berada di khatulistiwa, 21 Juni berada di 23,5oLU, 23 September kembali ke khatulistiwa terus menuju selatan dan 22 Desember berada di 23,5oLS.

b. Perubahan waktu lamanya siang dan malam. Akibat kemiringan sumbu bumi terhadap eliptika, lamanya siang tidak selalu sama dengan malam. Saat matahari berada di khatulistiwa, semua tempat dibumi kecuali dikutub memiliki waktu siang dan malam sama 12 jam saat matahari di GBU, bumi bagian utara akan mengalami siang lebih lama dari pada bumi bagian selatan. Dan begitupun sebaliknya. c. Pergantian musim. Terdapatnya daerah dengan iklim sedang dan daerah iklim musim. Daerah iklim sedang mempunyai 4 musim. d. Rasi bintang yang berbeda tiap tahun. Peredaran semu tahunan matahari dapat diamati dengan melihat posisi rasi bintang. Peredaran semu tahunan matahari yaitu peredaran matahari dari rasi bintang satu ke lainnya dengan arah negati sepanjang eliptika. Satu perioda sama dengan periode revolusi bumi, periode pergantian rasi bintang adalah 1 bulan. e. Perhitungan tarikh masehi. Satu tahun tarikh adalah periode peredaran semu tahunan matahari dari titik aries hingga tiba kembali ke titik semula yang lamanya 365 hari 5 jam 48 menit. Titik arie selalu bergerak ke arah positif eliptika. Matahari mengalami peredaransemu tahunan pada ekliptika dengan arah negatif, sedangkan titik aries bergerak pada lintasan ekliptika dalam arah positif.

9.

Gerak Tahunan Matahari a. Gerak tahunan matahari pada bola langit.

Gambar 8 b. Grafik dua dimensi hubungan antara sudut inklinasi dengan waktu.

c. Durasi matahari terbit sampai terbenam. Lintang (derajat) 0 30 40 60 Soltice winter Ekuinok (musim Soltice summer

(musim dingin) 12 jam 11 jam 25 menit 9 jam 12 menit 5 jam 33 menit

semi atau gugur) 12 jam 0 menit 12 jam 12 jam 11 jam 48 menit

(musim panas) 12 jam 13 jam 48 menit 14 jam 52 menit 18 jam 30 menit

80 90

8 bulan 0 bulan

11 jam 35 menit 12 jam 0 menit

4 bulan 6 bulan

10. Adaptasi Lingkungan dan Makhluk Hidup Terhadap Gerak Revolusi Bumi a. Tumbuhan Karena adanya perbedaan iklim dan kondisi lingkungan akibat gerak revolusi bumi, tumbuhan yang tumbuh pada daerah gurun yang notabene selalu beriklim panas memiliki daun yang sangat kecil sebagai bentuk adaptasi. Hal tersebut terjadi agar memperkecil intensitas penguapan pada tumbuhan tersebut. b. Hewan Pada hewan yang hidup di daerah kutub cenderung memiliki bulu yang sangat tebal, agar menjaga suhu tubuhnya tetap hangat dan terjaga dari dinginnya udara kutub.

BAB II GERAK ROTASI BENDA LANGITBenda Langit Matahari Merkurius Diameter (km) 1.390.000 4878 Kemiringan sumbu Densitas rotasi ekliptika 1,41 5,44 7,25 o 0,1o 177o 23o 6,688 o 25o 3o 27o 98o 30o 29 hari 58,6 hari thdp Periode Rotasi Kecepatan Rotasi 220 km/s 10,892 km/jam 6,52 km/jam 1670 km/jm 3682,07 km/jam 868,22 km/jam 45300 km/jam 35500 km/jam 9320 km/jam 9660 km/jam

Massa

333,000 0,055

Venus Bumi Bulan

0,815 1 0,012

12.112 12.756 3.474

5,25 5,52 3,3

243 hari 1 hari 27,3 hari

Mars

0,107

6.800

3,94

24 jam 37 menit

Yupiter

318

143.000

1.24

9 jam 50 menit

Saturnus

95

121.000

0,63

10 jam 14 menit

Uranus

14

47.000

1,21

14 jam

Neptunus

17

45.000

1,67

18 jam

Rotasi bumi adalah perputaran bumi pada porosnya. Gerak ini dapat dimisalkan ketika seseorang naik kereta api yang sedang melaju. Jika orang itu melihat keluar maka pohon, tiang telepon, rumah dan lain-lain disekitar jalan kereta api akan tampak seolah-olah bergerak mendekat kemudian menjauh terhadap pengamat. Demikian pula halnya dengan gerak rotasi

bumi. Pengamat yang berada di bumi sesungguhnya mengalami gerak rotasi dari barat ke timur seperti halnya dengan orang berada diatas kereta api yang sedang berjalan, sehingga bendabenda diluar bumi (matahari, bulan dan bintang) kelihatan bergerak dari timur ke barat. Waktu yang diperlukan bumi untuk melakukan satu kali rotasi adalah 23 jam 56 menit 4,09 detik atau satu hari.

