bab i(1)

PANDANGAN PARA ASTRONOM TERHADAPALAM SEMESTA

DANGAN PARA ASTRONOM TERHADAP

ALAM SEMESTA

• Ilmu Kosmografi adalah bagian ilmu bintang yang memperbincangkan dalam keadaan-keadaan yang telah ada dalam alam-raya, dengan tak mengingat keja-dian-kejadian mengenai perubahan-peru-bahan fisis dalam benda-benda langit.

Tugas ilmu kosmografi yang memberi pelajaran kepada kita tentang riwayat pertumbuhan kosmos.

• Kosmografi memberi pengetahuan tentang hubungan matematis dalam alam semesta antara benda-benda langit : matahari, bulan, bintang-bintang, bumi dan sebagai-nya, tetapi objek-objek langit ini hanya dipandang sebagai bagian-bagian alam yang amat kecil terhadap kosmos yang maha besar itu.

• Kosmografi pada khususnya, ilmu bintang-bintang pada umumnya, dipergunakan dalam pelbagai cabang ilmu pengetahuan seperti : dalam ilmu pelayaran & pener-bangan, karena bagi para pelaut & pener-bang langit perbintangan merupakan peta atau petunjuk jalan ditengah-tengah sa-mudra dan angkasa, dalam ilmu ukur tanah, dalam penetapan waktu, penetapan musim, perhitungan tinggi air pasang, per-hitungan gerhana dan sebagainya.

Eudoxus (300 SM)Eudoxus, seorang astronom

Yunani KunoEudoxus, seorang astronom

Yunani Kuno

• Dia mulai memperhitungkan gerakan-gerakan peredaran bintang-bintang dan planet-planet. Bagi mata kita bintang-bintang itu seolah-olah bergerak sebagai kelompok-kelompok di sepanjang langit dengan arah dari timur ke barat. Ia tidak pernah melihat mereka itu bergerak berlawanan. Oleh sebab itu, bintang-bin-tang seperti itu disebut bintang tetap.

• Di samping bintang tetap ada pula bebe-rapa benda langit yang seperti bintang juga rupanya, di samping gerakannya yang dari timur ke barat, juga bergerak dari barat ke timur dibandingkan letaknya terhadap bintang-bintang tetap tersebut. Benda langit seperti itu disebut planet. Jadi, planet itu bergeser dengan arah yang terbalik dengan gerakan bintang-bintang tetap yang berada di latarbela-kangnya itu, di samping pergeserannya sehari-hari.

Konsep Eudoxus tentang alam semesta

• Eudoxus berhasil menghitung ada tujuh benda langit yang bergerak seperti itu, yaitu Matahari dan Bulan, juga Mercurius, Venus, Mars, Jupiter dan Saturnus, dan menyebut benda itu semua “bintang ber-edar” ataupun planet.

• Umumnya planet-planet tersebut bergerak dari barat ke timur dengan latar belakang bintang-bintang tetap tersebut. Akan tetapi, salah satu di antaranya ada yang seakan-akan pada suatu saat semakin menjadi lambat gerakannya, untuk kemudian berhenti, dan secara misterius bergerak kembali dengan arah berlawanan, jadi bergerak kembali atau bergerak “retrograde” untuk beberapa minggu lamanya. Kemudian secara misterius kembali lagi bergerak dengan arah seperti semula atau bergerak dengan arah “rektograde”.

• Untuk memecahkan gejala ini Eudoxus menemukan jawabannya. Dia berpendapat bahwa bumi itu diam tidak bergerak dan berada di tengah-tengah jagatraya. Keadaan ini memang seperti keadaan yang dapat kita saksikan dengan mata kita.

• Kemudian Eudoxus mempunyai pandangan (imajinasi) bahwa mengelilingi bumi yang diam ini terdapat beberapa bola/bulatan (sfeira) yang transparan, yang kesemuanya berputar mengelilingi sebuah titik pusat.

• Semua bintang tetap yang ada itu melekat di bagian dalam dari bola-kaca yang letaknya ada di bagian paling luar dan ukurannya yang paling besar pula. Dengan demikian maka orang melihat bintang-bintang itu semuanya bergeser di langit, jika bola tersebut berputar mengelilingi sumbunya itu.

