2. Sistem Tata Surya - Ruang Lingkup IPA

Hand Out

Matakuliah : Matematika dan IAD Pokok bahasan : Ruang Lingkup IPA Sub Pokok Bahasan : 1. Alam Semesta

2. Sistem Tata Surya

ALAM SEMESTA

USAHA MANUSIA MENGENAL ALAM SEMESTA

1. Memberi nama benda-benda angkasa, sebagai dewa yang berpengaruh thd kehidupan mahluk di bumi

2. Membaca gerak-gerik langit, menentukan lama hari, bulan, dan tahun 3. Galileo (1564-1642)

 Tahun 1609, menjadi orang pertama yang dapat mengamati bulan dan

planet-planet melalui teleskop

 Bumi hanya sebuah planet kecil di antara planet-planet yang lain  Yupiter dikelilingi 4 bulan, bumi dikelilingi 1 bulan

4. Kepler (1571-1830)

 Penganut Ajaran Copernicus  Hukum Kepler

a. Orbit planet mengelilingi matahari berupa elips, matahari sebagai pusat orbit

b. Semakin jauh planet dari matahari, laju planet dalam orbitnya makin lambat c. Pangkat dua periode tempuh planet sebanding dengan pangkat tiga jarak planet-matahari.

5. Isaac Newton (1642-1772)

Mengembangkan hukum Kepler, dilandasi mekanika, menghasilkan Hukum Gravitasi Semesta

(2 gaya yang bekerja pada planet: Inersia dan gravitasi)

6. Astronomi  hukum cahaya, gelombang elektromagnetik, kimia, fisika atom, dll

7. Albert Einstein (1879-1955)

Merumuskan kembali mekanika klasik sesuai hukum baru tentang cahaya Di angkasa lepas terdapat berjuta-juta galaksi!

8. Abad XX, manusia berhasil mendarat di bulan, mendekati venus, mengamati Mars, tinggal berbulan-bulan lamanya di luar angkasa.

Mungkinkah jalan-jalan ke angkasa luar akan jadi obyek wisata tersendiri?

 Terdiri dari semua materi, termasuk tenaga dan radiasi, serta segala yang telah

diketahui dan baru dalam tahap percaya bahwa pasti ada di antariksa

 Makrokosmos dan mikrokosmos  Mahluk hidup dan benda mati

 Hukum-hukum alam, kimia, dan fisika serta hukum lainnya

GALAKSI

 Galaksi (Yuniani: galaxias, Milky Way) adalah kumpulan bintang-bintang, bersama

dengan awan interstellar berupa debu dan gas (nebulae) yang menempati volume yang sangat besar di angkasa.

 Galaxies are formed of stars together with interstellar clouds of dust and gas

(nebulae) and vast areas of space. They are rotating in space and many became spiral in form as a results.

 Terdapat beratus-ratus galaksi dengan berbagai bentuk dan ukuran.

 Tipe galaksi berdasarkan bentuknya:

1. Galaksi elips 2. Galaksi spiral

3. Galaksi tidak beraturan.

 Galaksi Elips adalah galaksi yang sudah tua, terbentuk dari bintang-bintang

yang sudah tua, lebih redup dibandingkan dengan tipe spiral, dengan banyak bintang merah besar, mengandung sedikit awan gas dan debu interstellar, pembentukan bintang baru sudah benrhenti.

 Galaksi Spiral berbentuk spiral amat besar dengan inti di tengah (nukleus) dan

lengan spiral dan cakaram (disk). Pada lengan ini terkonsentrasi debu dan gas (nebulae), dimana terdapat pembentukan bintang aktif. Tipikal galaksi spiral terdiri dari 100.000 juta bintang dan berdiameter 100.000 tahun cahaya. Mempunyai halo galaktik yang mengandung gas dan debu, bintang individual dan globular cluster.

Galaksi tak beraturan terdiri dari bermilyar-milyar bintang muda, tidak mempunyai bentuk yang pasti.

