OSN Astronomi SMP

Materi Astronomi untuk OSN Tingkat SMP 2014
Prof. Dr. Suhardja D. Wiramihardja, M.Sc.
Kelompok Keilmuan Astronomi
Institut Teknologi Bandung
2014
Pengantar
Astronomi adalah sains yang berkembang dengan pesat yang ditandai dengan banyak
penemuan baru. Dibekali dengan teknologi mutakhir dan pengetahuan teoritis baru, telaah
tentang kosmos terus dilakukan untuk menyempurnakan pemahaman kita tentang jagat raya.
Dengan senang hati kami menggunakan kesempatan ini untuk memberikan materi tentang
konsep-konsep astronomi, evolusi ide dan penemuan mengenai garis depan perkembangan
astronomi dewasa ini. Materi Astronomi ini ditulis untuk siswa tingkat SMP yang tidak
mempunyai latar belakang pengetahuan astronomi yang diberikan dalam bentuk mata
pelajaran seperti mata pelajaran – mata pelajaran lainnya. Materi ini dimaksudkan untuk
diberikan sebagai bekal peserta didik dalam mengikuti Olimpiade Sains Tingkat SMP bagian Ilmu
Pengetahuan Sosial (IPS). Walaupun tidak berasal dari pohon ilmu yang sama, untuk sementara
mulai tahun 2014 materi Astronomi akan dimasukkan ke dalam Olimpiade Bidang IPS.
Kami paparkan gambaran luas astronomi dengan lebih deskriptif tanpa matematika yang terlalu
berat. Namun, ketiadaan matematika yang terlalu canggih, kami harapkan tidak akan
mengganggu penjelasan tentang konsep-konsep yang sangat penting mengenai materi-materi
astronomi. Kami lebih menitik-beratkan kepada penalaran kualitatif, dan analogi dengan obyek
dan fenomena yang akrab dengan siswa untuk menerangkan kompleksitas masalah tanpa
terlalu menyederhanakan. Kami berusaha untuk mengkomunikasikan daya tarik astronomi
untuk membangkitkan minat siswa terhadap keindahan jagat raya sekitar kita yang
mengagumkan.
Penulisan materi ini dipicu oleh permintaan para Guru pada saat acara Workshop Peningkatan
Pelajaran Sains Tingkat SMP di Surabaya 1520 Desember 2013 yang lalu. Karena Astronomi
tidak diberikan dalam pelajaran di SMP sebagai sebuah mata pelajaran, atau disisipkan dalam
mata pelajaran lainnya, sedangkan mulai tahun 2014 materi Astronomi akan dimasukkan ke
dalam Olimpiade bidang IPS, dirasakan sangat perlu adanya bahan materi yang bisa dijadikan
acuan agar para siswa peserta Olimpiade tidak “bertarung” tanpa amunisi. Berdasarkan
pengalaman kami mengajarkan materi Astronomi pada beberapa pelatihan baik untuk guru

mau pun siswa, kami berusaha untuk mengkomunikasikan masalah-masalah dasar Astronomi
kepada siswa SMP dengan menunjukkan keindahan jagat raya yang fantastik tanpa ketakutan
yang berlebihan akan masalah-masalah Eksakta atau Sains.
Tulisan ini masih jauh dari sempurna. Kami akan secara regular memperbaiki dan meng-update
dengan perkembangan ilmu astronomi. Tetapi semoga apa yang kami tulis bermanfaat.
Selamat membaca.

Bab I
Pendahuluan
I.1. Astronomi dan Jagat Raya
Sering disebutkan bahwa sekarang kita hidup dalam abad keemasan Astronomi. Sekarang fajar
abad 21 sebenarnya adalah perioda kedua dari abad seperti itu dengan banyaknya penemuan
dan eksplorasi ruang angkasa. Yang pertama adalah masa Renaissance (kelahiran kembali) yang
dimulai dengan zaman pertama yang mempesona dalam kemajuan bidang sains, saat
astronomi modern lahir.
Yang paling menonjol dan penting adalah kelahiran kembali astronomi, yaitu zamannya
ilmuwan Italia Galileo Galilei (1564 – 1642). Walaupun bukan dia yang menemukan teleskop,
tetapi Galileo adalah orang pertama yang dalam tahun 1610 merekam apa yang ia lihat ketika
ia mengarahkan sebuah lensa kecil (berdiameter 5 cm) ke langit. Penemuannya menciptakan
sebuah perubahan pandangan besar dalam astronomi, dan juga sebuah terobosan dalam
persepsi manusia tentang kosmos.
Untuk pertama kalinya ia melihat noda/bintik Matahari (sunspots), permukaan Bulan yang
tidak rata yang berkawah dan bergunung, dan semua “dunia baru”, yaitu empat buah bulan
yang mengelilingi planet Jupiter, ia mengubah pandangan kekekalan kosmik dari Aristoteles
yaitu gagasan bahwa jagat raya adalah sempurna dan tidak berubah. Akan tetapi, di lapangan
Galileo menghadapi banyak masalah dengan para filsuf dan ahli teologi saat itu. Dalam
memperjuangkan metoda ilmiahnya, ia menggunakan alat untuk menguji pemikirannya, dan
yang ia temukan sangat tidak bersesuaian dengan pemikiran dan pandangan yang ada pada
zaman itu.
Kemajuannya sangat sederhana. Ia menggunakan sebuah teleskop yang memfokuskan,
memperbesar, dan mempelajari radiasi yang mencapai Bumi dari langit – khususnya cahaya
dari Matahari, Bulan dan planet. Cahaya adalah satu macam radiasi yang paling dikenal oleh
manusia di Bumi, karena ia memungkinkan kita untuk mengetahui keadaan permukaan planet.
Tetapi juga cahaya memungkinkan teleskop melihat obyek di kedalaman jagat raya, yang
memungkinkan kita menjelajah lebih jauh daripada apa yang bisa dilihat oleh mata telanjang.
Dengan teleskop kecil yang sederhana ini, Galileo telah mengubah perjalanan ilmu paling tua –
astronomi  saat itu, dan untuk selamanya.

