Modul Astro

MODUL OLIMPIADE ASTRONOMI

OLEH:

WIJI LESTARI, S.Si

TIM OLIMPIADE ASTRONOMI

SMA NEGERI 3 SEMARANG

Modul Olimpiade Astronomi - TATA SURYA

Wiji Lestari Panjidang

1. PENGERTIAN UMUM

Tata Surya adalah susunan Matahari dan benda-banda langit yang beredar mengitarinya.

Sebelumnya ada teori Geosentris (Claudius Ptolomeus) yang menyatakan bahwa Bumi pusat Tata Surya. Teori Heliosentris (Nicolas Copernicus) menyatakan bahwa Matahari pusat Tata Surya. Teori asal-usul Tata Surya dapat diterima jika dapat menjelaskan hal-hal berikut:

(1). Seluruh planet berevolusi mengitari Matahari dengan arah yang sama dan orbit elips. (2). Semua planet berotasi dalam arah yang sama (retrograde), kecuali Venus dan Uranus. (3). Eksentrisitas orbit-orbit planet hamper nol.

(4). Momentum sudut Tata surya terjonsentrasi pada planet-planet.

(5). Satelit-satelit planet sebagian besar berevolusi dalam arah yang sama dengan arah rotasi planet induknya.

Teori asal-usul Tata Surya:

a. Teori Kabut/ Nebula (Immanuel Kant- Simon de Laplace)

Tata Surya terbentuk dari bola kabut gas bersuhu sangat tinggi dengan rotasi sangat cepat, dan akhirnya memadat membentuk Matahari dan anggota Tata surya yang lain.

b. Teori Planetesimal (T.C Chamberlin – F.R Moulton)

Pada suatu waktu ada Bintang mendekati Matahari, karena gaya gravitasi sebagian bahan dari Matahari tertarik kea rah Bintang. Ketika Bintang menjauh bahan Matahari tersebut ada yang jatuh ke Matahari dan sebagian terhambur menjadi planetesimal dan akhirnya terbentuklah planet-planet dan anggota Tata surya yang lain.

c. Teori Bintang Kembar

Ada dua bintang kembar, yang satu meledak menjadi planet dan anggota Tata Surya yang lain, Bintang yang satu jadi Matahari.

d. Teori Pasang Surut (Sir James jeans- Harold Jeffreys)

Suatu ketika di dekat matahari lewat suatu bintang sehingga terjadilah pasang naik pada permukaan Matahari and bintang karena gravitasi. Ketika Bintang menjauh massa Matahari yang lepas membentuk cerutu , kemudian terputus –putus dan terbentuklah planet-planet. e. Teori Protoplanet/Awan Debu (C.F Van Weizaker – G. Kuiper)

Tata surya terbentuk dari gumpalan awan gas dan debu yang mengalami pemampatan, membentuk gumpalan bola, memipih menyerupai cakram tebal ditengah dan tipis di tepi, bagian tetap berpijar membentuk Matahari bagian tepi menjadi planet –planet dan anggota Tata Surya yang lain.

2. PLANET-PLANET

Menurut resolusi IAU ( International Astronomical Union) pada 24 Agustus 2006 di Praha Cekoslovakia, Planet adalah benda langit yang:

a. Mengorbit mengelilingi Matahari

b. Mempunyai massa yang cukup besar sehingga gaya gravitasinya mampu mempertahankan bentuknya hamper bulat. (massa lebih dari 5. 1020 kg dan diameter lebih dari 800 km) c. Orbitnya harus bersih tiding tumpang tindih/overlap atau memotong orbit planet lain. Contoh Planet : Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus Planet kerdil (Dwarf Planets) adalah benda langit yang :

a. Mengelilingi Matahari

b. Mempunyai massa yang cukup besar sehingga gaya gravitasinya bisa mempertahanjkan bentuknya yang hamper bulat.

c. Orbitnya memotong benda tata surya lain. d. Bukan satelit dari sebuah planet.

Contoh planet kerdil : Pluto, Sedna, Ceres, Xena, dan Objek Sabuk kuiper lainnya.

2.2 Pengelompokan Planet

 Planet –planet dikelompokan dengan Bumi sebagai pembatas Planet Inferior : Merkurius, Venus

Planet Superior : Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus

 Planet-planet dikelompokan dengan Asteroid sebagai pemabatas Planet dalam / Iner Planets : Merkurius, Venus, Bumi, Mars Planet Luar/ Outer Planets : Yupiter, Saturnus,Uranus, Neptunus.

 Planet-planet dikelompokan berdasarkan ukuran dan komposisi bahan penyusunnya. Planet Terrestrial / planet Kebumian : Merkurius, Venus, Bumi, Mars.

2.3 Gerakan Planet

 Perihelium : jarak terdekat planet dengan Matahari Aphelium : jarak terjauh planet dengan Matahari

 Oposisi adalah kedudukan planet dan Matahari ditinjau dari Bumi membentuk sudut 180 0

 Konjungsi adalah Kedudukan planet dan Matahari jika ditinjau dari Bumi membentuk sudut 00

 Elongasi;

o Untuk planet superior elongasi maksimu 1800

dan minimum 00.

o Untuk planet inferior , maksimum jika garis hubung planet – Matahari tegak lurus garis hubung planet – Bumi.

 Hukum Titius Bode

Deret Titius Bode : 0,3,6,12, 24,48, 96, 192, 384, 768 Jarak Titius Bode suatu planet = (Nilai deret + 4) : 10 Contoh :jarak Mars = (12 + 4) : 10 = 1,6 SA

Catatan : deret setelah Mars (24) dipakai untuk Asteroid.

 Planet mampu mengikat lapisan atmosfer selamanya apabila : 𝐺.𝑀 𝑅 > 54.𝑘.𝑇 𝑚 R = jari-jari planet (m) M = massa planet (kg) k = tetapan Boltzman = 1,38 x 10-23 J/K m = massa 1 mol molekul atmosfer

 Suhu dan Albedo Planet

Suhu planet diperoleh dari pancaran sinar Matahari : 𝑇4 = 1−𝐴 .𝐸𝑏

4𝜌𝜍 𝑑2 T = suhu (K)

Eb = 1,37. 106 erg/s.cm2

d = jarak planet – Matahari (SA)  = 5,67. 10-5 erg/(s.cm2.K4) A = albedo planet

Albedo adalah nilai perbandingan antara intensitas energy Matahari yang dipantulkan planet dengan intensitas energy Matahari yang diterima planet.

Contoh : Planet B memantulakan 48 % cahaya dari Matahari, maka albedo Planet B adalah 0.48.

 Hukum Keppler a. Hukum I

Semua planet bereda mengelilingi Matahari dengan orbit berbentuk elips. Matahari terletak pada salah satu focus elips.

A = a (1 + e) A = aphelium

P = a(1- e) P = perihelium

a =setengah sumbu mayor elips e = eksentrisitas elips

b. Hukum II

Garis hubung planet dengan Matahari membentuk luas yang sama pada interval waktu yang sama.

𝜋.𝑎.𝑏 ∆𝑡 =

𝜋.𝑎2. 1−𝑒2

∆𝑡 = konstan a = sumbu mayor b = sumbu minor e = eksentrisitas t = interval waktu c. Hukum III

Perbandingan kuadrat periode terhadap pangkat tiga jarak planet ke Matahari adalah sama untuk semua planet.