Kecepatan cahaya = 300.000 km/detik = 1 milyar 80 juta km/jam Pesawat supersonik = 3.500 km/jam

Roket = 30.000 km/jam

jam = 4 tahun 2 bulan 12 hari

Garis tengah galaksi Bima Sakti  100.000 tahun cahaya

Galaksi Bima Sakti (The Milky Way)

 Galaksi di mana Sistem Tata Surya berada.

 Berbentuk spiral raksasa yang bergerak berputar, diameter = 100.000 tahun

cahaya.

 Bintang-bintang bertebaran pada lengan spiral,  100.000 juta bintang

 Matahari berada pada lengan spiral, pada jarak 30.000 tahun cahaya dari pusat

galaksi

 Mempunyai 2 galaksi satelit yang lebih kecil: Large Magellanic Cloud dan Small

Magellanic Cloud

Galaksi Andromeda

 Berjarak 2,2 juta tahun cahaya, galaksi spiral terdekat dari Milky Way  Berdiameter 150.000 tahun cahaya dengan 300.000 juta bintang  Mempunyai 2 galaksi satelit kecil: M 32 dan NGC 205

BINTANG

 Stars are high temperature balls of hydrogen and helium, so hot that nuclear

fusion reactions occur in their cores. There many different types of stars, varying from cool dim red dwarfs to superhot superluminous blue giants.

 Matahari adalah bintang

 Bintang lain yang terdekat adalah proxima centuri (berjarak 1,31 PC)

1 PC (parsec) = 206.265 AU (astronomical unit) 1 AU = jarak matahari ke Bumi = 149,6 juta km

 Temperatur dan Warna Bintang

Orange 3.500o _{- 5.000}o_{C Aldebaran, Arcturus}

Red 3.000o _{- 3.500}o_{C Betelgeuse, Antares}

SISTEM TATA SURYA

 Teori geosentris: bumi sebagai pusat semesta, sedangkan matahari, bulan,

planet-planet, dan bintang berputar mengelilingi bumi (Aristotle, the great philosopher, 384-322 SM)

 Heracleides (375-230 SM): bumi berotasi pada sumbunnya

 Aristachus of Samos (310-230 SM): rotasi harian bumi dan matahari sebagai pusat

peredaran sementara bumi, bulan, planet mengeliligi matahari pada orbit yang berbeda dan kecepatan yang berbeda (teori heliosentris)  terkubur selama 18

abad!

 Nicolaus Copernicus (1473-1543) memunculkan kembali teori heliosentris (On the

Revolution of the Celestial Orbs)

Sistem Tata Surya (The Solar System) adalah suatu sistem organisasi yang teratur pada matahari di mana matahari sebagai pusat peredaran dan dikelilingi oleh pengikut-pengikutnya (planet, satelit, asteroid, komet, dan meteor). Semua pengikut matahari mengelilingi matahari dengan garis edar tertentu.

1. MATAHARI

 Matahari adalah bintang kuning, berbentuk bola, dengan diameter 865.000 mi (1

mi = 1,609 km), lebih dari 100X diameter bumi.

 Salah satu bintang anggota galaksi Milky Way (Bima Sakti)

 Penting bagi proses kehidupan di Bumi karena mensuplai panas, cahaya, dan

radiasi lain

 Energi matahari terbentuk dari reaksi inti untuk pembentukan materi (Reaksi ini

dikenal sebagai proton-proton chain):

1H1 + 1H1 1H2 + +1e0 +  + energi (lambat) 1H2 + 1H12H3 + + energi (cepat)

2H3 + 2H32H4 + 1H1 + 1H1 + energi (cepat)

Reaksi netonya :

 Berotasi pada sumbunya tiap 25 (di equator) dan 34 (di kutub) hari waktu Bumi.

 Temperatur pusatnya diperkirakan 15 juta oC, berangsur-angsur turun hingga

pada permukaan, yang disebut photosphere, temperaturnya 6000 o_C.

 Komposisi photosphere matahari: 94% hidrogen, 5,9% Helium, dan 0,1% unsur

yang lebih berat (karbon, oksigen, nitrogen dan neon).