Diantara “benda-benda aneh” lain yang ia temukan adalah gugusan-gugusan bintang
sepanjang Galaksi Bima Sakti, bulan dan cincin sekeliling planet raksasa, nebula warna warni
yang sebelumnya semua orang belum pernah melihatnya.
I.2. Tempat Kita di Bumi
Dari semua pandangan ilmu, Bumi bukanlah titik pusat atau menempati posisi khusus dalam
jagat raya. Kita tidak mendiami tempat yang unik dalam jagat raya. Penelitian astronomi,
terutama dalam beberapa dekade terakhir, secara tegas menyimpulkan bahwa kita tinggal pada
sesuatu yang mirip dengan planet berbatu biasa yang disebut Bumi, satu dari delapan planet
yang mengitari sebuah bintang biasa yang disebut Matahari, sebuah bintang yang berlokasi
sekitar sepertiga dari pinggiran kumpulan besar bintang yang disebut Galaksi Bima Sakti (Milky
Way), yang merupakan satu dari milyaran galaksi lain yang tersebar di seluruh jagat raya yang
teramati.
Kita dihubungkan dengan alam semesta dan waktu tidak hanya oleh imajinasi kita saja, tetapi
juga melalui warisan kosmik bersama. Hampir semua elemen kimia yang membentuk tubuh kita
(hidrogen, oksigen, karbon, dan banyak lagi) dibentuk milyaran tahun yang lalu dalam pusat
yang panas dari bintang-bintang yang mati mengakhiri evolusinya. Bintang-bintang raksasa ini
mati dalam ledakan besar, menghamburkan elemen yang dibentuk jauh di dalam inti yang
sangat besar. Akhirnya, materi ini terkumpul dalam awan gas yang secara perlahan runtuh dan
melahirkan bintang generasi baru berikutnya. Dengan cara ini, Matahari dan keluarga
planetnya terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu. Segala sesuatu di Bumi dipasok atom
dari bagian lain jagat raya, dan jauh dari masa lalu yang lebih jauh dari awal evolusi manusia.
Di tempat yang lain, makhluk lain – mungkin dengan kecerdasan yang lebih tinggi daripada kita
– barangkali saat ini sedang mengembara di dalam langit malam mereka sendiri. Matahari kita
mungkin hanya sekadar sebuah titik cahaya terhadap mereka, jika memang tampak. Andaikan
makhluk itu memang sekarang ada, mereka pasti berasal dari asal kosmik yang sama.
Secara sederhana dapat dikatakan, bahwa jagat raya (universe) adalah totalitas seluruh ruang
angkasa, waktu, materi dan energi. Astronomi adalah telaah tentang jagat raya. Ia adalah
sebuah subyek yang agak berbeda dengan yang lainnya, karena ia menuntut kita untuk secara
mendalam mengubah pandangan kita tentang kosmos dan melihat materi sebagai sesuatu
dengan skala yang sama sekali tidak akrab dengan pengalaman sehari-hari. Sebagai contoh,
lihat saja misalnya sebuah galaksi yang bernama Andromeda (Gambar I.1). Ia adalah kumpulan
besar bintang-bintang dengan jumlah ratusan milyar – lebih banyak bintang daripada jumlah
manusia yang pernah hidup di Bumi. Struktur keseluruhan galaksi Andromeda terlihat di langit
dengan diameter selebar 100.000 tahun cahaya. Meskipun tampaknya seperti satuan waktu,

satu tahun cahaya dalam kenyataannya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun
pada kecepatan 300.000 km perdetik. Kalau dihitung seterusnya, dalam satu tahun ada 365
hari, dalam satu hari ada 24 jam, dalam satu jam ada 60 menit, dalam 1 menit ada 60 detik,
akan diperoleh bahwa 1 tahun cahaya sama dengan kira-kira 10 triliun kilometer. Untuk
perbandingan, diameter Bumi besarnya sekitar 13.000 kilometer, yang kira-kira kurang dari
satu per dua puluh detik cahaya.
Gambar I.1. Galaksi Andromeda
Tahun cahaya adalah satuan jarak yang diperkenalkan oleh astronom untuk melukiskan jarak
yang sangat jauh. Kita akan sering menemukan satuan seperti ini dalam astronomi. Astronom
sering memperbesar sistem metrik standar dengan tambahan satuan yang digunakan dalam
masalah-masalah khusus yang sedang dibahas.
Ribu (1.000), juta (1.000.000), milyar (1.000.000.000), bahkan triliun (1.000.000.000.000) –
bilangan ini sering muncul dalam percakapan sehari-hari. Tetapi mari kita berhenti sejenak
untuk memahami besaran bilangan ini dan meresapi perbedaan yang kentara antar bilangan ini.
Seribu sangat mudah untuk dipahami. Dengan kecepatan 1 angka per detik, kita akan

menghitung mulai dari angka 1 sampai dengan 1.000 dalam waktu 1.000 detik atau sekitar 16
menit. Akan tetapi, jika kita ingin menghitung sampai dengan 1.000.000, kita perlu waktu lebih
dari dua minggu untuk menghitung dengan kecepatan 1 angka per detik, 16 jam per hari (kalau
8 jam diperlukan untuk tidur). Untuk menghitung dari 1 sampai dengan satu miliar dengan
kecepatan yang sama, 1 angka per detik, dan 16 jam per hari diperlukan hampir 50 tahun!
Dalam kemasan materi ini, kita tidak hanya berbicara ruang dengan besar milyaran kilometer,
tetapi milyaran tahun cahaya; atau benda yang mengandung hanya triliunan atom, tetapi
triliunan bintang, dan interval waktu yang hanya milyaran detik atau jam, tetapi milyaran
tahun. Kita perlu menjadi akrab – dan nyaman – dengan bilangan-bilangan besar tersebut.
Salah satu cara yang baik adalah mulai dengan belajar seberapa kali lebih besar satu juta dari
satu ribu, dan berapa kali lebih besar satu miliar dari satu ribu.
Dengan kekurang-pahaman tentang obyek-obyek astronomi yang mereka amati, pengamat
langit zaman kuno merangkum cerita untuk menerangkannya. Misalnya dikatakan, Matahari
dibawa ke langit dengan kereta perang yang ditarik kuda terbang. Pola konstelasi bintang
dicerminkan sebagai jagoan atau pahlawan mereka atau sebagai binatang yang mereka
anggap sakti yang ditempatkan di langit oleh para dewa. Sekarang, tentu saja kita mempunyai
konsepsi jagat raya yang sangat berbeda. Bintang yang kita lihat letaknya sangat jauh, adalah
benda bundar yang bersinar yang mungkin kuat sinarnya sama atau ratusan kali kuat sinar
Matahari kita.
I.3. Konstelasi di Langit
Antara Matahari terbenam dan Matahari terbit pada sebuah malam yang cerah, kita akan bisa
melihat sekitar 3.000 titik cahaya di langit. Jika kita masukkan pemandangan langit dari muka
Bumi sebaliknya, hampir 6.000 bintang tampak pada mata telanjang. Kecenderungan alamiah
manusia adalah melihat pola dan hubungan antar benda-benda langit itu, walaupun pada
kenyataannya tidak ada hubungan apapun sebenarnya, dan orang dulu menghubungkan
bintang-bintang terang ke dalam konfigurasi yang disebut konstelasi atau rasi, yang orang
zaman kuno menamakannya dengan makhluk mitos, jagoan atau pahlawan, dan binatang yang
dirasakan penting untuk mereka. Gambar I.2 memperlihatkan sebuah konstelasi yang menonjol
pada langit malam dari Oktober sampai Maret, yaitu si Pemburu dengan nama Orion. Orion
adalah pahlawan berdasar mitos Yunani.