1. Fakta yang Menjelaskan Bumi Berotasia. Pergantian siang dan malam. Pergantian siang dan malam terjadi karena bumi berotasi, sehingga tidak semua bagian bumi akan mengalami siang hari pada waktu yang bersamaan. Permukaan bumi yang terkena sinar matahari akan mengalami siang, sedangkan permukaan yang tidak terkena sinar matahari akan mengalami malam hari. Hal tersebut terjadi secara bergantian karena adanya peredaran semu matahari selama 24 jam, sehingga lamanya waktu siang ataupun malam rata rata yaitu 12 jam. b. Perbedaan waktu di berbagai tempat di muka bumi. c. Gerak semu harian bintang. d. Perbedaan Percepatan gravitasi di permukaan bumi. e. Pembelokkan arah angin. Akibat rotasi bumi Peredaran semu harian benda-benda langit

Benda-benda langit yang terlihat setiap hari (terutama malam hari) seolah-olah melintas dari timur ke barat. Pergerakan ini selanjutnya disebut peregrakan semu harian benda langit. Pergerakan ini bukan disebabkan oleh gerakan benda-benda langit terhadap bumi tetapi disebabkan adanya rotasi bumi pada porosnya. Peristiwa siang dan malam, Rotasi bumi meyebabkan bagian-bagian bumi yang berhadapan secara langsung dengan matahari akan mendapat sinar, sedang bagian sebaliknya tidak mendapat sinar. Bagian bumi yang mendapat sinar matahari akan terjadi siang, sedang bagian yang tidak terkena sinar matahari akan mengalami malam. Perbubahan siang dan malam berlangsung secara perlahan sehingga daerah-daerah yang berada pada posisi lebih timur dari daerah lain akan mengalami siang lebih dahulu. Perbedaan waktu, Gari Bujur adalah garis khayal yang digunakan untuk menentukan waktu waktu di permukaan bumi dan di dasarkan pada kota Greenwich di Inggris. Kota Greenwich ditetapkan garis bujurnya 0o. Daerah disebelah timur disebut bujur timur,

sedang daerah disebelah barat disebut bujur barat. Selanjutnya daerah barat dan timur masing-masing dibagi menjadi 180o

Pembagian waktu Internasional (Alam semesta dan Cuaca : 14)

Pembelokan arah angin, Angin bertiup dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah. Meskipun demikian arah angin tidak sama persis dengan arah gradien tekanan, hal ini disebabkan adanya efek gaya Coriolis pada angin. Gaya Coriolis adalah gaya semu yang timbul akibat efek dua gerakan yaitu gerak rotasi bumi dan gerak benda relatif terhadap bumi.

Pembelokan arah angin akibat efek Coriolis (Fisika Seribu Pena :129)

Pembelokan arus laut, Arus laut pada umumnya disebabkan oleh angin yang bertiup dipermukaannya. Seperti halnya arah angin, arah arus laut juga disimpangkan oleh

adanya rotasi bumi. Arus laut dipaksa membelok ketika sampi di belahan bumi utara dan belahan bumi selatan

Perbedaan percepatan gravitasi bumi, Benda yang berputar/berrotasi akan menyebabkan terjadinya gaya sentripetal. Semakin besar jari-jari rotasi akan semakin besar juga gaya sentripetal yang timbul .

Gaya sentrifugal ini akan mengakibatkan bumi pepat di bagian kutub (garis tengah bumi bagian kutub lebih kecil dibanding garis tengah bumi bagian katulistiwa). Perbedaan garis tengah ini mengakibatkan percepatan gravitasi bumi berbada, sesuai hukum Newton tentang gravitasi.