 Chromosphere (color + sphere), 12.000 mi di atas photosphere, terdiri dari

hidrogen

 Corona adalah atmosfer terluar matahari, terlihat sebagai halo putih saat

gerhana total.

 Sunspots adalah bagian permukaan matahari yang merupakan materi yang lebih

dingin, terdiri dari bagian pusat yang lebih gelap (umbra) dan bagian luar yang lebih terang (penumbra)

 Prominens, dikaitkan dengan badai hebat yang terjadi di chromosphere.

Berwarna merah, terdapat dalam berbagai bentuk dan ukuran.

2. PLANET

 Benda langit yang tidak memiliki sumber cahaya sendiri

 Planet-planet dalam Tata Surya berbeda-beda dalam ukuran dan komposisi,

terdiri:

 Kelompok Planet Dalam: planet-planet yang dekat dengan matahari,

ukuran relatif kecil, solid, rocky, massa jenis besar (Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars)

 Kelompok Planet Luar: planet-planet yang jauh dari matahari, gas planets,

terbentuk sebagian besar oleh H dan He (Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Planet terluar, Pluto, berukuran kecil dan terdiri dari es)

a. MERKURIUS

 Planet terdekat dengan matahari (45,6 juta - 69,28 juta km)

 Planet terkecil di antara planet-planet kelompok planet dalam ( 4848 km)  Satu kali orbit (revolusi): 88 hari, satu kali rotasi: 58,5 hari

 Gravitasi: 0,3 gravitasi bumi.

 Rocky planet (inti: besi, mantel: batuan silikat)

 Tidak mempunyai atmosfer dan tidak mempunyai satelit.

b. VENUS

 Sering disebut Bintang Timur (Evening Star atau Morning Star)

 Planet terdekat dengan Bumi, objek yang paling terang setelah matahari dan

bulan

 Ukurannya hampir sama dengan Bumi ( 12.100 km)  Revolusi: 225 hari

Rotasi: 243 hari, dengan arah yang berlawanan dengan rotasi hampir semua planet yang lain

 Permukaannya diselubungi oleh hamparan awan tebal ( 48 km) dari karbon

dioksida yang menyebabkan gejala rumah kaca. Temperatur permukaan mencapai 464o_{C, lebih panas dari Merkurius}

Tidak mempunyai satelit.

c. BUMI

 Planet ketiga dalam Tata Surya

 Mengorbit pada jarak 149.565.600 km dari matahari

 Terbesar diantara planet dalam kelompok planet dalam ( 12.756 km)  Revolusi: 365,25 hari, rotasi: 23 jam 56 menit 4 detik

 Dari angkasa terlihat biru, coklat, dan hijau dengan pola awan putih

 Satu-satunya planet yang diketahui mendukung kehidupan, karena adanya

atmosfer yang sesuai

 Semua isi Bumi mempunyai berat karena gaya gravitasi.  Lapisan-lapisan Bumi terdiri dari:

- lapisan Barisfer (Inti Bumi) - Lithosfer (Kulit Bumi) - Hidrosfer (Lapisan Air) - Atmosfer (Lapisan Udara)

 Mempunyai satu satelit (Bulan)

- bulan berevolusi mengelilingi Bumi sekali dalam 27,3 hari - orbit bulan eksentrik terhadap Bumi

bulan tidak mempunyai cahaya sendiri, hanya merefleksikan cahaya matahari.

d. MARS

 Berukuran kecil ( 6796 km)

 Revolusi: 687 hari, rotasi: 24 hari 37 mnt 22,6 detik

 Temperatur jauh lebih dingin daripada Bumi (-111oC s.d -123oC)

 Permukaannya bergunung dan berlembah (Mons Arsia dan Mons Olimpia,

serta Lembah Mariner)

 Mempunyai 2 buah satelit: Phobos dan Deimos

 Sekarang diketahui bahwa Mars kering dan tidak ada bukti tentang

keberadaan mahluk hidup

e. YUPITER

 Planet terbesar dalam Tata Surya ( 142.800 km, 11X Bumi)  Revolusi: 11,86 tahun, rotasi 10-15 jam

 Inti kecil dari silikon dan besi diselubungi hidrogen dalam bentuk metalik

karena tekanan yang sangat tinggi

 Misi Voyager: Jupiter mempunyai sabuk (ring) yang terbentuk dari debu dan

partikel batuan.