Gambar 1.2. Konstelasi Orion
Mungkin tidak begitu mengejutkan, pembentukan pola konstelasi bintang dipengaruhi oleh
latar belakang budaya etnik masing-masing. Orang Cina zaman dulu melihat tokoh mitos
berbeda dengan orang Yunani, orang Babilonia, dan juga orang Indonesia. Konstelasi yang
disebut oleh orang Yunani sebagai Orion, di Indonesia dikenal dengan nama Waluku atau
Wuluku, yang berarti alat bajak sawah.
Astronom zaman dulu mempunyai alasan yang praktis untuk mempelajari astronomi. Beberapa
konstelasi bisa digunakan untuk petunjuk navigasi. Bintang Polaris menunjukkan arah Utara,
dan lokasinya yang hampir tetap di langit, dari jam ke jam, dari malam ke malam, telah
membantu penjelajah selama berabad-abad. Konstelasi lain digunakan sebagai kalender
primitif untuk meramalkan musim menanam dan musim panen. Sebagai contoh, kenampakan
bintang Waluku/Wuluku di langit Timur pada awal malam dianggap sebagai tanda dimulainya
musim hujan, dan masa pertanian segera tiba.

Dalam banyak kelompok masyarakat, orang percaya bahwa ada manfaat lain dalam menelusuri
secara terus menerus posisi benda langit yang berubah dari waktu ke waktu. Posisi relatif
antara bintang-bintang dan planet-planet pada hari kelahiran seseorang dipelajari dengan
seksama oleh ahli astrologi, yang menggunakan data untuk membuat ramalan tentang nasib
orang tersebut. Jadi, dalam hal “faedah”, astronomi dan astrologi muncul dari desakan
keperluan dasar yang sama yaitu keinginan untuk “melihat” masa depan. Dan, sesungguhnya,
untuk waktu yang lama keduanya tidak bisa dipisahkan antara satu dari yang lainnya. Sekarang,
kebanyakan orang mengenal bahwa astrologi tidak lebih dari sekadar hiburan semata, meski
jutaan orang masih mempercayai horoskop dalam koran-koran setiap harinya. Walaupun
begitu, terminologi astrologi lama – nama-nama dari konstelasi dan istilah-istilah yang
digunakan untuk menggambarkan lokasi dan gerakan planet  masih digunakan dalam dunia
astronomi modern sekarang untuk memudahkan pengenalan daerah langit tertentu.
Secara umum dapat dikatakan, bahwa seperti ditunjukkan dalam Gambar I.3, bintang-bintang
yang membentuk konstelasi tertentu sebenarnya tidak berdekatan antara satu dengan lainnya
di langit, bahkan dengan standar astronomi sekali pun. Mereka semata-mata hanya cukup
terang untuk diamati dengan mata telanjang dan kebetulan terletak kira-kira dalam arah
yang sama di langit dilihat dari Bumi. Tetapi, konstelasi juga menyediakan cara yang cocok
untuk para astronom untuk pengenalan daerah yang luas di langit, seperti halnya ahli geologi
menggunakan benua atau seorang Presiden mengenal nama-nama provinsi dalam negaranya.
Total ada 88 buah kontelasi di seluruh langit, tetapi hanya ada 12 yang berada pada atau
sekitar ekliptika (lingkaran tahunan Matahari) yang disebut sebagai zodiak.
Gambar I.3. Orion dengan dilengkapi jarak yang berbeda

Bab II
Posisi Bintang di Langit
II.1. Bola Langit
Selama perjalanan malam, bintang-bintang atau konstelasi tampak bergerak dengan sangat
pelan sekali (tidak bisa terdeteksi dengan pengamatan mata telanjang dalam rentang waktu
yang singkat) sepanjang langit dari Timur ke Barat. Tetapi pengamat langit zaman dulu pun
sangat sadar bahwa posisi relatif antara bintang yang satu dengan bintang lainnya tetap tidak
berubah sepanjang pergerakan malam itu. Sangat alamiah kalau pengamat zaman dulu itu
menyimpulkan bahwa bintang-bintang haruslah menempel ketat pada bola langit bagian dalam,
ibarat sebuah kanopi yang mengelilingi Bumi.
Untuk titik pandangan modern, gerakan semu bintang-bintang di langit adalah hasil dari rotasi
dari Bumi pada porosnya, bukan rotasi bola langit. Walaupun kita tahu bahwa Bumi bukanlah
pusat alam semesta, untuk menerangkan gerak langit yang kita saksikan, kita “menganggap”
seolah-olah Bumi menjadi pusat bola langit. Titik-titik tempat sumbu rotasi Bumi memotong
langit disebut sebagai Kutub Langit. Pada belahan langit Utara, Kutub Langit Utara (KLU)
terletak di atas Kutub Utara Bumi. Perpanjangan sumbu rotasi Bumi pada arah yang
berlawanan menentukan Kutub Langit Selatan (KLS). Persis ditengah-tengah antara KLU dan
KLS terletak ekuator langit, yang merupakan perpotongan antara bidang ekuator Bumi dengan
bola langit.
Gambar II.1. Bola Langit