2. Fenomena Angin Laut dan Angin Darat

Gambar 9. (a) Angin Laut (b) Angin Darat Angin laut adalah udara yang bergerak dari lautan ke daratan. Angin laut terjadi pada siang hari, saat matahari mulai memancarkan panasnya. daratan yang merupakan benda padat dapat menyerap panas matahari jauh lebih cepat daripada lautan yang merupakan benda cair. Karena suhu di atas daratan lebih tinggi daripada suhu diatas lautan, udara di atas daratan pun lebih cepat menjadi panas dan naik. Tempat yang ditinggalkannya akan segera diisi udara dari lautan yang berpindah ke tempat ke atas daratan sehingga terjadilah angin laut.

Angin darat adalah udara yang bergerak dari daratan ke lautan. Angin darat umumnya terjadi pada malam hari, saat matahari sudah tidak memancarkan panasnya. daratan ang lebih cepat menyerap panas matahari akan melepaskan panas itu dengan lebih cepat pula. Maka, suhu diatas daratan segera menjadi lebih dingin bila dibandingkan dengan suhu diatas lautan. Karena suhu di atas lautan lebih panas, udara yang terdorong ke atas akibat panaspun lebih banyak terjadi diatas lautan. Karena tekanan udara diatas lautan lebih rendah (banyak tempat kosong yang ditinggalkan oleh udara yang naik), maka udara dingin dari atas daratan pun mengalir ke lautan untuk mengisi tempat yang kosong tersebut sehingga terjadilah angin darat.Angin laut ini sering dimanfaatkan oleh nelayan untuk pulang setelah menangkap ikan dari laut, sedangkan angin darat dimanfaatkan oleh para nelayan untuk berangkat melaut dengan menggunakan perahu bertenaga angin sederhana. 3. Menentukan Pembagian Waktu di Bumi

Bumi berputar pd porosnya secara teratur dan tetap (konsisten) yaitu dari Timur ke Barat atau menyerupai arah putaran jarum jam. Titik 0 di bumi ini terletak di Greenwich, Inggris. Maka dari itu, kota Greenwich menjadi patokan dalam menentukan waktu dunia. Yang kemudian disebut Greenwich Mean Time (GMT). Perhitungan hari dilakukan dengan perjanjian dan batas tempat yang disebut Garis Batas Tanggal Internasional. Garis tsb merupakan garis Bujur 180 itu terletak membujur dari Kutub Utara hingga Selatan persis ditengah Samudra Pasifik sehingga tidak byk menggangu. Hari pertama dimulai pd

sebelah barat garis terus bergeser ke barat, jadi bila disebelah barat garis dimulai hari Minggu, maka disebelah timur garis di mulai hari sabtu. Sekali bumi berputar 3600 selama 24 jam. Satu jam meliputi daerah waktu 360 : 24 = 150. Setiap 150 berbeda 1 jam yg kemudian disebut waktu setempat. Untuk wilayah Indonesia sendiri terletak pd 95 BT 111 BB yg berarti sepanjang 45 bujur bumi atau 3 x 15 bumi atau meliputi 3 daerah waktu yaitu:

a. Waktu Indonesia Barat (WIB): Sumatra dan Jawa b. Waktu Indonesia Tengah (WITA) : Kalimantan, Sulawesi, Bali, NTT, dan NTB c. Waktu Indonesia Timur (WIT) : Maluku dan Irian Jaya Bila berpatokan pada waktu Greenwich (GMT) makan Indonesia beda 7 jam. Jika di Greenwich jam 07.00 maka di Indonesia bagian Barat jam 00.00

4. Satelit

Satelit adalah suatu obyek yang bergerak di sekitar objek yang lebih besar. Bumi adalah satelit karena bergerak mengelilingi matahari sebagai objek yang lebih besar. Bulan adalah satelit karena bergerak di sekitar Bumi. Bumi dan bulan disebut "alam" satelit. Satelit buatan manusia bergerak mengelilingi bumi untuk berbagai misi tertentu. Salah satu misi satelit dibuat untuk memahami besar kecilnya gravitasi bumi dan untuk penelitian tentang perubahan iklim.

Bulan memiliki massa jauh lebih kecil dari bumi itu sendiri. Tidak hanya Bulan lebih kecil dari Bumi, tetapi kepadatan bulan sekitar 60 persen lebih kecil dari Bumi. Dengan demikian, daya tarik gravitasi di Bulan jauh lebih sedikit daripada di Bumi, sehingga berat benda akan semakin berkurang bila ada di Bulan. Gaya tarik Gravitasi bulan sangat lemah sehingga tidak mampu menarik suatu berat, sehingga suatu benda akan melayang bila berada di bulan. Contoh sederhana adalah : seperti benda terapung di air. Karena massa dan kepadatan benda tersebut lebih rendah daripada massa air yang menekan.

