ANIMASI GEOGRAFI-20

Hukum Gerakan Planet
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 diatas ditemukan oleh ahli matematika dan astronomi Jerman: Johannes Kepler (1571–1630), 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.
Pengenalan Tiga Hukum Kepler
Secara Umum
Hukum hukum ini menjabarkan gerakan dua badan yang mengorbit satu sama lainnya. Massa dari kedua badan ini bisa hampir sama, sebagai contoh Charon—Pluto (~1:10), proporsi yang kecil, sebagai contoh. Bulan—Bumi(~1:100), atau perbandingan proporsi yang besar, sebagai contoh Merkurius—Matahari (~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 Ketiga
Planet 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 P adalah perioda orbit planet dan a adalah sumbu semimajor orbitnya.
Konstant proporsionalitasnya adalah semua sama untuk planet yang mengedar matahari.
Sejarah
Pada tahun 1601 Kepler berusaha mencocokkan berbagai bentuk kurva geometri pada data-data 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.
http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Gerakan_Planet_Kepler
Bumi adalah planet ketiga dari delapan planet dalam Tata Surya. Jarak antara Bumi dengan matahari adalah 149.6 juta kilometer atau 1 AU (astronomical unit). Bumi mempunyai lapisan udara (atmosfer) dan medan magnet yang disebut (magnetosfer) yang melindung permukaan Bumi dari angin matahari, sinar ultraungu, dan radiasi dari luar angkasa. Lapisan udara ini menyelimuti bumi hingga ketinggian sekitar 700 kilometer. Lapisan udara ini dibagi menjadi Troposfer, Stratosfer, Mesosfer, Termosfer, dan Eksosfer.


Lapisan ozon, setinggi 50 kilometer, berada di lapisan stratosfer dan mesosfer dan melindungi bumi dari sinar ultraungu. Perbedaan suhu permukaan bumi adalah antara -70°C hingga 55°C bergantung pada iklim setempat. Sehari di dibagi menjadi 24 jam dan setahun di bumi sama dengan 365,2425 hari. Bumi mempunyai massa seberat 59.760 milyar ton, dengan luas permukaan 510 juta kilometer persegi. Berat jenis Bumi (sekitar 5.500 kilogram per meter kubik) digunakan sebagai unit perbandingan berat jenis planet yang lain, dengan berat jenis Bumi dipatok sebagai 1.


Bumi mempunyai diameter sepanjang 12.756 kilometer. Gravitasi Bumi diukur sebagai 10 N kg-1 dijadikan unit ukuran gravitasi planet lain, dengan gravitasi Bumi dipatok sebagai 1. Bumi mempunyai 1 satelit alami yaitu Bulan. 70,8% permukaan bumi diliputi air. Udara Bumi terdiri dari 78% nitrogen, 21% oksigen, dan 1% uap air, karbondioksida, dan gas lain.
Bumi diperkirakan tersusun atas inti dalam bumi yang terdiri dari besi nikel beku setebal 1.370 kilometer dengan suhu 4.500°C, diselimuti pula oleh inti luar yang bersifat cair setebal 2.100 kilometer, lalu diselimuti pula oleh mantel silika setebal 2.800 kilometer membentuk 83% isi bumi, dan akhirnya sekali diselimuti oleh kerak bumi setebal kurang lebih 85 kilometer.


Kerak bumi lebih tipis di dasar laut yaitu sekitar 5 kilometer. Kerak bumi terbagi kepada beberapa bagian dan bergerak melalui pergerakan tektonik lempeng (teori Continental Drift) yang menghasilkan gempa bumi.


Titik tertinggi di permukaan bumi adalah gunung Everest setinggi 8.848 meter, dan titik terdalam adalah palung Mariana di samudra Pasifik dengan kedalaman 10.924 meter. Danau terdalam adalah Danau Baikal dengan kedalaman 1.637 meter, sedangkan danau terbesar adalah Laut Kaspia dengan luas 394.299 km2.
Bumi terbentuk sekitsr 4,6 milyar tahun yang lalu, saat material-material diangkasa menyatu. Awalnya, bumi adalah bola besar cair. Secara bertahap, bumi menjadi dingin, sampai akhirnya terbentuk atmosfer dan lautan. Lambat laun, bumi menjadi dunia kita sekarang ini, yang tersusun atas lapisan batuan denag inti besi. Bumi masih terus berubah karena gelombang pada batuan dibawah kerak bumi bergerak memperlebar samudra dan memisahkan benua.
DATA BUMI
Diameter di khatulistiwa : 12.756
Jarak rata-rata dari matahari : 149,6 juta km
Rotasi : 23 jam 56 menit
Waktu setahun : 365,25 hari
Temperatur permukaan : -89 derajat Celcius sampai 58 derajat celcius
Satelit : Bulan
Tata Surya


Tata surya
Pada malam yang cerah bisa diamati aneka benda langit. Taburan bintang, bulan, planet, kadang penjelajah kecil di tata surya semisal meteor dan komet. Dengan teleskop dapat dilihat lebih banyak bintang, kawah di bulan, satelit planet, dan penjelajah kecil lain yaitu asteroid. Tentang bintang kalau diamati ternyata susunannya tak berubah. Karenanya dibuatlah peta langit yang tersusun atas 88 rasi bintang atau konstelasi dan 12 diantaranya Zodiak.



