mg2 pitb ku1163 bumi alam-semesta
TRANSCRIPT
EarthSci
–Teori terjadinya Alam Semesta, Tata Surya, dan Bumi
–Bumi sebagai bagian dari tata surya
–Geometri Bumi
10/27/13 Peng Ilmu dan Teknologi Kebumian 4
Perspektif 1: Dari kita ke alam raya
Hubble Deep Field 1996
Dicuplik dr Presentasi P. W. Premadi Astronomi - FMIPA - Institut Teknologi Bandung, 2008
Peng Ilmu dan Teknologi Kebumian
Perspektif 2: Dari Saturnus ke kita dicuplik dr presentasi P. W. Premadi Astronomi - FMIPA - Institut Teknologi Bandung, 2008
Planet Bumi
Pembentukan Tata Surya Nama astronomi berasal dari kata Yunani : αστρου, yang artinya benda
dilangit (heavenly body).
Bintang, benda langit yang memancarkan cahaya sendiri, kumpulan bintang disebut galaksi.
Bintang terdekat dengan bumi adalah matahari, termasuk dalam galaksi Bima Sakti.
Skema hipotesis kabut : Kabut matahari berbentuk piringan yang berputar lambat dan memadat – putaran terus menerus, terjadi bentuk dasar matahari dan sebagian massa kabut terlepas dan berbentuk gelang yang lambat laun membentuk gumpalan yang memadat menjadi planet, lihat gambar 2.
Skema hipotesis kabut. (a) kabut matahari berbentuk lingkaran, (b) bentuk matahari yang dikelilingi planet.
Selain hipotesis kabut yang dikemukakan oleh Laplace (1796) berdasarkan peneliti Kant (1755), juga ada hipotesis lain, misalnya :
a. Hipotesis planetisimal dikemukakan oleh Chamberlain dan Moulton (1905) : diduga sebuah bintang yang berpapasan dengan Matahari secara cepat dapat menimbulkan perpecahan. Pecahan massa terbesar menarik massa yang lebih kecil sehingga akhirnya berderet gumpalan massa yang membentuk tata surya.
b. Hipotesis bintang ganda (double star) dikemukakan oleh Lytton (1930). Dalam galaksi ada bintang tunggal dan bintang berpasangan. Dalam pembentukan tata surya kita, matahari mempunyai diameter lebih kecil dari pada pasangannya. Ketika bintang raksasa pasangan meledak maka materi ledakan yang kecil tertarik oleh matahari membentuk planet. Jadi materi planet berasal dari ledakan bintang pasangan yang terlontar.
EarthSci
KEJADIAN ALAM SEMESTA
Adanya ledakan (Big Bang ) yang di ruang angkasa
Pembentukan bintang-bintang
Ledakan Supernova
Kondensasi Solar Nebula
Terbentuknya Chondrules & Solar Nebula
EarthSci
KEJADIAN ALAM SEMESTA
Tahapan pembentukan Tata Surya :• Awan Solar Nebular terbentuk dari Supernova• Perputaran awan menghasilkan kontraksi karena gravitasi membentuk cakram• Pembentukan cincin planet menggitari pusat (Matahari)• Matahari ternbentuk dan Cincin-2 terkondensasi membentuk Planet
10/27/13 Peng Ilmu dan Teknologi Kebumian 13
A Star is Born!Bintang-bintang pertama lahir saat umur alam semesta ratusan juta tahun
Loeb 2006Dicuplik dr Presentasi P. W. Premadi Astronomi - FMIPA – Institut Teknologi Bandung, 2008
10/27/13 Peng Ilmu dan Teknologi Kebumian 14
SUPERNOVAAkhir periode radiatiftermonuklir bintang
• Pengkayaan unsur kimia• Gelombang kejut• Magnetohidrodinamika
rumit
Dicuplik dr Presentasi P. W. Premadi Astronomi - FMIPA – Institut Teknologi Bandung, 2008
10/27/13 Peng Ilmu dan Teknologi Kebumian 15
Alam semesta memuai dan mendingin
Dicuplik dr Presentasi P. W. Premadi Astronomi - FMIPA – Institut Teknologi Bandung, 2008
10/27/13 Peng Ilmu dan Teknologi Kebumian 16
Jaringan galaksi
Dicuplik dr Presentasi P. W. Premadi Astronomi - FMIPA – Institut Teknologi Bandung, 2008
10/27/13 Peng Ilmu dan Teknologi Kebumian 17
Diagram Hubble Alam Semesta Mengembang Semakin Cepat ?