𝑇2

𝑅3= 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛 T = periode planet

R = jarak planet – Matahari

2.4 Karakteristik Planet-Planet

 Merkurius

Merkurius hanya bias dilihat sebelum Matahari terbit dan sesudah Matahari terbenam. Periode rotasinya 59 hari. Suhu permukaan yang disiNARI Matahari 4270C dan bagian yang

tidak disinari -1730C. Merkurius mempunyai medan magnet yang lemah , bagian dalamnya mirip Bumi yang intinya mengandung banyak logam paduan besi dan lapisan tipis (silikat). Albedo Merkurius 0,06.

 Venus

Venus juga disebut bintang Fajar dan bintang Senja. Jarak rata-rata planet Venus ke Matahari adalah 108 juta km.Eksentrisitas orbitnya 0,007. Kandungan dan komposisinya mirip Bumi. Venus berotasi dengan periode 243 hari, tetapi dalam arah yang berlawanan dengan arah otasi planet-planet lain (retrograde). Venus mengorbit Matahari dalam waktu 224,7 hari. Suhu di permukaan Venus 4800 C karena adanya efek rumah kaca. Albedo Venus 0,76.

 Bumi

Bumi mengorbit Matahari dengan jarak rata-rata 149.500.000 km ( 1 SA ). Bumi berevolusi selama 1 tahun (365 ¼ hari) dan berotasi selama 1 hari (24 jam). Ekuator Bumi miring 23027’, kemiringan ini menyebabkan adanya 4 musim. Dalam berotasi Bumi mengalami presisi.Bumi terdiri dari beberapa lapisan yaitu : Lapisan kerak Bumi, Lapisan selubung padat, Lapisan inti luar, Lapisan Inti dalam. Suhu di intinya mencapai 5.0000 Cyang dari peluruhan zat-zat radioaktif.

 Mars

Mars mempunyai medan magnet lemah, inti Mars mengandung campuran besi dan besi sulfide. Atmosfer Mars sangat tipis. Albedo Mars 0,15. Satelit Mars : Phobos dan Demos.

 Jupiter

Jupiter merupakan planet Jovian / planet besar maka massa jenisnya lebih kecil jika dibandingkan planet terrestrial. Jupiter disusun oleh Hidrogen dan Helium dalam fase cair ataupun gas. Jupiter sering tampak cerah karena : 1. Ukurannya besar 2. Albedonya 0,70. Jupiter mengorbit Matahari pada jarak 778 juta km. Jupiter berotasi dalam waktu 10 jam. Satelit-satelit Jupiter : Ganymede, Callisto, Io, Europa, dll. Cincin Jupiter lebarnya 6.000 km dan tebalnya beberapa puluh km, terdiri dari partikel-partikel yang kecil sehingga mudah dihancurkan oleh radiasi Jupiter.

 Saturnus

Saturnus mempunyai suatu daerah hydrogen cair yang luas dan suatu daerah hydrogen metalik cair yang lebih kecil. Atmosfernya tebal. Kala rotasinya 10m jam . Saturnus memiliki cincin , ada 2 hipotesi pertama cincin berasal dari satelit yang berjarak dekat (kurang dari 1,5 jari-jari planet) sedang yang keDione, Mimas, Enceladus, Tethys, dll.

 Uranus

Massa jenis Uranus rendah, menunjukkan bahwa Uranus mengandung unsure-unsur yang ringan. Uranus mengandung hydrogen, helium, bahan es(air, metana, amoniak) , silikat dan besi.Kala revolusinya 84 tahun, sudut antara bidang orbit dan sumbu rotasinya 80. Satelit-satelit Uranus : Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, Oberon , dll.

Unsur utama pembentuknya yaitu hydrogen dan helium dan sejumlah kecil metana. Albedo Neptunus adalah 0,84. Neptunus mempunyai cicncin walaupun tidak sempurna. Satelit Neptunus : Triton, Nereid, dll.

3. ANGGOTA TATA SURYA LAIN

a. Komet

Komet adalah benda antar planet yang terdiri dari es sangat padat , dan ketika mendekati Matahari mengeluarkan gas berbentuk kepala yang bercahaya dan semburan yang terlihat seperti ekor.

Bagian-bagian komet adalah : inti, koma, awan hydrogen dan ekor.

Ketika komet mendekati Matahari maka bahan – bahan koma dan ekor tumbuh bertamabah besar , karaena :

1. Angin Matahari

2. Tekanan radiasi oleh energy Matahari Ekor komet dapat tampak , karena :

1. Gas-gas dan debu memantulkan cahaya

2. Gas-gas dan debu menyerap sinar Ultraviolet dan dan memancarkannya sebagai cahaya tampak.

Bahan – bahan penyusun komet adalah : uap air, karbon monoksida dan gas-gas lain. Contoh : komet Halley

b. Asteroid

Asteroid atau planetoid adalah benda-benda angakasa kecil yang terdapat dalam daerah antara Mars dan yupiter.

Asteroid memiliki garis tengah yang lebih kecil dari 1000 m. Asal mula Asteroid , ada beberapa pendapat :

1. Berasal dari pecahan planet tua yang hancur

2. Tercipta dalam waktu dan bahan yang sama dengan planet 3. Berasal dari benturan benda – banda langut yang lebih besar.

Material penuyusun asteroid : Silikat besi-magnesium, silikat, logam sempurna, da lan-lain. c. Meteoroid, Meteor, dan meteorit

Meteoroid adalah anggota tata surya yamg kemungkinan bersal dari komet dan pecahan asteroid dan mengelilingi Matahari di ruang antar planet.

Meteor adalah Meteroroid yang sampai di atmosfir Bumi dan bergesekan dengan atmosfer bumi mengakibatkan panas dan timbul pijar.

Meteorit adalah meteoroid yang jatuh ke Bumi. Meteorit dikelompokkan menjadi 3 yaitu :

1. Meteoritbatuan 2. Meteorit besi 3. Meteorit batu-besi d. Satelit

Satelit adalah benda angkasa yang mengitari atau mengiringi planet. Contoh : Bulan, Phobos, Io , dan lain-lain.

BUMI, BULAN DAN MATAHARI

I.

BUMI

 Planet tempat kita hidup

 Bahan Batu Karang [permukaannya ada air]  Berbentuk Bola

 Diameter 12,700 km

 Massa Bumi kira-kira 6,0 x 1024

kg  Massa jenis Bumi kira-kira 5.500 kg/m3

 Perlu waktu 17 hari bila berkeliling dengan mobil berkecepatan 100 km/jam  Bila berkeliling Bumi dengan kecepatan cahaya perlu waktu 0.13 detik

Rotasi Bumi

 Rotasi Bumi adalah perputaran Bumi pada porosnya.

 Bukti adanya rotasi Bumi adalah percobaan bandul Foucault.

 Kala rotasi Bumi yaitu waktu untuk sekali berotasi selama 23 jam 56 menit 4,09 detik.

 Akibat-akibat rotasi Bumi:

o Peredaran semu harian benda langit o Pergantian siang dan malam

o Perbedaan waktu

o Perbedaan percepatan gravitasi di permukaan Bumi o Pembelokan arah angin

Revolusi Bumi

 Revolusi Bumi adalah peredaran Bumi mengelilingi Matahari selama 365 hari 6 jam 9 menit 10 detik.