• Pada bola “kaca” yang kedua, yang letaknya ada di bagian yang lebih dalam, terletak antara lain Planet Saturnus, dan perputaran dari bola ini menyebabkan bergesernya planet tersebut dengan latar belakang bola pertama tadi.

• Bola-kaca berikutnya menyebabkan ber-gesernya Yupiter, dan bola berikutnya menyebabkan bergesernya Mars, kemu-dian Matahari, Venus dan sebagainya.

• Sistem Eudoxus ini hanyalah sebuah teori belaka.

Aristoteles (384-322 SM)

Menurut Aristoteles :

• Bumi ada dalam keadaan tenang di pusat alam raya

• Semua gerak di angkasa raya berupa gerak-lingkaran. Kosmologi baru harus disusun sesuai dengan anggapan umum.

• selama gerhana bulan, bulan tertutup oleh bayangan bumi yang ternyata merupakan sebuah lingkaran. Jadi bumi adalah berbentuk bola.

Aristarchus (180-230 SM)

• Aristarchus (180-230 SM) adalah orang pertama yang berhasil mempunyai pandangan bahwa bumi kita ini hanya salah satu saja dari beberapa planet yang ada, yang juga berputar mengelilingi matahari. Begitu juga dia telah mengetahui bahwa bintang-bintang di langit yang seolah-olah bergeser mengelilingi bumi itu disebabkan bumi berputar pada sumbunya (berotasi).

• Aristarchus berhasil mengukur jarak antara bumi dan matahari, kemudian maju selangkah lagi dengan pernyataannya bahwa bumi beredar mengelilingi mata-hari, dan bahwa bintang-bintang sebegitu jauh letaknya sehingga jarak bumi–mata-hari akan lenyap jika diperbandingkan padanya.

Konsep Aristarchus tentang Heliocentris

Hipparchus (150 SM)

• Dia telah menyusun katalog tentang 850 buah bintang yang terang serta letaknya di langit. Dengan membanding-bandingkan catatan-catatan dari para ahli bintang se-belumnya, Hipparchus juga menemukan hal yang sangat penting bagi ilmu bintang sampai saat ini, yaitu mengenai “presisi” (gerak olengnya bumi).

Claudius Ptolemeus (140 M)

Claudius Ptolomeus, Bapak Geocentris

• Menurut pandangan Ptolomeus, bumi kita ini berada dalam keadaan diam di jagat-raya (alam semesta), kemudian berturut-turut dikelilingi oleh : Bulan, Venus, Mer-kurius, Matahari, Mars, Jupiter & Saturnus. Ketujuh benda langit itu selalu beredar mengelilingi bumi menjalani lintasan ma-sing-masing yang berbentuk lingkaran, dan berturut-turut semakin jauh letaknya dari bumi semakin besar pula bentuk lingkar-annya.

Semua benda langit itu terkurung oleh sebuah bola langit, di mana pada dindingnya melekat bintang-bintang yang juga beredar mengelilingi bumi sepanjang lingkaran yang terletak paling jauh dari padanya.

Orang tidak menduga sama sekali, bahwa gerakan-gerakan itu hanya maya atau semu belaka.

• Kesulitan terbesar dalam model tata-surya yang geosentris ini ialah beberapa planet itu secara periodik mempunyai gerakan yang berbalik di dalam lintasannya. Lintasan semu tahunan dari planet-planet ini bukan meru-pakan lingkaran yang sungguh-sungguh, te-tapi kadang-kadang berputar-putar kembali (melukiskan lingkaran kecil) lebih dahulu untuk kemudian meneruskan menyelesaikan lintasannya tersebut.

• Untuk dapat menjelaskan “gerakan kembali” dalam rangka pandangan yang geosentris itu, perlu diterima anggapan, bahwa di samping lintasan besar menge-lilingi bumi, planet-planet juga mempunyai lintasan-lintasan yang berbentuk lingkar-an-lingkaran kecil, yang disebut epi-cycles.

• Pamandangan ini kemudian terkenal dengan nama pandangan geosentris (berpusatkan pada bumi), yaitu pandangan bahwa jagat-raya (antariksa) umumnya dan khususnya susunan planet-planet di dalam tata-surya ini berpusat pada bumi, sehingga bumi yang menjadi pusatnya. Pandangan geosentris ini terkenal juga sebagai sistem Ptolomeus atau sistem geosentrik.