 Mempunyai 16 satelit yang berada dalam 4 kelompok

- 4 satelit terdekat: Amalthea, Metis, Adrastea dan Thebe

- 4 satelit Galileans: Satelit-satelit berukuran besar: Io, Europa, Ganymede, dan Callisto

- 4 Satelit di sebelah luar Galileans: Leda, Himalia, Lysithea, dan Elara - 4 satelit terluar: Ananke, Carme, Pasiphae, dan Sinope

 Dari bumi tampak sebagai planet yang bersinar (paling bersinar setelah Venus)

f. SATURNUS

 Planet kedua terbesar setelah Yupiter ( 120.000 km)

 Planet yang teringan (with a density less than water - it would float!)  Planet terindah dalam pandangan karena memiliki gelang-gelang yang

menakjubkan

 Revolusi: 29,5 tahun, rotasi: 10 jam 14 menit

Mempunyai 21 satelit: Mimas (terdalam), Enceladus, Tethys (hanya terdiri dari es), Dione, Rhea, Titan (terbesar, terbesar kedua setelah Ganymede dalam Tata Surya), Hyperion, Iapetus, Phoebe (terkecil).

g. URANUS

 Garis tengah 51.520 km

 Berdasarkan misi Voyager (1986): terdapat 15 satelit

5 satelit terluar terbentuk dari batuan dan es, berwarna abu-abu gelap: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, dan Oberon

h. NEPTUNUS

 Johann Galle meramalkan posisinya (1846)  Berdiameter 49.500 km

 Revolusi: 164,8 tahun, rotasi: 16 jam 3 menit

 Mempunyai 8 satelit: Triton dan Nereid serta 6 satelit lainnya yang ditemukan

oleh misi Voyager II (1989).

i. PLUTO

 Planet terjauh dari matahari dengan orbit yang sangat eksentrik  Berukuran garis tengah 5.900 km

 Revolusi: 248 tahun, rotasi: 6,4 hari

 Mempunyai satu satelit: Charon (James Christy, 1978)

3. ASTEROID

 Asteroid: planet-planet kecil berada di lintasan antara kelompok planet dalam

dan planet luar (antara Mars dn Yupiter).

 Bervariasi antara tipe karbon dan tipe silikon (carbonaceous and siliceus type).  Ceres adalah asteroid terbesar yang telah diketahui ( 1000 km). Chiron adalah

asteroid asing yang mengorbit di antara Saturnus dan Uranus.

4. KOMET

 "Bintang berekor"

 Mengelilingi matahari dengan orbit eliptikal

 Periode orbit bisa sangat lama dan sangat jauh dari Tata Surya  Tidak memiliki cahaya sendiri

 Komet mempunyai inti yang mengandung air beku, methan, karbondioksida,

partikel batuan, dikelilingi debu dan gas.

 Diberi nama berdasarkan penemunya:

 Komet Halley (Edmud Halley) yang muncul kedalam Tata Surya setiap 74-78

tahun (terakhir tampak pada 1986)

 Komet Kohoutek (Lubos Kohoutek), muncul tahun 1975, diperkirakan akan

5. METEOR

 Benda langit yang sangat kecil, bergerak mengelilingi matahari seperti planet.  Ketika melintas terlalu dekat ke Bumi dan memasuki lapisan atmosfer akan

terlihat berbentuk jalur cahaya

 Hujan meteor sering terlihat berkala di Bumi, yang terkenal adalah hujan Perseid

yang menerangi langit malam pada setiap 27 Juli dan 17 Agustus

 Meteor dapat muncul sebagai individu dan tidak terduga atau berkelompok dan

muncul setiap tahun atau setiap beberapa tahun sekali.

 Bergerak dalam jalur tertentu, maka muncul dari titik yang sama di langit:

- Perseid dari Perseus

- Lyrid (muncul April) dari Lyra