Dicuplik dr Presentasi P. W. Premadi Astronomi - FMIPA – Institut Teknologi Bandung, 2008
10/27/13 Peng Ilmu dan Teknologi Kebumian 18
Galaksi dalam berbagai bentuk warna dan ukuran
Dicuplik dr Presentasi P. W. Premadi Astronomi - FMIPA – Institut
Teknologi Bandung, 2008
10/27/13 Peng Ilmu dan Teknologi Kebumian 19
Manusia di antara yang terkecil dan yang
terbesar
Dicuplik dr Presentasi P. W. Premadi Astronomi - FMIPA –
Institut Teknologi Bandung, 2008
10/27/13 Peng Ilmu dan Teknologi Kebumian 20
Dicuplik dr Presentasi P. W. Premadi Astronomi - FMIPA –
Institut Teknologi Bandung, 2008
EarthSci
KEJADIAN ALAM SEMESTA
PEMISAHAN PLANET DALAM & LUARPlanet dalam berubah dengan hilangnya unsur gasPlanet luar yang besar tetap terdiri dari unsur gas hidrogen dan helium
Bumi dan Alam Semesta Tata Surya : model geosentris, dikembangkan oleh Ptolemaeus (150 TM).
Bumi sebagai pusat alam semesta sedangkan bintang, matahari dan planet lain mengitari bumi.
Tahun 1543, terjadi revolusi ilmiah besar-besaran oleh Copernicus (1473 – 1543) yang mengganti model geosentris menjadi heliosentris, kemudian disempurnakan oleh Kepler (1571 – 1630).
Tata Surya terdiri dari benda-benda angkasa dengan matahari sebagai pusatnya (heliosentris) : planet dengan satelitnya (Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus dan Pluto), asteroid, komet dan meteorid.
Pertemuan Astronomi Int di Praha (Eropa) pada tahun 2007, Pluto dikeluarkan dari planet karena massanya kecil (densitasnya dan volumenya kecil), digolongkan sebagai asteroid
Catatan : meteor meteorit
meteorid atmosfer
bumi
meteorid : benda angkasameteor : bintang jatuhMeteorit : meteorid yang tidak habis terbakar
EarthSci
BUMI & SISTEM TATA SURYA
Terrestrial Planets: Mercury – Venus – Earth – Mars, Giant Planets: Jupiter – Saturn – Uranus – Neptune, and Pluto (not fit either category).
Asteroid Ribuan planet-planet kecil (D < 800 km) yang orbitnya
terletak antara orbit Mars – Jupiter, beberapa asteroid orbitnya menyimpang.
Orbit asteroid
Tabel 1.Jarak rata-rata planet – matahari dan periode revolusinya
Planet Jarak Planet – Matahari (SA)
Periode revolusi planet
Merkurius 0,39 88,0 hari
Venus 0,72 225,0 hari
Bumi 1,00 365,3 hari
Mars 1,52 687,0 hari
Jupiter 5,20 11,9 tahun
Saturnus 9,54 29,5 tahun
Uranus 19,19 84,0 tahun
Neptunus 30,07 164,0 tahun
Pluto 39,52 248,0 tahun
10/27/13 Peng Ilmu dan Teknologi Kebumian 34
Data table comparing characteristics of the Nine Planets and the Sun.
Mean Distance from the sun(10^6M)
Radius(10^6M)
Average Density(kg/m^3)
Mean Temperatures(K)
Number of Moons
Sun 0 1410 Varies 9
Mercury
58 244 5430 623 0
Venus 108 605 5250 750 0
Earth 150 638 5520 273 1
Mars 228 340 3950 294 2
Jupiter 778 7190 1330 163 16
Saturn 1427 6020 690 93 18
Uranus 2871 2540 1290 57 15
Neptune
4497 2475 1640 57 8
Pluto 5914 160 2030 50 1
Hukum Gravitasi Universal Newton
221
r
mmGF =
r
vmF
2p=
Menjelaskan bulan tidak jatuh ke bumi, dan bumi serta planet lain tidak Menjelaskan bulan tidak jatuh ke bumi, dan bumi serta planet lain tidak jatuh ke matahari.jatuh ke matahari.