Ketika kita membicarakan lokasi bintang di langit, astronom berbicara dalam istilah atau
besaran posisi sudut atau perbedaan sudut, bukan jarak bintang dari Bumi, karena yang kita
lihat adalah proyeksi bintang pada langit. Bintang-bintang itu sendiri mempunyai jarak yang
berbeda satu dengan lainnya.
II.2. Ukuran Sudut
Besar dan skala sering dinyatakan dengan mengukur panjang dan sudut. Konsep pengukuran
panjang sudah sangat akrab kepada kita semua. Tetapi konsep pengukuran sudut mungkin
masih kurang akrab. Tapi kita coba ingat beberapa fakta sederhana di bawah ini:
i. Sebuah lingkaran penuh besarnya 360 derajat (360). Jadi, setengah lingkaran yang
merentang dari horizon ke horizon, melintasi titik tepat di atas kepala dan
merangkum bagian langit yang tampak pada seseorang pada suatu saat, besarnya
180.
ii. Setiap bagian 1 lebih jauh dapat dibagi-bagi lagi ke dalam bagian dari derajat, yang
disebut menit busur. Ada 60 menit busur (ditulis 60) dalam satu derajat.
(Terminologi menit “busur” digunakan untuk membedakan satuan sudut ini dengan
satuan menit waktu). Matahari dan Bulan tampak sebagai benda bulat yang
besarnya 30 menit busur (30) atau setengah derajat di langit.
iii. Satu menit busur (1) dapat dibagi menjadi 60 detik busur (60). Dengan kata lain, kalau
satu menit busur (1) adalah 1/60, maka satu detik busur (1) adalah 1/601/60 =
1/3.600. Satu detik busur (1) adalah satuan ukuran sudut yang sangat kecil –
besarnya sudut dari sebuah benda dengan panjang 1 centimeter dilihat dari jarak 2
kilometer. Gambar II.2 melukiskan besaran sudut.

Gambar II.2 Besaran sudut.
Jangan dicampuradukkan satuan yang digunakan untuk mengukur sudut ini. Menit busur dan
detik busur tidak ada hubungannya dengan pengukuran waktu, dan derajat tidak ada
hubungannya dengan temperatur. Derajat, menit busur, dan detik busur adalah semata-mata
cara untuk mengukur besarnya dan menentukan posisi benda langit pada bola langit.
Ukuran atau besarnya sudut dari sebuah benda bergantung kepada ukuran fisis yang
sebenarnya dan jaraknya dari kita. Sebagai contoh, Bulan, pada jaraknya yang sekarang dari
Bumi, mempunyai diameter sudut 0,5 atau 30. Jika Bulan ditempatkan pada jarak 2 kali lebih
jauh, ia akan tampak setengahnya – 15 – walaupun besar fisis sebenarnya tetap sama. Jadi,
besar sudut saja tidak cukup untuk menentukan diameter yang sebenarnya dari benda itu. Jarak
ke benda tersebut harus harus juga diketahui.
II.3. Koordinat Langit
Metoda paling sederhana untuk menentukan lokasi bintang-bintang di langit adalah
menentukan konstelasinya dan mengurutkannya dalam tingkatan terangnya. Bintang paling
terang diberi notasi dengan abjad Yunani , bintang paling terang kedua diberi notasi ,
bintang yang ketiga , dan seterusnya. Jadi, dua bintang paling terang dalam konstelasi Orion –
Betelgeuse dan Rigel – juga masing-masing dikenal sebagai Orionis dan Orionis. (Penelitian

paling kini ternyata menghasilkan bahwa Rigel lebih terang daripada Betelgeuse, tetapi nama
bintang tetap.) Begitu juga, Sirius, bintang yang paling terang di langit, yang berlokasi di
konstelasi Canis Major (Anjing Besar), diberi nama Canis Major (atau disingkat CMa).
Bintang Kutub sekarang (Polaris) di konstelasi Ursa Minor (Beruang Kecil) juga dikenal sebagai
Ursae Minoris (UMi), atau Antares, bintang raksasa merah (diameternya sama dengan
2.000 kali diameter Matahari) di rasi Scorpio disebut juga Scorpio (atau Sco), dan
seterusnya. Karena lebih banyak lagi bintang terang dalam konstelasi tertentu sedangkan
jumlah huruf dalam abjad Yunani terbatas, penggunaan pemakaian cara ini sangat terbatas.
Akan tetapi untuk pengamatan bintang dengan mata telanjang, yang hanya melibatkan bintang-
bintang terang saja, cara ini cukup memadai.
Untuk pengukuran yang lebih teliti, astronom menerapkan sistem koordinat langit pada bola
langit. Jika kita menganggap bintang-bintang menempel pada sebuah bola langit yang berpusat
di Bumi, sistem lintang dan bujur pada permukaan Bumi diperluas sehingga mencakup langit.
Lintang dan bujur pada sistem koordinat permukaan Bumi, dalam sistem koordinat langit
padanannya adalah masing-masing deklinasi dan asensiorekta. Gambar II.3 melukiskan maksud
dari asensiorekta dan deklinasi pada bola langit, dan membandingkannya dengan bujur dan
lintang pada permukaan Bola.
Gambar II.3. Sistem koordinat di permukaan Bumi dan koordinat langit

Perhatikan hal-hal di bawah ini:
i. Deklinasi () diukur dalam derajat () ke Utara atau Selatan dari ekuator Bumi. Jadi,
ekuator langit berada pada deklinasi 0, KLU pada deklinasi + 90, dan KLS
mempunyai deklinasi – 90 (tanda minus di sini memberi arti “selatan dari ekuator
langit”).
ii. Asensiorekta () diukur dalam satuan jam, menit, dan detik.
Satuan sudut secara bersamaan digunakan juga dengan satuan waktu, untuk
membantu dalam pengamatan astronomi. Dua set satuan ini dihubungkan dengan
rotasi Bumi (atau bola langit). Dalam 24 jam, Bumi berotasi sekali pada sumbunya
atau sebanyak 360. Jadi, dalam perioda 1 jam, Bumi berotasi sebesar 360/24= 15,
atau 1 jam. Dalam 1 menit waktu, Bumi berotasi dalam sudut sebesar = 15/60 =
0,25, atau 15 menit busur (15). Dalam 1 detik waktu, Bumi berotasi sebesar sudut
= 15/60 = 15 detik busur (15). Titik nol untuk asensiorekta dipilih saat Matahari di
langit berada pada posisi Vernal Equinox, yaitu perpotongan antara ekuator langit
dengan ekliptika.
Asensiorekta dan deklinasi secara spesifik menunjukkan lokasi di langit yang serupa
dengan koordinat bujur dan lintang yang menentukan lokasi pada permukaan Bumi.
Sebagai contoh, untuk mencari kota Padang, lihat 100 21 sebelah timur dari
meridian Greenwich (garis pada permukaan Bumi dengan bujur 0) dan 057
sebelah utara ekuator. Dengan cara yang sama, untuk mencari lokasi bintang
Betelgeuse pada bola langit, lihat 5h
52m
0s
ke arah Timur Vernal Equinox (garis di
langit dengan asensiorekta 0h
), dan 724 sebelah Utara ekuator langit. Bintang Rigel
yang disebutkan di atas, terletak pada = 5h
13m
36s
dan  = 813. Asensiorekta dan
deklinasi terikat dalam bola langit. Walaupun bintang tampak bergerak di langit
karena rotasi Bumi, koordinat mereka tetap konstan sepanjang malam, karena pada
saat bersamaan titik vernal equinox yang menjadi titik nol asensiorekta bergerak
dengan harga yang sama dengan bintang.