 Bidang orbit Bumi mengelilingi Matahari disebut ekliptika.

 Revolusi Bumi berarah negative, artinya kalau dilihat dari kutub utara berlawanan arah dengan putaran jarum jam dinamakan progade.

 Bukti bahwa Bumi berevolusi: o Paralaks bintang o Aberasi cahaya bintang

 Akibat-akibat revolusi Bumi : o Gerak semu Matahari

o Perubahan lamanya siang dan malam o Pergantian musim

o Terlihat rasi bintang yang berbeda dari bulan ke bulan

Gerak Presisi Bumi

 Adalah goyahnya poros Bumi ketika berotasi atau rotasi perlahan poros Bumi searah jarum jam terhadap vertical.

 Periode presisi Bumi adalah 25.800 tahun.

 Akibat gerak presisi Bumi

o Tahun tropic lebih pendek 20 menit dari tahun siderik

o Bintang Polaris, bintang yang berada di kutub utara dapat berubah-ubah.

II.

BULAN

Bulan Sebagai satelit Bumi

 Manusia mendarat pertama kali di Bulan pada tanggal 20 Juli 1969.

 Apollo 11 menempatkan retroreflektor di permukaan Bulan. Retoreflektor adalah sebuah pemantul cahaya yang didesain agar dapat memantulkan sinar dari Bumi kembali lagi ke Bumi.

 Jarak Bumi - Bulan (d) dapat dihitung dengan rumus:

𝒅 =

𝒄 𝒙 ∆𝒕

𝟐 ; c = 3 x 10

8

m/s dan t = selag waktu dari Bumi kembali ke Bumi

 Rupa Bulan dibagi 5 kelompok : 1. Laut atau maria

2. Pegunungan 3. Kawah 4. Sinar Bulan 5. Lemabah

 Bulan tidak memiliki atmosfer sehingga :

 Suhu di permukaan Bulan dapat berubah dengan cepat  Bunyi tidak dapat merambat di Bulan

 Langit di Bulan tampak kelam , tidak biru seperti di Bumi  Tidak ada siklus air

Gerakan Bulan

 Rotasi, gerakan Bulan mengitari porosnya sendiri  Revolusi, gerakan Bulan mengitari bumi

 Bersama-sama Bumi mengitari Matahari

 Periode rotasi Bulan samadengan periode revolusinya, sehinggga muka Bulan yang menghadap ke Bumi selalu sama

 Periode siderik Bulan 27 1/3 hari  Periode sinodiknya 29 ½ hari

 Dalam berevolusi terhadap bentuk orbitnya ellips. Jarak terjauh apogee dan jarak terdekat perigee.

Diameter Sudut Matahari dan Bulan

 Diameter linier bola gas Matahari, D(mth)  1 400 000 km (tepatnya 2 x 6.96 x 100 000 km = 1 392 000 km)

 Diameter linier bola karang Bulan, D(bln)  3 500 km (tepatnya 2 x 1.738 x 1000 km = 3476 km).

Bila d(mth) dan d(bln) masing-masing adalah jarak Bumi-Matahari dan jarak Bumi-Bulan diameter sudut Matahari = [{D(mth)/d(mth) } x 206265]

 diameter sudut Bulan [{D(mth)/d(mth) } x 206265]. Diameter sudut Matahari dan Bulan hampir sama, karena:

 Eksentriset orbit Bulan 0.05490, inklinasinya 5°.1

 Radius Bulan 1 738 km (sedikit lebih besar dari radius Pluto 1 700 km) = 0.273 radius Bumi.

 Radius Bumi 6378 km.

 Secara umum, walaupun radius Matahari = 6.96 x 100 000 km, relatif sangat besar kira-kira 400 kali radius Bulan.

 Bumi- Matahari sangat jauh, 400 kali lebih jauh dibanding dengan jarak Bumi-Bulan.

Diameter sudut Bulan dan Matahari hampir sama di langit, yaitu kira-kira 0°.5. Fase Bulan

Leaflet COPUS RAS, 1996

 Bulan baru (new Moon) adalah kedudukan Matahari, Bumi dan bulan pada satu

garis lurus dan Bulan berada diantara Matahari dan Bumi (aspek konjungsi). Bulan tidak kelihatan dari Bumi.

 Bulan sabit (crescent) separo bagian Bulan yang menghadap Bumi hanya

seperempat bagian yang terkena sinar Matahari . Ada 2 tipe bulan sabit yaitu waxing crescent (awal) dan waning crescent (akhir).

 Perbani (quarter) jika garis hubung Bumi – Bulan tegak lurus garis hubung Bumi –

terkena sinar matahari . Ada 2 tipe yaitu Perbani awal(first quarter) dan perbani akhir (last quarter).

 Bulan Benjol (Gibbous) adalah ketika separo Bulan yang menghadap Bumi kira-kira

¾ bagian terkena sinar Matahari.

 Bulan Purnama (full Moon) adalah kedudukan ketika Bumi berada di antara Bulan

dan Matahari (aspek oposisisi). Separo bagian Bulan yang menghadap Bumi semua terkena sinar matahari akibatnya bulan Nampak bulat utuh.

 Urutan faseBulan : Bulan baru – sabit(waxing crescent) – perbani awal – benjol – purnama – benjol – perbani akhir – sabit (waning crescent) – Bulan baru lagi.

 Bumi berotasi ke arah timur, Bulan juga beredar mengelilingi Bumi ke arah timur, bila dilihat dari arah kutub langit utara (arah rotasi berlawanan dengan putaran arah jarum jam=prograde), penampakan fasa Bulan pada kedudukan Bulan (tengah malam), Bulan purnama seperti gambar di atas.

 Stephenson and Baolin (1991) mengkaji selang waktu siklus sinodik Bulan selama 5000 tahun, dari 1000 SM hingga tahun 4000 M, dan mendapatkan siklus terpendek adalah 29.2679 hari dan siklus terpanjang adalah 29.8376 hari. Siklus sinodik Bulan rata-rata yang diadopsi adalah 29.530589 hari.

III.

MATAHARI

 Matahari adalah bola gas raksasa yang memancarkan cahaya sendiri. Matahari merupakan bintang terdekat dengan Bumi.

 Jarak Matahari dengan Bumi kira-kira 149.600.000 km sama dengan 1 SA (satuan astronomi) atau 1 AU (astronomical Unit).

 Dengan mengamati spectrum Matahari dapat ditentukan struktur, unsure-unsur penyusun dan suhu permukaan Matahari.

 Spectrum Matahari diamati oleh fraunhofer, didapatkan banyak garis gelap dengan latar belakang terang (garis – garis Fraunhofer)

 Spektrum Matahari merupakan spectrum absorbs yang dihasilkan ketika cahaya dari suatu benda panas melalui sesuatu yang dingin

 Suhu permukaan Matahari diperkirakan 5000 K. suhu di pusat lebih panas bias mencapai 15 juta Kelvin.

 Unsur –unsur penyusun Matahari 76,4% hydrogen, 21,8 % helium, 2 % unsure-unsur lain.