Gaya tarik dua benda :Gaya tarik dua benda :
(1)(1) Gaya sentrifugal planet dengan kecepatan v :Gaya sentrifugal planet dengan kecepatan v :
(2)(2)
Orbit planet dianggap lingkaranOrbit planet dianggap lingkaran
Dari (1) dan (2) : Dari (1) dan (2) : (3)(3)
mm11 = M : massa matahari, m = M : massa matahari, m22 = m = mpp : massa planet : massa planet
Gaya tarik bertindak sebagai gaya sentripetalGaya tarik bertindak sebagai gaya sentripetal Arti fisis (3) :Arti fisis (3) :
vv22 ~ 1/r ~ 1/r gerak planet cepat jika mendekat matahari (sesuai hukumgerak planet cepat jika mendekat matahari (sesuai hukum
Kepler 2).Kepler 2).
Jika V = 0, maka gaya sentrifugal = 0, tetapi gaya tarik Jika V = 0, maka gaya sentrifugal = 0, tetapi gaya tarik ≠≠ 0, sehingga 0, sehingga
planet jatuh ke matahariplanet jatuh ke matahari
r
GMV =
r
m1 m2F
Matahari Salah satu bintang dari kumpulan milyardan bintang dalam Salah satu bintang dari kumpulan milyardan bintang dalam
galaksi Bima Sakti.galaksi Bima Sakti. Bintang terdekat bumi; dengan jarak 1 SA, 1 SA = 150 juta km Bintang terdekat bumi; dengan jarak 1 SA, 1 SA = 150 juta km
(jarak rata-rata bumi – matahari)(jarak rata-rata bumi – matahari) Jarak bumi – Alpha Centuri (bintang terdekat kedua adalah Jarak bumi – Alpha Centuri (bintang terdekat kedua adalah
270.000 SA.270.000 SA. Satuan jarak antar bintang dinyatakan dalam :Satuan jarak antar bintang dinyatakan dalam :
1 tahun cahaya : jarak yang ditempuh cahaya 1 tahun1 tahun cahaya : jarak yang ditempuh cahaya 1 tahun = 365,3 x 24 x 60 x 60 s x 3 x 10 = 365,3 x 24 x 60 x 60 s x 3 x 1088 m/s m/s
= 9,5 x 10= 9,5 x 101212 km km
1 parsek = 3,1 x 101 parsek = 3,1 x 101313 km = 3,26 tahun cahaya km = 3,26 tahun cahaya Jari-jari matahari = 7 x 10Jari-jari matahari = 7 x 1055 km = 109 x jari-jari bumi km = 109 x jari-jari bumi Massa matahari = 1,99 x 10Massa matahari = 1,99 x 103030 kg = 333.400 x massa bumi kg = 333.400 x massa bumi Densitas (massa jenis) matahari = 1,41 gcmDensitas (massa jenis) matahari = 1,41 gcm-3-3 = ¼ x densitas rata- = ¼ x densitas rata-
rata bumirata bumi
Migrasi Tahunan (Gerak Semu) Matahari Gerak semu matahari akibat rotasi dan revolusi bumi yang
dibatasi oleh garis lintang 23,50 U disebut tropis Cancer atau garis balik utara dan 23,50 S disebut tropis Capricorn atau garis balik selatan.
Posisi matahari di ekuator disebut ekinoks atau hari kulminasi terjadi pada tanggal 21 Maret dan 23 September. Pada jam 12.00 sinar matahari tegak lurus ekuator, sinar matahari menyinggung KU dan KS, lingkaran terang membagi garis lintang tempat sama besar, sehingga lamanya siang dan malam hari sama 12 jam diseluruh tempat di bumi.
Posisi matahari pada lintang 23,50 U pada tanggal 22 Juni disebut solstis musim panas atau 23,50 S pada 22 Desember disebut solstis musim dingin BBU. Lingkaran terang tidak membagi garis lintang sama besar kecuali di ekuator sehingga lamanya siang tidak sama dengan malam kecuali di ekuator.
Konsep Bumi Ukuran bumi terbatas, kemampuan menopang kehidupan
terbatas, penduduk bertambah terus, sumber daya alam renewable (dapat diperbaharui) mengalami kerusakan parah, sumber daya alam non renewable terus berkurang dan kerusakan alam terus meningkat → Ilmu dan Teknologi Kebumian sangat penting : S1, S2, S3 FITB – ITB.