Bab III
Gerak Bumi
III.1. Rotasi dan Revolusi Bumi
Kita mengukur waktu berdasar acuan pada Matahari. Karena irama hari dan malam sangat
penting pada kehidupan kita, maka perioda waktu antara suatu tengah hari ke tengah hari
berikutnya, atau suatu tengah malam ke tengah malam berikutnya, yaitu hari matahari yang
panjangnya 24 jam, adalah satuan waktu sosial dasar manusia. Perubahan posisi Matahari dan
bintang-bintang di langit sepanjang hari/malam disebut gerak harian. Seperti kita ketahui hal
itu disebabkan oleh rotasi Bumi. Tetapi pada suatu waktu yang sama, posisi bintang di langit
tidak akan berada pada tempat yang sama dari satu malam ke malam berikut. Tiap malam,
keseluruhan bola langit tampak bergeser sedikit terhadap horizon, dibanding malam
berikutnya. Cara yang paling mudah untuk mengkonfirmasi hal ini adalah dengan menyaksikan
bintang-bintang yang tampak sesaat setelah Matahari terbenam atau sebelum fajar. Kita akan
melihat bahwa bintang-bintang berada pada posisi sedikit berbeda dari malam sebelumnya
(kira-kira 4 menit lebih cepat). Karena pergeseran kecil ini, hari yang diukur berdasar acuan
bintang – disebut hari sideris – berbeda panjangnya dengan hari matahari.
Gambar III.1. Hari Sideris

Penyebab perbedaan antara hari matahari (hari dengan acuan Matahari) dan hari sideris (hari
dengan acuan bintang) dilukiskan pada Gambar III.1. Terjadinya perbedaan ini dikarenakan
Bumi melakukan dua macam gerakan yaitu rotasi dan revolusi secara bersamaan. Selama
berotasi Bumi juga bergerak sedikit dalam orbitnya mengelilingi Matahari. Setiap Bumi berotasi
sekali pada sumbunya ia juga bergerak sedikit sepanjang orbitnya mengitari Matahari. Oleh
karena itu Bumi harus berotasi lebih besar daripada 360 (360 derajat) agar Matahari berada di
posisi (di langit) satu hari sebelumnya. Jadi, interval waktu antara suatu tengah hari ke tengah
hari berikutnya (satu hari matahari) lebih lama daripada satu perioda rotasi yang acuannya
bintang (satu hari sideris). Planet Bumi perlu waktu 365 hari untuk mengorbit Matahari, jadi
sudut tambahan yang ditempuh adalah 360/365 = 0,986. Karena Bumi berotasi dengan15per
jam, diperlukan 3,9 menit untuk berotasi sebesar sudut 0,986 ini. Jadi hari matahari 3,9 menit
(dibulatkan menjadi 4 menit) lebih panjang daripada hari sideris, atau panjang hari sideris sama
dengan 23h
56m
.
III.2 Perubahan Musim
Gambar III.2 melukiskan bagaimana Bumi berevolusi mengelilingi Matahari dalam setahun.
Untuk masing-masing posisi Bumi, langit yang tampak dari Bumi yang sedang mengalami malam
hari berbeda-beda. Pada kira-kira bulan Maret langit yang tampak dalam bulan itu adalah langit
yang menampilkan bintang-bintang dari konstelasi Leo, Virgo, dan Libra. Sedangkan tiga bulan
setelahnya yaitu kira-kira bulan Juni bintang dalam rasi-rasi Scorpio, Sagittarius, dan
Capricornus akan tampak. Begitu seterusnya. Perubahan musiman yang teratur ini terjadi
karena revolusi Bumi mengelilingi Matahari. Bagian gelap belahan langit dari Bumi menghadap
arah langit yang sedikit demi sedikit bergeser tiap malamnya. Perubahan dalam arah ini hanya
sekitar 1 saja per malamnya – perubahan yang terlalu kecil untuk bisa dilihat dengan mata
telanjang, dari suatu malam ke malam berikutnya. Tetapi akan terlihat kentara dalam rentang
mingguan atau bulanan seperti ditunjukkan dalam Gambar III.2.

Gambar III.2 Pemandangan langit malam berubah dengan bergeraknya Bumi dalam orbitnya
mengelilingi Matahari. Seperti ditunjukkan dalam gambar di atas, bagian malam hari dari
Bumi menghadap sekumpulan konstelasi pada waktu yang berbeda dalam setahun. Dua belas
nama-nama konstelasi yang tampak disini yang berada di atau dekat ekliptika disebut zodiak.
Setelah enam bulan Bumi telah mencapai bagian seberang orbitnya, dan kita menghadap ke
kelompok bintang dan konstelasi yang sama sekali berbeda pada langit malamnya. Karena
gerakan ini, Matahari tampak (terhadap pengamat di Bumi) bergerak relatif terhadap bintang-
bintang latar belakang sepanjang tahun. Gerakan semu Matahari di langit mengikuti lintasan
pada bola langit selama setahun disebut ekliptika. Ke 12 konstelasi yang dilalui Matahari ketika
ia bergerak sepanjang ekliptika – yaitu konstelasi-konstelasi yang akan kita lihat pada arah
Matahari jika konstelasi-konstelasi itu (zodiak) tidak terhalangi oleh silaunya sinar Matahari –
memiliki arti yang sangat penting bagi astrolog zaman dulu.
Seperti diperlihatkan dalam Gambar III.2, ekliptika membentuk lingkaran besar pada bola
langit, miring dengan sudut 23,5 terhadap ekuator langit.
Dalam kenyataannya, seperti diilustrasikan pada Gambar III.3, bidang ekliptika adalah bidang
orbit Bumi mengelilingi Matahari. Kemiringan ini terjadi sebagai konsekuensi dari inklinasi
sumbu rotasi Bumi kita terhadap bidang orbitnya.