 Energi Matahari berasal dari reaksi fusi yang terjadi di dalam inti Matahari. Tekanan dan panas dalam inti menyebabkan terjadinya fusi inti-inti hydrogen (_𝟏𝟏

𝑯

) menjadi

inti helium (_𝟐𝟒

𝑯

𝒆)

.

Susunan matahari

 Inti Matahari, adalah bagian dalam Matahari yang merupaan pusat matahari. Energi

merambat ke permukaan dengan radiasi dan konveksi.

 Fotosfer, Lapisan Matahari yang dapat kita lihat atau lapisan cahaya. Fotosfer

menyerupai piringan emas yang terang. Suhunya sekitar 6000 K.pada lapisan ini terbentuk spectrum kontinu Matahari.

 Kromosfer, lapisan yang berada di atas fotosfer disebut atmosfer Matahari. Suhunya

10.000 k. kromosfer hanya tampak pada saat gerhana matahari total(seperti cincin kecil dengan nyala merah kuat). Pada lapisan ini terjadi spectrum serap garis.

 Korona, lapisan atmosfer sebelah luar (di atas kromosfer). Suhunya kira-kira 2 juta

Kelvin. Korona dapat kelihatan pada gerhana Matahari total atau menggunakan teleskop khusus yaitu koronagraf (coronagraph).

 Kromosfer dan korona tidak dapat terlihat dari Bumi karena intensitas sinar yang dipancarkan tidak sekuat fotosfer selain itu juga efek atmosfer Bumi.

 Korona lebih panas karena pemaksaan perpindahan kalor secara konveksi dalam fotosfer dan kromosfer memanaskan secara intensif gas yang sangat tipis dalam korona.

Kegiatan di Permukaan matahari

 Bintik matahari atau noda hitam (sunspot), tampak gelap karena suhunya lebih rendah dari fotosfer. Bintik Matahari ditimbulkan oleh perubahan medan magnetic di matahari.Bintik Matahari dapat tunggal atu berkelompok.

 Gumpalan Matahari (granulasi),merupakan gas fotosfer yang karena panas bergerak secara hebat terus- menerus.

 Fakula, merupakan derah panas yang menyala. Merupakan sekumpulan gas yang amat besar dan mempunyai suhu lebih panas dibandingkan dengan permukaan Matahari.

Di Kromosfer

 Prominensa (Protuberans atau lidah api Matahari), terjadi di kromosfer. Prominensa merupakan gas panas yang tersembur dengan dahsyat dari kromosfer.Prominensa dapat diamati saat gerhana atau menggunakan koronagraf.

 Spikula, pancaran gas yang jauh lebih kecil di kromosfer. Spikula mungkin terjadi akibat gerakan cepat dari gas kromosfer yang panas.

 Flare, adalah kilatan suatu kilatan cahaya yang berlangsung sangat cepat dan terjadi di kromosfer.

Angin Matahari (solar wind)

 Merupakan aliran partikel – partikel bermuatan listrik (proton, electron, dan inti helium) yang meninggalkan matahari melewati korona kea rah dan sekeliling Bumi.

 Partikel angin matahari banyak yang terperangkap oleh medan magnet Bumi, yang kemudian menjadi bagian dalam sabuk radiasi, yang terkenal dengan sabuk Van Allen.

 Ketika partikel angin Matahari melintasi medan magnet Bumi , partikel tersebut sebagian besar dibelokkan untuk bergerak mengitari Bumi, meninggalkan jejak lintasan menyerupai komet di sekitar Bumi yang disebut Magnetosphere.

 Ketika part ikel-partikel menabrak atmosfer atas, mengionisasi atom dan ion dalam atmosfer sehingga terbentuk lapisan ionosfer yang memungkinkan berkomunikasi pada jarak yang cukup jauh di Bumi dan melindungi Bumi dari sinar ultraviolet.

 Partikel – partikel ini juga mengeksitasi atom-atom dan molekul-molekul lainnya ke tingkat energy lebih tinggi. Ketika atom-atom dan molekul-molekul kembali ke keadaan dasarnya memancarkan radiasinya panjang gelombang cahaya tampak yang menghasilkan Aurora. Di kutub utara disebut Aurora Borealis dan di kutub selatan Aurora Australis.

 Pemancaran partikel-partikel sangat meningkat selama berlangsungnya bintik Matahari. Pancaran partikel dapat menimbulkan induksi magnetic yang kuat(menyebabkan sabuk Van Allen sangat radioaktif) dan dapat menganggu komunikasi radio di Bumi. Gejala ini disebut Badai Magnetik.

Evolusi Matahari

 Sebelum Matahari mati, Matahari akan berubah menjadi Bintang merah yang besar sekali (red Giant) lalu mendingin. Matinya matahari mengakhiri kehidupan di Tata surya.

IV.

GERHANA

Gerhana Bulan

 Gerhana Bulan terjadi pada waktu Bulan beroposisi (Bulan purnama) dan Bulan terletak pada simpul.

 Gerhana Bulan dapat berlangsung 6 jam, tetapi gerhana Bulan total paling lama 1 jam 45 menit.

 Dalam setahun bias terjadi gerhana Bulan sampai 3 kali, tetapi setahun bisa juga tidak terjadi gerhana.

 Periode gerhana di suatu tempat adalah 18,6 tahun atau hampir 19 tahun.

Gambar. Gerhana Bulan

Sun Earth 1 2 3 4 5 6 7 Moon

Macam-macam Gerhana Bulan

 Gerhana Bulan Penumbra(2 dan 6), selama gerhana berlangsung, Bulan hanya

berada pada kawasan Penumbra Bumi, bagian Bulan yang berada di kawasan ini akan menyaksikan gerhana Matahari Sebagian, sebagian bundaran Matahari tertutup oleh sebagian bundaran Bumi

 Gerhana Bulan Sebagian(3 dan 5), selama gerhana Bulan berlangsung, hanya

sebagian bundaran Bulan memasuki kawasan Umbra Bumi

 Gerhana Bulan Tota(4), selama gerhana Bulan berlangsung, terjadi fenomena seluruh Bulan memasuki kawasan Umbra Bumi

Gerhana Bulan Penumbra

Gerhana Bulan total Gerhana matahari

 Gerhana Matahari terjadi saat Bulan berkonjungsi (Bulan baru) tepat pada simpul atau setidak-tidaknya dekat dengan simpul, dan terjadi siang hari.

Macam – macam Gerhana Matahari

 Gerhana Matahari Total(1), seluruh bundaran Matahari di langit tertutup oleh

bundaran Bulan, diameter sudut Bulan lebih besar dibanding dengan diameter sudut Matahari.

 Gerhana Matahari Cincin, bundaran Bulan berada di dalam bundaran Matahari,

karena diameter sudut Bulan lebih kecil dibanding dengan diameter sudut Matahari. Gerhana ini terjadi jika Bulan di apogee.

 Gerhana Matahari Sebagian(2 dan 3), sebagian bundaran Bulan menutupi sebagian

bundaran Matahari. Sun Eart h Moon 1 2 3

Gerhana Matahari Total Gerhana Matahari Sebagian

Gerhana Matahari Cincin

 Musim gerhana berlangsung bila kedudukan Matahari di langit berdekatan dengan salah satu titik simpul orbit Bulan mengelilingi Bumi terhadap ekliptika. Titik simpul orbit Bulan mengelilingi Bumi terhadap ekliptika berpindah secara sistematik dengan periode sekitar 19 tahun, yaitu :

365.2422/ (365.2422 – 346.6) = 19.59 tahun.