CARA KERJA SATELIT

Kedua satelit ini bekerja secara serempak kompak sebagai instrumen utama. Perubahan jarak antara

satelit

kembar

yang

digunakan

untuk

membuat

pengukuran

medan

gravitasi.

Satelit kembar mengorbit satu di belakang lainnya dalam bidang orbit yang sama pada perkiraan jarak 220 kilometer (137 mil) antar keduanya. Sebagai pasangan lingkaran Bumi, bidang gravitasi yang sedikit lebih kuat (konsentrasi massa yang lebih besar) mempengaruhi satelit memimpin pertama, menariknya menjauh dari perjalanan satelit. Sebagai satelit terus berjalan sepanjang jalur orbit, perjalanan satelit ditarik ke arah satelit memimpin saat melewati gravitasi anomali.

Perubahan dari kejauhan pasti akan tidak terlihat dari mata kita, tapi microwave sangat tepat memulai sistem pada satelit untuk mendeteksi perubahan-perubahan sangat kecil dalam jarak antara satelit. Sebuah alat ukur dengan akurasi tinggi dikenal sebagai accelerometer, yang terletak di pusat setiap massa satelit, mengukur percepatan non-gravitasi (seperti yang disebabkan oleh drag atmosfer) sehingga hanya sindrom percepatan dianggap sebagai gravitasi. Operator di bumi menggunakan Receiver Global Positioning Satelit (GPS) untuk menentukan posisi yang tepat dari satelit di atas bumi ke dalam sentimeter atau kurang. Tim operator satelit di bumi dapat men-download semua informasi dari satelit, dan menggunakannya untuk membangun peta bulanan lapangan rata-rata gravitasi bumi selama misi yang direncanakan.

BAB III Fenomena Gerak Rotasi dan Revolusi Benda Langit1. Periode Sideris dan Sinedis 2. Posisi matahari dan bulan pada saat fase-fase bulan Fase-fase Bulan terjadi karena perbedaan luas permukaan Bulan yang memantulkan sinar Matahari sebagaimana teramati dari Bumi. Perioda rotasi Bumi pada sumbunya, sama dgn perioda revolusi Bulan mengelilingi Bumi, sehingga sisi Bulan yg sama selalu menghadap ke Bumi, hanya fasenya yang berubah-rubah

3. Gerhana Gerhana merupakan kejadian yang berlaku apabila satu benda langit bergerak ke dalam bayang benda langit yang lain. Terdapat dua jenis gerhana:

gerhana matahari gerhana bulan

Gerhana Matahari

Gerhana matahari terjadi ketika posisi Bulan terletak di antara Bumi dan Matahari sehingga menutup sebagian atau seluruh cahaya Matahari. Walaupun Bulan lebih kecil, bayangan Bulan mampu melindungi cahaya matahari sepenuhnya karena Bulan yang berjarak rata-rata jarak 384.400 kilometer dari Bumi lebih dekat dibandingkan Matahari yang mempunyai jarak ratarata 149.680.000 kilometer. Gerhana matahari dapat dibagi kepada tiga jenis yaitu: gerhana total, gerhana sebagian, dan gerhana cincin. Sebuah gerhana matahari dikatakan sebagai gerhana total apabila saat puncak gerhana, piringan Matahari ditutup sepenuhnya oleh piringan Bulan. Saat itu, piringan Bulan sama besar atau lebih besar dari piringan Matahari. Ukuran piringan Matahari dan piringan Bulan sendiri berubah-ubah tergantung pada masing-masing jarak Bumi-Bulan dan BumiMatahari. Gerhana sebagian terjadi apabila piringan Bulan (saat puncak gerhana) hanya menutup sebagian dari piringan Matahari. Pada gerhana ini, selalu ada bagian dari piringan Matahari yang tidak tertutup oleh piringan Bulan. Gerhana cincin terjadi apabila piringan Bulan (saat puncak gerhana) hanya menutup sebagian dari piringan Matahari. Gerhana jenis ini terjadi bila ukuran piringan Bulan lebih kecil dari piringan Matahari. Sehingga ketika piringan Bulan berada di depan piringan Matahari, tidak seluruh piringan Matahari akan tertutup oleh piringan Bulan. Bagian piringan Matahari yang tidak tertutup oleh piringan Bulan, berada di sekeliling piringan Bulan dan terlihat seperti cincin yang bercahaya.Gerhana matahari tidak dapat berlangsung melebihi 7 menit 40 detik. Ketika gerhana matahari, orang dilarang melihat ke arah Matahari dengan mata telanjang karena hal ini dapat merusakkan mata secara permanen dan mengakibatkan kebutaan. Gerhana Bulan Gerhana bulan terjadi saat sebagian atau keseluruhan penampang bulan tertutup oleh bayangan bumi. Itu terjadi bila bumi berada di antara matahari dan bulan pada satu garis lurus yang sama, sehingga sinar matahari tidak dapat mencapai bulan karena terhalangi oleh bumi. Dengan penjelasan lain, gerhana bulan muncul bila bulan sedang beroposisi dengan matahari. Tetapi karena kemiringan bidang orbit bulan terhadap bidang ekliptika, maka tidak setiap oposisi bulan dengan matahari akan mengakibatkan terjadinya gerhana bulan. Perpotongan bidang orbit bulan dengan bidang ekliptika akan memunculkan 2 buah titik potong yang disebut node, yaitu titik di mana bulan memotong bidang ekliptika. Gerhana bulan ini akan terjadi saat bulan beroposisi pada node tersebut. Bulan