Meteor
Sambil menikmati terbit terbenamnya benda langit pada malam hari, yang sebenarnya akibat rotasi bumi - kita dapat berharap melihat meteor walau kebanyakan sangat redup dilihat mata bugil. Julukannya bintang jatuh. Meteor berasal dari materi antar planet berukuran kecil maupun besar. Kadang materi ini jatuh ke bumi. Saat masuk atmosfer, bergesekan dengan atmosfer, panas dan terbakar. Kebanyakan meteor habis terbakar, kadang tidak habis sedemikian sehingga jatuh ke bumi. Sisa meteor ini disebut meteorit. Salah satunya adalah meteorit Tambak Watu yang jatuh di Pasuruan Jawa Timur yang kini disimpan di Planetarium Jakarta.

Kadang tampak pula komet walau sangat jarang. Sesungguhnya dia berasal dari pinggir Tata Surya. Awalnya bongkah salju kotor aneka unsur. Ukurannya pun hanya sampai beberapa kilometer. Terbentuknya ekor pada komet sebenarnya akibat adanya kombinasi tekanan radiasi dan lontaran angin matahari. Keberadaan komet bisa juga menyebabkan terjadinya hujan meteor.

Saat matahari terbit, langit memerah dan kemudian menjadi biru cemerlang dan benda langit lain pun hilang. Sebenarnya ini karena adanya atmosfer yang menghamburkan cahayanya. Matahari adalah kepala keluarga tata surya sekaligus bintang terdekat berjarak sekitar 150 juta km. Sekitar 1.300.000 bumi dapat masuk ketubuhnya. Ibarat lampu raksasa dengan daya 400 trilyun watt, sungguh besar peran matahari sebagai pemasok energi di bumi. Permukaannya sering dihiasi bintik hitam (sunspot) yang sekaligus menunjukkan gerak rotasinya. Dia bisa memancarkan cahaya karena dipercaya dipusatnya terdapat pembangkitan energi nuklir yang luar biasa besar.


Matahari
Hal yang menarik bahwa ternyata matahari senantiasa bergeser ke timur relatif terhadap latar belakang bintang. Fenomena ini sudah disadari sejak ribuan tahun lalu. Menengok fenomena ini lebih mudah bila bumi tidak beratmosfer. Sekaligus disini kita mengenal perbedaan panjang hari yang berpedoman bintang (hari sideris) dengan yang berpatokan matahari (hari surya). Jejak pergeseran matahari ke timur ini disebut ekliptika. Matahari butuh waktu satu tahun untuk melakukan 1 lingkaran. Gerak ini disebut gerak semu tahunan matahari. Pergerakannya diikuti planet dan bulan disekitar lingkaran tersebut melewati rasi-rasi zodiak. Disebut semu karena sebenarnya bukan matahari yang bergerak, melainkan bumi yang mengedari matahari. Disebut gerak revolusi bumi. Hal ini jelas kalau melihat tata surya dari jauh. Kita melihat bagaimana planet mengedari matahari, sekaligus berkenalan dengan sifat-sifat planet.

Secara garis besar mengenai hal itu bisa dilihat pada tabel dibawah ini:

Nama
Planet Jarak ke
matahari
(juta km) Periode
revolusi Periode
rotasi Arah
rotasi Diameter
ekuator
(km) Jumlah
satelit Kecepatan
edar
(km/detik) Suhu
permukaan
(C)
Merkurius 58 88 h 58,65 h B - T 4.878 0 47,9 (-) 170-400
Venus 108 225 h 243 h T - B 12.102 0 35,0 450-480
Bumi 150 365,25 h 1 h B - T 12.756,3 1 29,8 (-) 88,8-57,8
Mars 225 1,88 t 24,6 j B - T 6.794 2 24,1 (-) 124-24
Jupiter 778 11,86 t 9 j 50 m B - T 142.796 17 13,1 (-) 140
Saturnus 1.500 29,46 t 10 j 14 m B - T 120.660 24 9,6 (-) 160
Uranus 2.900 84,1 t 17 j T - B 50.800 21 6,8 (-) 180
Neptunus 4.500 164,8 t 18 -26 j B - T 48.450 8 5,4 (-) 200
Pluto 6.000 248,5 t 6,38 h T - B 2.320 1 4,7 (-) 238

Keterangan:
1. t = tahun; h = hari; j = jam; m = menit; (-) = minus, lebih kecil dari nol derajat celcius.
2. B : barat; T : timur
3. Merkurius s.d Mars disebut planet kebumian, ukuran relatif kecil dan bersifat pejal/padat.
4. Jupiter s.d Neptunus disebut planet Jovian, atau planet keluarga Jupiter yang ukurannya besar dan terbentuk dari gas padat. Sering disebut planet gas raksasa.
5. Planet inner (dalam) : Merkurius s.d Mars; Planet outer (luar) : Jupiter s.d Pluto
6. Planet inferior (dalam) : Merkurius, Venus; Planet superior (luar) : Mars, Pluto

Data Bulan

Jarak rata-rata ke bumi : 348.392 km (356.500 - 406.800 km)
Periode edar sideris : 27 hari 7 jam 43 menit 11,5 detik
Periode edar sinodis : 29 hari 12 jam 44 menit 2,8 detik
Periode rotasi : periode edar sideris; oleh sebab itu wajah yang menghadap bumi selalu sama
Diameter ekuator : 3.476,4 km
Gerak harian sideris rata-rata relatif
terhadap latar belakang bintang (ke timur) : 13, 18 derajat
Inklinasi bidang edar terhadap bidang
enkliptika : 5 derajat - 5 derajat 8`
Suhu permukaan : - 180 derajat celcius pada tengah malam
: 120 derajat celcius >pada tengah hari
Kecepatan lepas (kecepatan yang dibutuhkan untuk lepas dari gravitasi bulan) : 2,37 km/detik (bumi = 11,18 km/detik)