Oleh karena itu musim gerhana dapat berlalu pada bulan Januari hingga bulan Desember, atau dari bulan Muharram hingga bulan Dzulhijjah.

V.

SISTEM KALENDER

Kalender Surya

 Period kalender Surya menggunakan satu tahun tropic.

 Satu tahun tropic adalah period peredaran semu tahunan Matahari dari titik Aries sampai titik itu lagi. Satu tahun tropic adalah 365 hari 5 jam 48 menit 46 detik.

 Satu tahun tropic lebih pendek dari satu tahun siderik karena Matahari menjalani peredaran semu tahunan pada ekliptika dengan arah negative , sedangkan titk Aries menjalani peredaran di ekliptika pada arah positif.

 Julius Caesar pada tahun 47 SM menetapkan bahwa 1 tahun = 365 hari, Sisa semperempat hari menjadi 1 hari etelah 4 tahun, disebut tahun kabisat.

 Satu tahun kalender Julian adalah 365 hari 6 jam, sedang satu tahun kalender Matahari adalah 365 hari 5 jam 48 menit 46 detik. Selisih wktu dalam satu tahun = 11 menit 14 detik.

 Paus Gregorius XIII pada tahun 1582 melakukan perbaikan dengan membatalkan 10 hari pada kalender Julian. Karena pada tanggal 4 Oktober 1582 diumumkan bahwa besoknya bukan tanggal 5 melainkan tanggal 15 Oktober 1582.

 Sejak tanggal 15 oktober 1582 berlaku kalender Gregorian.

 Tahun kabisat adalah tahun yang habis dibagi empat dan hanya tahun abad yang habis dibagi 400.

Kalender Bulan

 Periode sinodik adalah lama peredaran dari Bulan baru sampai Bulan baru berikutnya, selama 29 ½ hari.

 Periode sinodik ini digunakan dalam perhitungan kalender Bulan(kalender komariyah), contohnya kalender Hijrah.

 Jumlah hari dalam sebulan dibuat berselang-seling 29 hari dan 30 hari.

 Lama satu tahun Komariyah adalah 12 x 29 ½ hari = 354 hari.

 Dalam 30 tahun Komariyah terbuang waktu 30 x 8 jam 48 menit 36 detik = 10 hari 22 jam 38 menit hampir 11 hari.

 Pada kalender Komariyah ditentukan 11 tahun kabisat dalam setiap period 30 tahun. Tahun biasa lamanya 354 hari dan tahun kabisat lamanya 355 hari.

VI. PASANG SURUT

 Gaya pasang surut adalah adalah perbedaan gaya pada sebuah titik di permukaan planet dengan gaya yang bekerja pada titik pusat planet.

 Gaya pasang surut Bulan terhadap Bumi :

 Aplikasi hokum Newton untuk titik A dan C

 Gaya Pasut di titik A’:

 Karena Bumi berotasi maka komponen gaya sejajar di B saling meniadakan dengan gaya gravitasi Bulan di titik C Karena Fb// = FC

 Gaya pasang surut di ekuator dua kali lebih besar dibanding dengan di daerah kutub. Gaya pasang surut di tempat lain akan mengikuti pertaksamaan FB< F < FA

 Pasang pengaruh Matahari hanya 5/11 kali pasang Bulan, tetapi pengaruh dari keduanya dapat menimbulkan air tinggi tertinggi atau air rendah terendah.

 Air tinggi tertinggi disebut bpasang spring (spring tides) terjadi pada saat Bulan purnama atau Bulan baru.

 Air rendah terendah atau disebut pasang perbani (neap tides) terjadi pada saat kuartir awal dan kuartir akhir.

 Pasang-surut(pasut) disuatu tempat tidak hanya bergantung pada posisi Bulan dan Matahari saja, tetapi dipengaruhi juga oleh keadaan geografi, arah angin, gesekan dengan 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 kuartier terakhir. Amplitudo gelombang air pasang cuma 2,5 meter (morte eau, neap tide, pasang purbani).

MODUL OLIMPIADE ASTRONOMI

BINTANG

Oleh : Wiji Lestari, S.Si

TIM OLIMPIADE ASTRONOMI SMA NEGERI 3 (TOASMAGA )

SEMARANG

BINTANG

Pengetahuan Dasar

 Bintang adalah benda-benda langit yang memancarkan cahaya sendiri. Dalam bahasa Inggris star, dalam bahasa latin Stella, dalam bahasa Jawa (Lintang, Kartika).

 Pada jaman dahulu orang sudah mengamati beberapa daerah konfigurasi Bintang atau konstelasi bintang

 Konstelasi adalah kumpulan bintang-bintang yang membentuk pola tertentu. Nama lain dari konstelasi : gugus dan Rasi. Contoh : Orion, Aries, Scorpio, Ursa Major, dan lain-lain.

 Zodiak adalah konstelasi bintang yang selalu dilewati planet-planet dan matahari. Ada 13 konstelasi yang dilewati Matahari dan planet-planet, seperti Aries, Sagitarius, Virgo, Ophiucus, dan lain-lain.

 Dalam suatu konstelasi bintang – bintang tidak berkaitan secara fisik maupun jaraknya. Fotometri Bintang

1. Pancaran Gelombang elektromagnetik

 Gelombang radio ( dari beberapa mm sampai 20 m)  Infra merah ( = 7500 angstrom sampai 1 mm)

 Cahaya tampak ( = 3800 angstrom sampai 7500 angstrom) Merah, jingga, kuning, hijau, bira, nila , ungu

 Gelombang ultraviolet  Sinar X

Tidak semua pancaran gelombang elektromagnetik sampai ke Bumi karena adanya atmosfer Bumi. Ada 2 yang bisa menembus atmosfer Bumi; gelombang radio (jendela radio) dan gelombang tampak (jendela optic).

2. Pancaran Benda hitam

 Setimbang termal(setimbang termodinamika) adalah keadaan dimana laju penyerapan energy samadengan laju pancaran energy.

 Hukum pergeseran Wien:

max. T = 0,2898;  = panjang gelombang (cm) dan T = suhu (K).

 Hukum Stefan – Boltzman : 𝐵 𝑇 =𝜍

𝜋𝑇 4

B(t) = energy total

 Jumlah energy yang dipancarkan oleh setiap cm2

permukaan benda per detik ke semua arah , yaitu :

F =  B (T) = T4

 Energi yang dipancarkan seluruh benda tersebut ke semua arqh per detik : L = 4  R2 F = 4  R2  T4

L = luminositas.

 Jumlah energy yang diterima pengamat yang berjarak d dari benda hitam per detik per cm2 adalah :

𝑬 = 𝑳

𝟒𝝅𝒅𝟐

E = fluks pancaran pada jarak d. 3. Jarak Bintang

 Jarak bintang-bintang yang dekat dapat dicari dengan paralaks trigonometri

 Elips paralaktik adalah lintasan elips pergeseran bintang di langit dalam 1 tahun .  Rumus paralaks (p) adalah :

𝐭𝐚𝐧 𝒑 = 𝒅𝒐 𝒅_∗

p = paralaks (rad/derajat) do = jarak Bumi – Matahari

𝑑_∗ = jarak Matahari – Bintang

 Jika p dinyatakan dalam detik busur : 𝑝 =206265𝑑𝑜

𝑑∗

𝑝 =206265 𝑑∗

 Apabila paralaks dinyatakan dalam detik busur dan jarak dinyatakan dalam pc, maka : 𝑝 = 1

𝑑_∗

4. Terang Bintang

 Hipparchus membagi bintang menjadi 6 kelompok berdasarkan terangnya. Bintang paling terang merupakan magnitude pertama dan yang paling lemah magnitude keenam.  Makin terang sebuah bintang maka semakin kecil magnitudonya.