Tycho Brahe (1546-1601)

• Konsep Tycho Brahe sebetulnya berusaha menggabungkan sistem Ptolomeus dan Copernicus dengan pusat jagat raya tetap di bumi.

Konsep Tycho Brahe

Nicolas Copernicus (1473-1543))

• Nicolas Copernicus pada tahun 1543 untuk pertama kalinya mengemukakan Teori Heliosentris (berpusatkan pada matahari) karena itu juga disebut sebagai sistem Coperni- cus.

Konsep Copernicus

• Di dalam sistem Heliosentris ini bintang-bin-tang masih dianggap tidak melekat lagi pada sebuah bola langit, dan beredar mengelilingi matahari. Antara matahari (yang berada di pusat) dan bintang-bintang tersebut terletak planet-planet (termasuk bumi) yang selalu beredar mengelilinginya sepanjang lintasan-lintasan, yang masing-masing berbentuk lingkaran.

• Sistem Copernicus ini lebih sederhana daripada teori Ptolomeus dengan gerakan-gerakan epi-cycles dari planet-planet yang rumit itu.

• Gerakan membalik dari planet-planet (yg semu) itu oleh teori Copernicus ini dapat diterangkan karena kecepatan bergerak planet-planet dan bumi dalam mengelilingi matahari masing-masing tidaklah sama.

Hukum Copernicus

1. Bumi berputar me-ngelilingi sumbunya seka-li sehari

2. Bumi mengelilingi matahari sekali da-lam 1 tahun

Kelemahan Copernicus

1. Bintang-bintang beredar mengelilingi matahari

2. Lintasan planet-pla-net berbentuk ling-karan.

• Dengan matahari di pusat susunan, beredarlah padanya sejarah-sejarah di antaranya bumi, melalui lingkaran-ling-karan yang berturut-turut makin besar jari-jarinya. Bumi berputar pada sumbunya, sedang bulan mengelilingi bumi dalam waktu 271/2 hari.

• Ia menulis pendapatnya dalam enam buku yang berjudul : Nicolai Copernici Torinensis de Revolusionibus orbium coelestium libri VI (enam buku tentang peredaran benda-benda langit oleh Nicolas Copernicus dari Thorn).

Galileo Galilei (1564-1642)

• Ia berkebangsaan Italia yang berhasil membuktikan kebenaran teori Copernicus. Galilei adalah orang pertama yang mendapatkan hukum “jatuh bebas” di antara benda-benda. Dia pula yang pertama-tama menemukan dan membuat teropong (teleskop) pada tahun 1609.

• Dengan teropong ini ia dapat melihat pe-gunungan-pegu-nungan & jurang-ju-rang di bulan, bintik-bintik di permukaan matahari, rupa-rupa semu Venus, cincin sekeliling Saturnus, dan matahari dgn bintik-bintiknya.

Perbandingan konsep tentang jagat raya menurut 3 ahli astronomi : (A) menurut Ptolemeus, (B) Menurut

Copernicus, (C) menurut Tycho Brahe (Bernard, 1986).

A B

Johannes Kepler (1571-1630)

• Johannes Kepler, se-pendapat dengan Galilei dan seorang penganut Copernicus yang terke-muka. Kepler berhasil menyusun hukum ter-kenal dengan nama “Ketiga Hukum Ke-pler” yang kemudian menjadi dasar-dasar il-mu Kinematika.

Hukum Kepler I, II, III

Hukum I

• Hukum Pertama Kepler tentang gerak planet menyatakan bahwa sebuah planet bergerak dalam suatu ellips dengan matahari pada satu fokusnya.

• Dalam satu kali orbit, gaya tarik menarik tidak selalu sama sehingga terdapat jarak terjauh dgn matahari (aphelium) sehingga mempunyai gaya tarik lemah, dan jarak terdekat dengan matahari (perihelium) yang berakibat gaya tarik matahari terhadap planet menjadi kuat.

• Elips adalah sebuah bangun geometri yg memiliki

kelonjongan tertentu. Pd sebuah elips terdapat 2 buah sumbu yg dinamakan sumbu panjang & sumbu pendek.