membutuhkan waktu 29,53 hari untuk bergerak dari satu titik oposisi ke titik oposisi lainnya. Maka seharusnya, jika terjadi gerhana bulan, akan diikuti dengan gerhana matahari karena kedua node tersebut terletak pada garis yang menghubungkan antara matahari dengan bumi. Sebenarnya, pada peristiwa gerhana bulan, seringkali bulan masih dapat terlihat. Ini dikarenakan masih adanya sinar matahari yang dibelokkan ke arah bulan oleh atmosfer bumi. Dan kebanyakan sinar yang dibelokkan ini memiliki spektrum cahaya merah. Itulah sebabnya pada saat gerhana bulan, bulan akan tampak berwarna gelap, bisa berwarna merah tembaga, jingga, ataupun coklat

Jenis-jenis gerhana bulan''

Gerhana bulan total

Pada gerhana ini, bulan akan tepat berada pada daerah umbra.

Gerhana bulan sebagian

Pada gerhana ini, tidak seluruh bagian bulan terhalangi dari matahari oleh bumi. Sedangkan sebagian permukaan bulan yang lain berada di daerah penumbra. Sehingga masih ada sebagian sinar matahari yang sampai ke permukaan bulan.

Gerhana bulan penumbra

Pada gerhana ini, seluruh bagian bulan berada di bagian penumbra. Sehingga bulan masih dapat terlihat dengan warna yang suram.

4. Dampak dari peristiwa gerhana

Perubahan posisi Bulan dan Matahari akan menyebabkan terjadinya gesekan air laut dengan dasar laut. Hal ini akan memperlambat rotasi Bumi, akibatnya panjang hari di Bumi akan bertambah sekitar 0,0016 detik/abad. Buktinya, saat peristiwa gerhana yang dicatat oleh orang Babilonia tidak pernah sama dengan komputasi astronomi modern dewasa ini.dampak (pengaruh) yang ditimbulkan dari Gerhana Bulan. "BMKG" menyebutkan tidak ada dampak khusus akibat fenomena ini, hanya saja kemungkinan besar air laut dan gelombang pasang akan sedikit mengalami peninggian, tetapi masih dalam batas normal.

Menurut penjelasan pakar meteorologi dan astrofisika dari ITB, Mezak Ratag, Jumat (23/1), pada saat gerhana matahari, daerah yang dilintasi gerhana akan mengalami pengurangan radiasi matahari sesaat. Daerah bayang- bayang gerhana jauh lebih kecil, menjadi 2-3 persen dari daerah tersinari lainnya.