1 2 3 4 5 6

 John Herschel mendapatkan bahwa kepekaan mata dalam menilai terang bintang bersifat logaritmik

 Bintang yang magnitudonya satu ternyata 100 kali lebih terang daripada bintang yang magnitudonya enam

 Berdasarkan kenyataan ini, Pogson pada tahun 1856 mendefinisikan skala satuan magnitudo secara lebih tegas

Tinjau dua bintang :

m1 = magnitudo bintang ke-1 m2 = magnitudo bintang ke-2

E1 = fluks pancaran bintang ke-1

E2 = fluks pancaran bintang ke-2 Skala Pogson didefinisikan sebagai : m1 – m2 = - 2,5 log (E1/E2)

 Dengan skala Pogson ini dapat ditunjukkan bahwa bintang bermagnitudo 1 adalah 100 kali lebih terang daripada bintang bermagnitudo 6.

 Secara umum rumus Pogson dapat ditulis :

 Untuk menyatakan luminositas atau kuat sebenarnya sebuah bintang, kita definisikan besaran magnitudo mutlak, yaitu magnitudo bintang yang diandaikan diamati dari jarak 10 pc.

M = - 2,5 log E’ + tetapan

 Hubungan antara magnitude relative dengan magnitude mutlak adalah :

m – M = -5 + 5 log d m – M = -5 – 5 log p

 Hubungan magnitude mutlak 2 bintang :

M1 – M2 = 2,5 log L1/L2

5. Sistem magnitude

 Magnitude visual(mv) adalah magnitude yang diukur berdasarkan kepekaan mata pada

daerah 5500 angstrom.

 Magnitudo fotografi (mfot) adalah magnitude yang diukur berdasarkan fotografi.

 Keduanya dapat dirumuskan :

mv = -2,5 log Ev + Cv

mfot = -2,5 log Efot + Cfot

 Magnitudo bolometric adalah magnitude yang diukur dalam seluruh panjang gelombang

mbol = -2,5 log E bol + Cbol

 Magnitudo mutlak bolometric

Mbol = -2,5 log E bol + Cbol

𝑀_𝑏𝑜𝑙 = −2,5 𝑙𝑜𝑔 𝐿

4𝜋(102₎+ 𝐶𝑏𝑜𝑙

Modulus jarak untuk magnitude bolometric adalah :

mbol – Mbol = -5 + 5 log d

 Magnitude mutlak bolometrik dapat dituliskan : 𝑀_𝑏𝑜𝑙 = 4,74 − 2,5 𝑙𝑜𝑔 𝐿

𝐿_𝑜

Modulus jarak untuk magnitude bolometric adalah :

mbol – Mbol = -5 + 5 log d

𝑚_𝑣− 𝑚_𝑏𝑜𝑙 = −2,5 𝑙𝑜𝑔 𝐸𝑣 𝐸_𝑏𝑜𝑙 + 𝐶

6. Diagram HR

 Diagram HR dikemukakan oleh Eijnar Hertzsprung (Denmark) dan Henry Norris Russel (Amerika).

 Diagram ini menunjukkan hubungan luminositas (atau besaran yang identik, seperti magnitude mutlak) dan temperature efektif (atau indeks warna ).

 Diagram HR :

 Sebagian besar bintang menempati suatu jalur dari kiri atas (bintang panas dengan luminositas tinggi) ke kanan bawah (bintang dingin dan luminositas rendah). Deret ini disebut deret utama (main sequence). Matahari berada di deret ini.

 Bintang Raksasa dan maharaksasa

 Jumlah bintang tidak sebanyak DU

 Luminositas sangat besar

 Kebanyakan bintang-bintang suhu rendah

 Ukuran jari-jari sangat besar  Bintang katai putih

 Terletak di bagian kiri bawah diagram HR

 Temperature tinggi

 Ukuran (jari-jari) kecil

 Diagram HR menunjukkan tahapan evolusi bintang

Spektrum Bintang

 Pada tahun 1665 Newton mengamati spectrum Matahari dengan suatu gelas prisma, cahaya Matahari yang putih treurai menjadi berbagai warna.

 Pada tahun 1804, W.H Wollaston melihat adanya garis gelap dalam spectrum Matahari.  Joseph Von Fraunhofer mengamati lebih teliti garis-garis gelap ini, kemudian terkenal

dengan garis Fraunhofer.

1. Pembentukan Spektrum

 Pada tahun 1859 Gustaf R. Kirchoff mengemukaka 3 hal tentang pembentukan spectrum :

1) Apabila suatu benda , cair atau gas bertekanan tinggi dipijarkan maka akan memancarkan spectrum kontinu.

2) Gas bertekanan rendah dipijarkan akan memancarkan energy pada warna atau panjang gelombang tertentu saja. Spektrum yang diperoleh berupa garis –garis terang yang disebut garis emisi atau pancaran.

3) Bila seberkas cahaya putih dengan spectrum kontinu dilewatkan melalui gas yang dingin dan renggang (bertekanan rendah), gas tersebut akan menyerap cahaya tadi pada warna atau panjang gelombang tertentu. Akan diperoleh spectrum kontinu dari cahaya putih diselang seling garis gelap yang disebut garis serapan atau garis absorbs.

 Pada tahun 1885, J. Balmer mendapatkan bahwa panjang gelombang garis mengikuti hokum : 1 𝜆 = 𝑅( 1 22− 1 𝑛2)

 adalah panjang gelombang, R adalah tetapan Rydberg = 109.678 cm-1 dan n adalah bilangan bulat  3.

 Setelah penemuan Balmer, ditemukan juga deret lain dari spectrum Hidrogen, yaitu :

 Deret Lyman di daerah ultraviolet

 Deret Paschen di daerah inframerah

 Deret Bracket di daerah inframerah

 Deret Pfund di daerah infra merah  Bentuk persamaan umumnya menjadi :

1 𝜆 = 𝑅( 1 𝑚2− 1 𝑛2)

Dengan n dan m bilangan bulat

Untuk m = 1 ditemukan deret Lyman  L = 1215 angstrom m = 2 ditemukan deret Balmer  H = 6563 angstrom m = 3 ditemukan deret Paschen  P = 8206 angstrom m = 4 ditemukan deret Bracket  B = 40520 angstrom

m = 5 ditemukan deret Pfund  L = 74598 angstrom

2. Pembentukan Spektrum Bintang

 Bintang memancarkan cahaya dengan spectrum kontinu

 Bagian bintang yang memancarkan spectrum kontinu disebut fotosfer.

 Fotosfer diselubungi atmosfer bintang yang merupakan gas dingin dan renggang  Dari atmosfer ini dihasilkan garis gelap atau garis absorbs.

3. Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum

 Dengan menganalisis spectrum bintang , dapat diketahui karakternya, seperti warna, ukuran, luminositas, sejarahnya, keanehannya, perbandingan dengan Matahari dan dengan bintang type lain.

 Alat pengurai cahaya yang biasa digunakan di teleskop adalah spektrograf.

 Pengelompokkan spectrum bintang pertama kali dilakukan oleh Angelo Sechhi (1863), dengan membagi menjadi 4 golongan berdasarkan kemiripan susunan garis spektrumnya.  Annie J. Cannon berhasil merngklasifikasikan 325.300 bintang dalam catalog Henry

Draper.

 Penggolongan spectrum bintang tersebut dibagi dalam kelas-kelas yaitu : O, B, A , F, G, K, M

 Kelas O, B, dan A disebut kelas awal  Kelas K dan M disebut kelas lanjut.

 Penggolongan ini didasarkan pada perbedaan temperature permukaan bintang .

Kelas Spektru

m

Contoh Bintang Warna Suhu Ciri Utama

O Alnitak, 10 Lacerta

Biru > 30.000K Garis absorbsi tampak sangat sedikit,helium, nitrogen, silikon terionisasi.Hidrogen tampak lemah

B Rigel, Spica Biru 11.000-30.000 K

Helium dan Hidrogen kuat. Silikon dan oksigen terionisasi

A Sirius, vega Biru 7.500-11.000 K

Hidrogen tampak sangat kuat, magnesium silikon, besi, kalsium terionisasi. Logam netral tampak lemah F Canopus, Proycon Biru keputih-putihan 6.000-7.500 K

G Matahari, Capella Putih, kekuning-kuningan 5000-6000 K

Kalsium sangat kuat, hidrogen lebih lemah, logam terionisasi. Pita molekul CH sangat kuat.

K Arcturus, Aldebaran Jingga kemerah-merahan 3500-5000 K

Logam netral kuat, hidrogen melemah, pita TiO mulai tampak

M Betelgeues, Antares

Merah 2500-3500 K

Pita TiO kuat, logam netral juga tampak

 Istilah logam adalah untuk unsure yang lebih berat dari Helium.

 Klasifikasi spectrum bintang di atas dapat dibagi lagi dalam beberapa subklas, yaitu : O0,

O1, O2, O3, …, O9, B0, B1, B2, B3, …, B9, dan sterusnya sampai M0, M1, M2, M3, …, M9.

4. Klasifikasi Bintang berdasarkan Luminositas

 Morgan dan Keenan membagi bintang dalam kelas luminositas, yaitu : Kelas Ia : bintang maharaksasa yang sangat terang

Kelas I b : bintang maharaksasa yang kurang terang Kelas II : bintang raksasa yang terang

Kelas III : bintang raksasa Kelas IV : bintang subraksasa

Kelas V : bintang deret utama

5. Efek Doppler

 Pada spectrum bintang pergeseran frekuensi/panjang gelombang dapat dihitung berdasarkan garis absorbsinya.

 Suatu sumber cahaya memancarkan cahaya pada panjang gelombang 0 , bergerak relative terhadap pengamat dengan komponen kecepatan radial vr . Akibat pergerakan

sumber cahaya , pengamat akan melihat perubahan panjang gelombang sebesar , yaitu : ∆ _𝟎 = 𝟏 +𝒗_𝒄𝒓 𝟏 −𝒗𝒓 𝒄 − 𝟏

c adalah kecepatan cahaya di ruang hampa, =  - 0 adalah pergeseran Doppler.

 Apabila vr << c, maka :

∆





_𝟎

=

𝒗

_𝒓

𝒄

6. Pelebaran Garis Spektrum  Ada 4 pelebaran garis :

1. Pelebaran alamiah, atom mempunyai tingkat energy yang diskret. Tingkat energy tersebut sebenarnya tidak tajam. Akibatnya garis spectrum yang dihasilkan oleh sekumpulan atom tidak tajam tetapi agal lebar.

2. Pelebaran Doppler, atom yang yang memberikan suatu garis spectrum tidak diam tetapi bergerak ke berbagai arah. Hal ini mengakibatkan pelebaran garis spectrum.

3. Pelebaran Tumbukan, tingkat enegi suatu atom dapat terganggu oleh adanya atom atau ion yang lewat di dekatnya atau menumbuknya. Akibatnya garis spektrumnya akan melebar.

4. Efek Zeeman, medan magnet menyebabkan suatu tingkat energy sebuah atom terpecah menjadi dua garis atau lebih.

 Keempat pelebaran garis tersebut disebabkan oleh pengaruh pada atom sendiri (pengaruh dalam) dan juga pengaruh luar :

1. Rotasi bintang

2. Pengembangan selubung (dari profil P-Cygni) 3. Turbulensi(di atmosfe bintang)

Evolusi Bintang

 Evolusi bintang adalah proses lahir, berkembang dan matinya sebuah bintang.

 Pembentukan bintang berawal dari awan gas hydrogen dan debu angkasa , yang disebut

Nebula.

 Lokasi bintang pada deret utama tergantung dari massa asalnya.

 Untuk M > 1,4 bintang akan menempati deret utama pada titik yang suhunya tinggi, yaitu bintang biru.

 Untuk M < 1,4 , yaitu bintang seukuran matahari akan menempati deret utama pada titik yang suhunya menengah, yaitu bintang katai kuning.

 Evolusi dari bintang biru adalah sebagai berikut :

 Massa bintang yang besar menghasilkan gaya gravitasi yang besar, sehingga menyebabkan bintang runtuh dan mendidih intinya. Terjadilah ledakan dahsyat yang membentuk

supernova.

 Crab Nebula adalah sisa dari supernova, yang dilihat di Bumi pada tahun 1054. Crab Nebula

tampak seperti sinar kabur dalam rasi Taurus.

 Bintang netron terjadi ketika gaya gravitasi dapat mengatasi tekanan electron , dan mendorong electron-elektron bergabung dengan proton –proton dalam inti membentuk netron-netron. Tekanan netron mengimbangi gaya gravitasi sehingga menghentikan pengerutan.

 Bintang netron dapat diidentifikasi karena menghasilkan pulsar , yaitu pancaran radio yang berdenyut hidup dan mati.

 Lubang hitam terjadi ketika pusat bintang mengalami keruntuhan gravitasi. Ini terjadi pada

bintang yang massa lebih besar dari 3 kali massa Matahari. Bintang semakin menjadi mampat sampai menjadi suatu titik massa yang kerapatannya tak berhingga disebut singularitas.

 Singularitas dikitari horizon peristiwa. Ruang antara singularitas dan horizon peristiwa disebut lubang hitam/black hole.

TATA KOORDINAT ASTRONOMI

I.

TATA KOORDINAT GEOGRAFIK

 Kutub: Kutub Utara dan Kutub Selatan

 Lingkaran besar: Khatulistiwa dan Lingkaran Bujur (Lingkaran lintang sejajar khatulistiwa bukan lingkaran besar; Semua lingkaran bujur adalah lingkran besar)

 Titik Acuan: Meridian Greenwich ((λ = 0o, φ = 51 LU)

 Permukaan bola Bumi yang ideal itu dinamakan permukaan rata-rata air laut sehingga permukaan Bumi ideal memiliki bidang datar yang tegak lurus terhadap garis vertikal lokal (yang merupakan arah ke pusat gravitasi Bumi). Bola Bumi dengan permukaan air laut rata-rata merupakan bentuk Geoid. Permukaan rata-rata air laut planit Bumi dipergunakan untuk menentukan acuan ketinggian sebuah tempat atau topografi. Misalnya kota Bandung mempunyai ketinggian 700 m dari atas permukaan air laut, lokasi Observatorium Bosscha berada pada ketinggian 1310 m dsb.