Gambar III.3 Ekliptika dan ekuator langit
Titik pada ekliptika, tempat Matahari berada pada titik paling Utara di atas ekuator langit
dikenal sebagai titik musim panas atau summer solstice atau Titik Balik Utara. Seperti pada
GambarIII.3, titik ini menyatakan lokasi dalam orbit Bumi ketika Kutub Utara Bumi berada
paling “dekat” ke Matahari. Peristiwa ini terjadi sekitar tanggal 21 Juni – tanggal yang pasti
sedikit bervariasi dari tahun ke tahun karena panjang satu tahun sesungguhnya tidak genap
dengan hari yang penuh. Ketika Bumi berotasi, titik-titik sebelah Utara ekuator menghabiskan
waktunya di bawah sinar Matahari pada tanggal tersebut, sehingga summer solstice
berhubungan dengan siang hari terpanjang dalam setahunnya di belahan langit Utara dan
siang hari terpendek di belahan langit Selatan.
Enam bulan kemudian, Matahari berada pada titik paling Selatan di bawah ekuator langit –
atau, berarti, Kutub Utara Bumi berorientasi terjauh dari Matahari. Kita mencapai titik Musim
Dingin (winter solstice) atauTitik Balik Selatan pada tanggal 21 Desember, saat terjadi siang
hari terpendek di Belahan Langit Utara dan terpanjang di Belahan Langit Selatan.

Kombinasi lokasi Matahari terhadap ekuator langit dan panjang siang hari menyebabkan
terjadinya empat musim yang dialami di Bumi oleh orang yang tinggal di belahan Utara dan
belahan Selatan. Seperti dilukiskan dalam Gambar III.3, ketika Matahari berada tinggi di langit,
berkas cahaya yang menimpa Bumi lebih terkonsentrasi – jatuh pada daerah yang lebih kecil.
Akibatnya, Matahari terasa lebih panas. Jadi, pada Musim Panas di belahan Utara, ketika
Matahari berada pada titik tertinggidi atas horizon dan siang hari berlangsung panjang,
umumnya temperatur jauh lebih tinggi daripada dalam Musim Dingin, ketika Matahari berada
ebih bawah dan siang hari berlangsung pendek.
Dua titik tempat ekliptika berpotongan dengan ekuator langit – yaitu ketika sumbu rotasi Bumi
tegak lurus kepada garis yang menghubungkan Bumi dengan Matahari (Gambar III.3) – disebut
ekinoks. Pada kedua tanggal itu, panjang siang dan malam sama. Dalam Musim Gugur (di
Belahan Bumi Utara), ketika Matahari melintas dari Utara menuju Belahan Langit Selatan, kita
mempunyai ekinoks Musim Gugur (autumnal equinox) (pada tanggal 21 September). Ekinoks
Musim Semi (vernal equinox) terjadi pada saat Musim Semi di belahan Bumi Utara, pada kira-
kira tanggal 21 Maret, ketika Matahari memotong ekuator langit menuju Utara (Gambar III.3).
Karena hubungannya dengan akhir Musim Dingin dan awal musim pertumbuhan, titik vernal
equinox ini sangat penting untuk astronom dan astrolog masa silam. Ia juga memainkan peran
penting dalam sistem penentuan waktu. Interval waktu dari satu vernal equinox ke vernal
equinox berikutnya – 365,2422 hari Matahari rata-rata (mean solar day)  disebut sebagai satu
tahun tropis (tropical year).
III.3. Perubahan Jangka Panjang
Bumi mempunyai banyak gerakan – ia berputar pada sumbunya, ia bergerak mengitari
Matahari, dan ia bersama Matahari bergerak melingkari Pusat Galaksi Bima Sakti. Kita telah
melihat bagaimana gerakan-gerakan ini mengakibatkan terjadinya perubahan pada langit
malam dan perubahan dalam musim. Pada kenyataannya situasinya lebih rumit lagi. Seperti
gasing yang berputar cepat pada porosnya, sementara sumbunya sendiri secara perlahan
mengitari sumbu vertikalnya, sumbu Bumi berubah arah sepanjang waktu (walaupun sudut
antara sumbu dan garis yang tegak lurus pada bidang ekliptika selalu tetap sekitar 23,5).
Seperti dilukiskan dalam Gambar III.4, perubahan ini disebut presesi. Presesi ini disebabkan
oleh gaya tarik Bulan dan Matahari pada Bumi. Selama satu siklus presesi – sekitar 26.000
tahun – sumbu Bumi membuat sebuah kerucut.

Bab IV
Model Jagat Raya
IV.1. Model Jagat Raya Geosentris
Orang Yunani kuno dan peradaban sebelum mereka membangun model jagat raya. Telaah
mengenai jagat raya pada skala paling besar disebut kosmologi. Sekarang, kosmologi perlu
memandang jagat raya pada skala yang begitu besarnya sehingga bahkan galaksi keseluruhan
dapat dianggap semata-mata sebagai titik-titik yang tersebar di seluruh alam semesta. Akan
tetapi untuk orang Yunani kuno, jagat raya pada dasarnya adalah Tata Surya – Matahari, Bumi,
dan Bulan, dan planet-planet yang diketahui saat itu. Bintang-bintang di latar belakangnya,
memang merupakan bagian dari jagat raya, tetapi mereka dianggap suar cahaya yang tidak
berubah yang menempel tetap pada bola langit. Orang Yunani kuno tidak mempertimbangkan
Matahari, Bulan, dan planet-planet sebagai bagian dari kubah langit maha besar. Obyek-
obyek ini memiliki pola perilaku yang beda dari bintang-bintang.
Model Tata Surya yang paling awal mengikuti ajaran dari filsof Yunani Aristoteles (384 – 322
S.M.) yaitu model jagat raya geosentris, yang menempatkan Bumi sebagai pusat jagat raya dan
semua benda bergerak mengitarinya. Pada model ini digambarkan masing-masing planet
bergerak seragam mengelilingi lingkaran kecil, yang disebut epicycle, yang pusatnya bergerak
mengitari Bumi pada lingkaran yang lebih besar, yang disebut deferent, seperti diperlihatkan
pada Gambar IV.1. Lingkaran epicycle dimaksudkan untuk bisa menerangkan perubahan terang
planet dari waktu ke waktu.