Selain itu karena singkatnya gerhana, orde kurang dari 10 menit, maka efeknya ke lingkungan bumi global dapat diabaikan. Namun, dampaknya terhadap dinamika cuaca lokal hingga regional bisa signifikan. Pendinginan relatif yang terjadi sesaat dapat mengubah arus angin atau streamline lokal atau regional baik dalam arah vertikal maupun horizontal karena perubahan pola tekanan lokal. "Butterfly effect dari dinamika atmosfer yang khaotik mungkin secara berantai memengaruhi atmosfer global, tetapi dalam tingkat tidak signifikan," urainya. Pasang laut Thomas Djamaludin, pakar astronomi dari Pusat Pemanfaatan Sains Antariksa Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional, juga berpendapat efek penggelapan beberapa menit tidak memberi dampak signifikan. Namun akibat gerhana akan terjadi efek pasang maksimum yang sama dengan yang terjadi saat muncul bulan baru atau purnama. "Mungkin saat gerhana atau kurang lebih dua hari berpotensi terjadi penguatan dampak cuaca buruk di laut dan pantai," ujarnya. Selain itu dapat juga terjadi pemicuan pelepasan energi berupa gempa.Manuel Sungging Mumpuni, peneliti bidang matahari dan antariksa dari Pusfat Sainsa Lapan, menambahkan, fenomena gerhana matahari cincin menarik perhatian para peneliti untuk mencocokkan perhitungan matematis dan pengamatan lapangan terhadap perubahan sinarnya, spektrum, dan untuk meneropong lembah di bulan.

5. Gaya Pasang Surut Yang dimaksud dengan gaya pasang surut adalah perbedaan gaya pada sebuah titik di permukaan planet dengan gaya yang bekerja pada titik pusat planet. Sebagai ilustrasi tinjau gaya pasang surut yang dialami oleh Bumi dari Bulan dan Matahari. Untuk menggambarkan gaya tersebut, anggap Bulan bergerak dalam bidang ekliptika, seperti yang ditunjukkan oleh Gb 2.1.

Gb 2. 1 Gaya gravitasi oleh Bulan pada titik A,A,B dan C mengarah ke pusat Bulan. selisih gaya terhadap titik C adalah sama pada A dan A. Asumsi Bumi berbentuk bola sempurna mengakibatkan pada titik B. Beberapa Kesimpulan dan Catatan 1) Gaya pasang surut akan maksimum bila resultante gaya gravitasi Bumi, Bulan dan Matahari terletak pada suatu garis lurus. Keadaan ini berlangsung pada saat bulan purnama atau bulan baru. Naiknya permukaan air laut pada saat ini disebut "pasang purnama". Gaya pasang surut akan minimum apabila gaya gravitasi Bulan dan Matahari saling meniadakan, ini terjadi pada saat Bulan-Bumi-Matahari membentuk sudut 900 Posisi ini disebut Bulan kuartir, terjadi pada saat Bulan berumur sekitar 7 hari dan 21 hari. Naiknya permukaan air laut merupakan tinggi yang minimum. Peristiwa ini disebut "pasang purbani". Perlu diingat, terjadinya pasang-surut (pasut) disuatu tempat tidak hanya bergantung pada posisi Bulan dan Matahari saja, tetapi dipengaruhi juga oleh keadaan geografi, gesekan pada dasar laut, kedalaman, relief dasar laut dan viskositas air di lokasi tersebut. Semua faktor ini dapat mempercepat atau memperlambat datangnya air pasang. Perbedaan waktu antara datangnya pasang naik dengan waktu yang dihitung disebut "harbor-time". Sebagai contoh, tanggal 3 April 1950 di Brest, Perancis setelah bulan purnama amplitudo air pasang mencapai 7 meter (vive eau, spring tides, pasang purnama), 7 hari kemudian 10 April 1950 setelah quartier terakhir. Amplitudo gelombang air pasang mencapai 2,5 meter (morte eau, neap tide, pasang purbani). Peristiwa terjadinya pasut tidak selalu cocok jika hanya posisi Bulan yang diperhitungkan. Pasut berlangsung lebih lambat, di Brest terlambat 3 sampai 4 jam setelah Bulan lewat. Untuk pelabuhan Hamburg di Jerman selang waktu ini berkisar antara 5 sampai 6 jam. Selain itu pasang purnama juga tidak berlangsung tepat pada saat syzyg (bulan baru atau bulan purnama) pasut berlangsung 1,5 hari lebih lambat Perubahan posisi Bulan dan Matahari akan menyebabkan terjadinya gesekan air laut yang mengalir dengan dasar laut, hal ini akan memperlambat rotasi Bumi, akibatnya panjang hari di Bumi akan bertambah sekitar 0,0016 detik/abad. Perhitungan ini didukung oleh fakta peristiwa gerhana yang pernah dicatat oleh orang-orang Babilonia dulu, ternyata perhitungan mundur berdasarkan komputasi astronomi modern, selalu tidak cocok dengan catatan tersebut

http://nasional.kompas.com/read/2009/01/25/15541864/gerhana.matahari.pengaruhi.cuaca.e fek.pasang.akan.maksimum.