 Selain itu bentuk Bumi tidak berbentuk bola sempurna, melainkan berbentuk ellipsoid. Bagian arah kutub Bumi mengalami pepatan sehingga radius polar lebih kecil dibanding dengan radius ekuator planit Bumi. Pepatan Bumi p didefenisikan perbandingan antara radius kutub, b, terhadap radius ekuator Bumi, a. Harga p = (1 f) dan a yang

direkomendasi oleh komunitas IAU (International Astronomical Union) tahun 1976 harga oblateness (obl) f = 1/ (298.257) dan a = 6378.14 km atau b = 6356.755 km atau b/a = 0.99664719. Pengetahuan ini selanjutnya dapat dipergunakan untuk mengetahui hubungan sistem koordinat geografis dan system koordinat geosentrik.

 Tiap tempat di permukaan Bumi mempunyai posisi yang dinamakan dengan posisi lintang dan bujur geografis. Koordinat geografis suatu tempat di permukaan Bumi itu

dinyatakan dalam satuan sudut (derajat, menit busur dan detik busur) dan

dilambangkan g, untuk lintang geografis, dan g, bujur geografis. Titik kutub Utara dan titik kutub Selatan planit Bumi mempunyai posisi lintang geografis g-ku = +90 dan  g-ks = 90. Ekuator atau khatulistiwa mempunyai harga g-eq = 0.

 Bumi Berotasi 24 jam/hari atau 360o/hari o Ada pergantian siang dan malam

o Adanya pergerakan benda-benda langit secara umum dari Timur ke Barat. o Ada perbedaan jam di setiap tempat yang bujurnya berbeda.

o Ada konversi dari besaran waktu ke besaran sudut 1j = 15o 4m = 1o

1m = 15’ 4s = 1’ 1s = 15” 1s/15 = 1”

II.

TATA KOORDINAT HORIZON

 Titik-titik kutubnya adalah titik Zenith dan Nadir

 Lingkaran lintang terbesar adalah lingkaran horizon

 Pada lingkaran horizon ada 4 titik kardinal, Timur, Barat, Utara dan Selatan

 Lingkaran lintang lain sejajar dengan horizon.

 Lingkaran-lingkaran bujurnya adalah lingkaran vertikal yang melalui zenith dan nadir, tegak lurus terhadap lingkaran horizon

 Koordinat suatu bintang dalam tata koordinat horizon dinyatakan sebagai Azimut (~bujur) dan Tinggi (~lintang)

o Tinggi bintang (a) diukur pada lingkaran vertikal yang melalui bintang dari bintang sampai horizon

o Azimuth (W), jika bintang di sebelah timur meridian, azimuth diukur dari arah Utara, ke arah Timur sampai proyeksi bintang pada lingkaran horizon, jika bintang berada di sebelah barat meridian, pengukuran dilakukan dari Utara ke Barat

o Jarak zenith : z = 90°-a

III.

TATA KOORDINAT EKUATOR

 Di dalam tata koordinat horizon angka koordinat bintang selalu berubah karena bumi berotasi.

 Tata koordinat katulistiwa dibuat agar diperoleh koordinat bintang yang relatif tetap.  Titik-titik kutub: Kutub Langit Utara (KLU) dan Kutub Langit Selatan (KLS)

 KLU dan KLS adalah titik tembus perpanjangan sumbu rotasi bumi di bola langit  Tingginya KLU atau KLS sama dengan lintang geografis tempat pengamat berada  Lingkaran lintang terbesarnya adalah lingkaran Katulistiwa (Equator) Langit

 Lingkaran katulistiwa langit adalah perpotongan antara bidang katulistiwa bumi (yang diperluas) dan bola langit

S U Z N B T Lingkaran Horison

*

P K* A z im u t h z a

 Katulistiwa membagi langit menjadi dua yaitu belahan langit utara dan selatan  Busur yang menghubungkan KLU, Zenith dan titik Selatan bagi pengamat di belahan

bumi Utara atau yang menghubungkan KLS, Zenith dan titik Utara bagi pengamat di Belahan Bumi Selatan disebut Meridian Pengamat.

 Posisi bintang tertinggi pada saat berada di meridian, pada saat itu bintang dikatakan

berkulminasi atas

 Lintang di dalam tata koordinat Khatulistiwa diberi nama deklinasi () yang berarti jarak antara khatulistiwa dengan lingkaran peredaran harian bintang tersebut

 Dalam arah bujur, ada dua koordinat yang dapat digunakan, yaitu sudut jam (HA) dan Asensiorekta (α)

 Sudut jam adalah jarak sudut yang sudah ditempuh bintang sejak transit (melintasi meridian), satuan yang digunakan biasanya jam, tapi bisa juga derajat

 Sudut jam suatu bintang selalu berubah (dengan laju yang tetap) karena rotasi bumi.  Asensiorekta (α ) diukur dari suatu titik di langit yang relatif tetap terhadap bintang,

yaitu titik musim semi (Vernal Equinox= ), satuannya adalah jam

 Matahari di titik  sekitar tanggal 21 Maret.

 Pada saat titik  berada diatas horizon, α diukur dari titik  ke arah timur sampai proyeksi bintang pada katulistiwa

 Koordinat (α,) bintang relatif tetap, hanya berubah sedikit dalam beberapa tahun.  Berlaku hubungan :

IV.

TATA KOORDINAT EKLIPTIKA

 Pergerakan objek-objek tata surya (misal: Matahari) tidak tetap jika diukur dari equator langit, tetapi membentuk sudut tertentu Perlu titik acuan khusus bagi objek-objek tata surya.

 Pensketsaan tata koordinat ekliptika biasanya menyertakan sketsa tata koordinat equator dan horison.

 Kutub: Kutub Utara Ekliptika (KUE) dan Kutub Selatan Ekliptika (KSE).

 Titik-titik Kardinal yaitu titik Utara, Timur, Selatan dan Barat [sesuai arah mata angin di permukaan Bumi]

 Lingkaran besar: Ekliptika Langit, yang perpotongan bidang orbit Bumi mengelilingi Matahari terhadp bola lngit, dan Garis Bujur, yang tegak lurus ekliptika.

 Titik acuan: Titik Aries (γ) [disebut juga titik Vernal Equinox], yaitu titik saat Matahari tepat terbit di arah Timur sekitar tanggal 21 Maret.

 Penamaan Bujur: Bujur Ekliptika (). Pengukurannya dari titik aries memutar ke arah

Timur hingga sampai ke proyeksi objek tata surya di ekliptika (satuan: waktu atau

sudut)

 Penamaan lintang: Lintang ekliptika (). Nilainya: + untuk daerah langit sebelah Utara ekliptika langit dan - untuk daerah langit sebelah Selatannya. Pengukurannya dari ekliptika langit ke objek.

* * HA LST 