Bumi sebagai bawang, terdiri dari lapisan-lapisan dari pusatnya sampai puncak atmosfer. Bumi Indonesia terdiri dari atmosfer, hidrosfer, litosfer dan kriosfer (Puncak Jaya Wijaya).
Ukuran bumi : Radius polar = 6357 km, radius ekuator = 6378 km dan radius rata-rata = 6371 km.
Perbandingan keliling lingkaran dengan diameternya = π = 3,1416. Luas bumi = 4πR2 ~ 510 juta km2. Volumenya = 4/3 πR3 = 1,08 x 1012 km3. Massa bumi = 5,98 x 1024 kg, dan densitasnya = 5,52 g/cm3.
Gambar 5. EkinoksGambar 5. Ekinoks
terang gelapterang gelap
Gambar 6a. Solstis Gambar 6a. Solstis musim panas BBUmusim panas BBU
Gambar 6b. Solstis Gambar 6b. Solstis musim dingin BBUmusim dingin BBU
Gambar 7. Sudut jatuh dan insolasi : Insolasi A > B > C
Kecepatan Revolusi Bumi Jika massa matahari = 1,99 x 1030 kg dan jarak rata-rata
matahari – bumi = 1 SA = 150 juta km, maka kecepatan revolusi bumi :
Dibuka Pengantar ITB, V = 107800 km/j. Kecepatan revolusi bumi sebesar ini diperlukan agar bumi tidak terseret jatuh ke matahari.
2211 kgNm10x6,67G,r
GMV −−==
110
19
30-11
ms150
10x1,99x6,67ms
10x150
10x1,99x10 x 6,67V −− ==
161919
ms10x890ms10x0,89ms15
10 x 13,2733V −−− ===
1113 ms30.000~ms29830~ms10x29,83V −−−=
km/jam108000~km/jam107388V =
Komet
disebut juga bintang berekor. Komet mempunyai orbit elip tetapi eksentrisitasnya sangat besar, sehingga komet hanya dapat dilihat jika berada diperihelion dan kemudian menghilang.
Komet terdiri dari ekor dan kepala. Karena ada gaya dorong matahari oleh radiasi dan angin matahari (solar wind), maka ekor komet selalu menjauhi matahari.
Yang terkenal adalah komet Halley, ditemukan oleh Halley tahun 1705.
Munculnya komet sering dikaitkan dengan malapetaka di Bumi. Komet Halley yang muncul di London pada bulan Maret 1997, dikaitkan dengan bunuh dirinya 39 anggota Sekte di Amerika (Koran PR).
DIMENSI BUMI: TIMELINE
Eratosthenes (230 SM) : 6317 km
Posidonius (100 SM) : 5675 km
Khalifah Al-Mamum (900 M) : 7000 km
Snellius (1600 M) : 6160 km
Sekarang : 6371 km
Radius Bola Bumi :
Kosasih Prijatna, 2005
Beberapa Ellipsoid ReferensiThn. Nama a (m) b (m) 1/f
1830 Airy 6377563 6356257 299.3251830 Everest 6377276 6356075 300.8021841 Bessel 6377397 6356079 299.1531866 Clarke 6378206 6356584 294.978 1907 Helmert 6379200 6356818 298.3001909 Hayford 6378388 6356912 297.0001927 NAD-27 6378206.4 6356912 294.97869821948 Krassovsky 6378245 6356863 298.3001960 WGS-60 6378165.0 6356783.3 298.31966 WGS-66 6378145 6356760 298.251967 GRS-67 6378160.0 6356774.5 298.2471674271972 WGS-72 6378135.0 6356751 298.261980 GRS-80 6378137.0 6356752 298.2572221011984 WGS-84 6378137.0 6356752 298.257223563
Kosasih Prijatna, 2005
Apakah GEOID ?
Gauss (1828), Listing (1873) mengajukankonsep bentuk matematis bumi: GEOID
Geoid adalah bidang ekipotensialgayaberat bumi yang berimpitdengan permukaan laut ‘ideal’
Ellipsoid = pendekatan untuk geoid
Realisasi: geoid dianggap palingmendekati mean sea level (MSL)secara global
Kosasih Prijatna, 2005
Perbedaan antar Model Bumi
Topografi - geoid
Geoid – ellipsoid (geosentrik)
Ellipsoid – bola (geosentrik)
10000
100
10000
Deviasi maks. (m)
Hasanuddin Z. Abidin, 2001