Pada sumbu panjang elips terdapat 2 buah titik

yg dinamakan titik api elips. Jarak ke-2 titik api ini

menentukan kelonjongan elips / EKSENTRISITAS -nya.

• Semakin besar jaraknya, semakin eksentrik elips tsb. Bila ke-2 titik api berimpit, elips memiliki eksentrisitas atau sama dgn berbentuk lingkaran. Bila titik api ke-2 terletak jauh tak terhingga, bentuk yg muncul adalah parabola atau hiperbola.

• Penyelidikan Kepler terhadap lintasan planet-planet, menunjukkan bhw setiap planet memiliki harga eksentrisitas yg tdk sama.

• Contoh:

Diketahui jarak terjauh antara bumi dg matahari adlh 152,5 juta km. Jarak terdekat adlh 147,5 juta km.

Berapa harga eksentrisitas elips bumi?

Jawab: Jarak rata-rata = ½ (152,5 juta + 147,5 juta) = 150 juta km.

½ (152,5 juta – 147,5 juta) = 2,5

Jadi harga eksentrisitas planet bumi adalah:

2,5 : 150 = 1/60

(a). Elips yg memiliki eksentrisitas sama dgn bermacam-macam sumbu panjang & pendek.(b).Elips-elips yg memiliki sumbu panjang yg sama, dgn bermacam- macam eksentrisitasnya.

Hukum II

• Hukum Kedua Kepler menerangkan variasi kecepatan sebuah planet dalam orbitnya.

• Apabila suatu planet berada paling dekat dari matahari, maka geraknya paling cepat. Apabila planet berada paling jauh dari matahari, maka geraknya paling lambat.

• Luas a = Luas b = Luas c (catatan: waktu tempuh sama)

Hukum III

• Hukum Ketiga Kepler menerangkan tentang ja-rak suatu planet dari matahari dengan perio-denya. Suatu periode planet adalah waktu yang diperlukan suatu planet untuk melakukan satu kali putaran mengelilingi matahari. Hukum itu menyatakan bahwa pangkat dua periode (P2) sama dengan pangkat tiga jarak (J3). Berbagai contoh hukum ini diberikan dalam tabel 1. berikut yang menggunakan jarak antara bumi dan matahari sebagai satu u.a. (unit astronomi) dan periodenya satu tahun.

• P2 / J3 = Konstan

• P : waktu revolusi (dala tahun)• J : jarak antara planet tsbt dgn matahari (dlm satuan AU)

Hukum Titius-Bode

Hukum Titius-Bode (1766) berbunyi: “Jarak antara planet-planet dan matahari merupakan deret ukur: 0, 3, 6, 12, 24, 48 dan seterusnya (dengan mengecualikan suku pertama) dengan perbandingan dua, kemudian tiap-tiap suku ditambah dengan 4.

ASTRONOMICAL UNIT (AU)

• Menurut definisinya, 1 Satuan Astronomi adalah jarak dari Bumi ke Matahari. Kemudian diambil definisi yang lebih akurat yaitu 1 Satuan Astronomi (1 Astronomical Unit, biasa disingkat AU) adalah panjang setengah sumbu panjang dari lintasan Bumi mengitari Matahari.

• Nilai eksaknya adalah 1 AU = 149.597.870,691 km. Untuk perhitungan yang tidak membutuhkan ketelitian tinggi, dapat melakukan pembulatan 1 AU menjadi 150 juta km.

• Satuan Astronomi (Astronomical Unit) biasanya digunakan untuk menyatakan jarak dalam skala tata surya kita.

• Misalnya: Jarak dari Planet Mars ke Matahari kurang lebih 1.5 AU (lebih mudah daripada harus selalu mengatakan, jarak Mars-Matahari = 228 000 000 km), jarak dari Matahari ke Planet Jupiter adalah 5.2 AU, ke Saturnus 9.58 AU.

Isaac Newton

• Newton menemukan bah-wa Gerakan-gerakan pla-net (termasuk bumi) me-ngelilingi matahari itu di-sebabkan oleh adanya gaya tarik-menarik yang umum terdapat pada se-mua benda di jagatraya. (Hukum Gravitasi Uni-versal = The Law of Uni-versal Gravitation).

bab i(1)

Documents