Gambar IV.1. Model jagat raya Aristoteles.
Kemudian sekitar tahun 140 M, seorang astronom Yunani bernama Ptolemeus membangun
model jagat raya yang bisa menerangkan juga lintasan lima planet yang waktu itu diketahui,
dan juga garis edar Matahari dan Bulan. Disini kita tidak akan terlalu rinci memaparkan kedua
model di atas, tetapi model dari Ptolemeus ini secara lengkap ditulis dalam Syntaxis (lebih
dikenal dalam nama Arabnya, Almagest – “the greatest”), yang memberi kerangka kerja
intelektual untuk semua perdebatan dan pembicaraan tentang jagat raya selama seribu tahun.
Sesungguhnya, sejarah mencatat bahwa beberapa astronom Yunani kuno berpendapat berbeda
tentang gerak benda-benda langit ini. Di antara mereka adalah Aristarchus dari Samos (310 –
230 S.M.) yang mengusulkan bahwa semua planet, termasuk Bumi, berevolusi mengelilingi
Matahari dan, lebih jauh lagi, Bumi berotasi pada sumbunya sekali sehari. Kombinasi revolusi
dan rotasi yang ia usulkan akan menciptakan gerakan semu dari langit – ide sederhana yang
akrab kepada setiap orang yang naik korsel dan melihat pemandangan yang bergerak lewat
dalam arah yang berlawanan. Akan tetapi, penggambaran Aristarchus tentang langit,
meskipun intinya benar, tidak memperoleh penerimaan yang luas dalam kurun waktu
hidupnya. Pengaruh Aristoteles terlalu kuat, pengikutnya begitu banyak, dan tulisannya sangat
menyeluruh. Model geosentris secara luas tidak tertandingi sampai abad 16.
Ajaran dari Aristoteles memang menyampaikan beberapa argumen sederhana dan agak
memaksa untuk dukungan terhadap pandangannya. Antara lain, tentu saja, Bumi tidak terasa
bahwa ia bergerak – dan jika Bumi memang bergerak, bukankah pasti akan terjadi angin besar
ketika planet berevolusi dengan kecepatan tinggi mengitari Matahari ?

IV.2. Model Heliosentris dari Tata Surya
Gambaran jagat raya dari Ptolemeus bertahan utuh selama lebih kurang hampir 14 abad, yaitu
sampai dengan abad 16. Seorang pendeta orang Polandia, Nicolaus Copernicus menemukan
kembali model heliosentris (berpusat di Matahari) dari Aristarchus yang memberi penjelasan
yang lebih alamiah dari fakta yang diamati daripada kosmologi geosentris yang kusut.
Copernicus menegaskan bahwa Bumi berputar pada sumbunya dan, seperti planet lain,
mengorbit Matahari. Akan kita lihat, model ini tidak sekadar menerangkan perubahan harian
dan musiman yang teramati di langit, tetapi ia juga secara alami menerangkan gerak
retrograde (gerak berbalik arah yang tampak di langit) dan perubahan terang dari planet.
Realisasi kritis bahwa Bumi bukan pusat jagat raya, sekarang disebut sebagai revolusi
Copernicus. Beberapa dasar dari revolusi Copernicus antara lain sebagai berikut: Bumi bukan
merupakan pusat dari segalanya, pusat Bumi bukan merupakan pusat jagat raya tetapi hanya
pusat gravitasi dan orbit Bulan, bintang-bintang berada pada jarak yang lebih jauh daripada
Matahari, sehingga segala gerak semu bintang yang kita lihat adalah hasil dari rotasi Bumi,
gerak harian dan tahunan bintang sesungguhnya disebabkan oleh berbagai gerakan Bumi,
gerak retrograde planet terjadi sebagai akibat dari gerak Bumi.
Gambar IV.2 memperlihatkan bagaimana pandangan Copernicus menerangkan terang planet
yang berubah, gerak retrograde dalam lintasan yang teramati.

Gambar IV.2 Gerak retrograde Mars
Kendati adanya dukungan dari beberapa data pengamatan, tidak ada rekan ilmuwan atau
publik umum dengan mudah menerima model Copernicus. Model heliosentris bertentangan
dengan bulir-bulir pemikiran sebelumnya dan menyimpang dari ajaran agama saat itu, karena
pada dasarnya ia memposisikan Bumi pada tempat yang tidak sentral dan kurang istimewa
dalam Tata Surya dan jagat raya. Dan pekerjaan Copernicus memiliki pengaruh kecil pada
khalayak ramai pada zamannya, paling tidak salah satunya karena pemikirannya diterbitkan
dalam bahasa Latin (bahasa standar dari masyarakat ilmiah pada zaman itu), dimana sebagian
besar orang tidak dapat membacanya. Hanya lama setelah kematian Copernicus, ketika yang
lain – khususnya Galileo Galilei – mempopulerkan idenya, Gereja Katolik Roma memandangnya
dengan cukup serius untuk melarangnya. Tulisan Copernicus tentang jagat raya heliosentris
ditempatkan pada Index of Prohibited Books (Indeks Buku-buku yang dilarang) di Gereja dalam
tahun 1616. Tujuh puluh tiga tahun kemudian tulisan-tulisan itu pertama kali diterbitkan.
Tulisan-tulisan itu tetap di sana sampai akhir abad 18.

IV.3. Lahirnya Astronomi Modern dan Pengamatan Bersejarah Galileo
Dalam abad berikutnya setelah kematian Copernicus dan publikasi teorinya tentang Tata Surya,
dua orang ilmuwan – Galileo Galilei dan Johannes Kepler – menerbitkan rangkuman tulisan
mengenai astronomi.
Galileo Galilei adalah seorang ahli matematika dan filsuf Italia. Dengan itikadnya untuk
melakukan eksperimen guna menguji idenya – sebuah pendekatan yang agak radikal untuk saat
itu – dan dengan mencakup teknologi baru dari teleskop, ia melakukan revolusi dalam
eksperimen sains, sehingga ia secara luas dianggap sebagai Bapak dari sains eksperimen.
Teleskopnya sendiri ditemukan di Belanda pada awal abad 17. Mendengar tentang penemuan
ini (tetapi tanpa pernah melihatnya), Galileo membuat sebuah teleskop untuk dirinya dalam
tahun 1609 dan mengarahkannya ke langit. Apa yang ia temukan ternyata sangat bertentangan
dengan filosofi Aristoteles dan memasok banyak data baru untuk mendukung ide Copernicus.
Menggunakan teleskopnya, Galileo menemukan bahwa Bulan mempunyai gunung, lembah,
dan kawah. Mengamati Matahari, ia menemukan noda/bintik gelap yang sekarang dikenal
sebagai bintik/noda Matahari (sunspot). Hasil pengamatan ini berseberangan dengan
kebijakan orthodox Gereja zaman itu. Dengan memperhatikan penampilan bintik Matahari
yang berubah posisinya dari hari ke hari, Galileo menyimpulkan bahwa Matahari berotasi,
sekitar satu putaran sebulan, terhadap sumbu yang tegak lurus terhadap bidang ekliptika.
Galileo juga melihat empat titik cahaya yang kecil, yang tidak tampak pada mata telanjang,
mengitari planet Jupiter dan menyadari bahwa mereka itu adalah bulan (dari Jupiter). Untuk
Galileo, fakta bahwa planet lain mempunyai bulan memberi dukungan yang sangat kuat pada
model Copernicus. Jelas, bahwa Bumi bukan merupakan pusat dari segalanya. Ia juga
menemukan bahwa Venus menunjukkan siklus fasa yang penuh, seperti Bulan kita, sebuah
penemuan yang dapat dijelaskan hanya dengan teori gerak planet mengitari Matahari.
Dalam tahun 1610, Galileo menerbitkan buku yang diberi nama Sidereus Nuncius (The Starry
Messenger), merinci penemuan pengamatannya dan kesimpulan yang kontroversial, yang
mendukung teori Copernicus. Dalam melaporkan dan menginterpretasikan pengamatan yang
menakjubkan yang dihasilkan oleh teleskop barunya, Galileo berhadapan langsung dengan ke-
ortodok-an sains dan dogma agama pada zamannya. Ia sebenarnya sedang bermain api – ia
pasti sangat sadar bahwa hanya beberapa tahun sebelumnya, dalam tahun 1600, astronom
Giordano Bruno telah dibakar pada tiang pancang di Roma, karena ajaran bid’ah-nya bahwa
Bumi mengitari Matahari. Akan tetapi, dengan segala resikonya, Galileo dengan lantang
mengemukakan idenya yang mendapat ejekan, cemoohan, dan umpatan dari koleganya yang
mengikuti ajaran Aristoteles. Dalam tahun 1616 idenya disidangkan di depan pengadilan.

Hasilnya, pekerjaan Copernicus dilarang oleh Gereja Katolik Roma, dan Galileo diperintahkan
untuk meninggalkan usaha pencarian pemikiran astronominya.
Tetapi Galileo tidak berhenti. Dalam tahun 1632 ia mengobarkan lagi pemikirannya dengan
mempublikasikan Dialogue Concerning the Two Chief World Systems, yang membandingkan
model Ptolemeus dengan model Copernicus. Buku ini memaparkan perbincangan tiga orang,
yang salah seorangnya adalah Aristoteles yang berpandangan geosentris (yang kenyataannya
adalah pendapat dari Paus saat itu yaitu Pope, Urban VIII), yang dikalahkan oleh sanggahan
salah seorang dari dua pendukung kuat sistem heliosentris. Untuk membuat buku ini mudah
diakses oleh khalayak ramai yang lebih luas, Galileo lebih memilih menulisnya dalam Bahasa
Italia daripada Bahasa Latin. Tindakan ini membawa Galileo kepada konflik langsung dengan
otoritas Gereja. Puncaknya, penguasa Gereja memaksanya, dibawah ancaman penyiksaan,
untuk menarik kembali klaimnya bahwa Bumi mengorbit Matahari. Tetapi dia menolak, dan dia
ditempatkan sebagai tahanan rumah dalam tahun 1613. Ia akhirnya menghabiskan sisa
hidupnya di dalam penjara. Tidak sampai tahun 1992 Gereja secara terbuka mengampuni
tindakan “kriminal” Galileo. Tetapi pencederaan terhadap pandangan ortodok akan jagat raya
telah terjadi, dan “jin” Copernicus sudah keluar botol, sekali dan untuk selamanya!!!!
Revolusi Copernicus adalah sebuah contoh utama bagaimana metoda ilmiah, meskipun pada
suatu saat dipengaruhi oleh pendapat subyektif, dan keberpihakan manusiawi, dengan
kegigihan dari peneliti, akhirnya derajat obyektivitas yang pasti dapat dicapai. Dengan
bergulirnya waktu, banyak kelompok ilmuwan memeriksa, mengkonfirmasi, dan memperhalus
pengujian eksperimen yang akhirnya dapat menetralisir sikap subyektif individual. Biasanya,
satu generasi ilmuwan dapat membawa obyektivitas yang memadai untuk menunjang pada
masalah, walaupun beberapa, terutama, konsep yang revolusioner sangat terhalang oleh
tradisi, agama, sehingga diperlukan waktu yang lebih banyak. Dalam kasus model heliosentris
konfirmasi yang obyektif tidak diperoleh sampai kira-kira tiga abad setelah Copernicus
menerbitkan hasil kerjanya dan lebih dari 2000 tahun setelah Aristarchus mengusulkan konsep
ini. Namun demikian, pada kenyataannya obyektivitas pada akhirnya datang, dan sebagai
hasilnya, pengetahuan kita tentang jagat raya berkembang tidak terbatas.
IV.4. Hukum Gerak Planet
Pada saat yang sama Galileo menjadi terkenal dengan pengamatan perintis menggunakan
teleskop dan promosi lantang tentang sistem heliosentris, Johannes Kepler, seorang
matematikawan dan astronom Jerman sedang mengembangkan hukum-hukum gerak planet
yang sekarang menyandang namanya. Dalam segala hal, Galileo adalah ahli pengamatan
modern pertama. Ia menggunakan teknologi yang sedang muncul, dalam bentuk teleskop,

untuk mencapai pandangan baru terhadap jagat raya. Sebaliknya, Kepler adalah seorang
teoritis murni. Pekerjaan pertamanya yang mengklarifikasi pengetahuan kita tentang gerak
planet hampir semuanya berdasar pengamatan orang lain, terutama koleksi data yang
melimpah yang dihimpun oleh Tycho Brahe (1546 – 1601), dan dianggap sebagai salah seorang
astronom pengamatan terbesar yang pernah hidup.
IV.5. Data Pengamatan Brahe
Tycho, demikian ia sering dipanggil, adalah seorang aristokrat eksentrik dan sekaligus juga
seorang pengamat yang sangat terampil. Lahir di Denmark, ia mendapat pendidikan pada
beberapa universitas ternama di Eropa, tempat ia belajar astrologi, kimia, dan obat-obatan.
Sebagian besar pengamatannya, dibuat di observatoriumnya sendiri, yang bernama Uraniberg,
di Denmark. Di sana, dengan menggunakan instrument rancangannya sendiri, Tycho
memelihara rekaman catatan pengamatan yang sangat teliti dan akurat dari bintang-bintang,
planet-planet, dan peristiwa langit lain yang penting dan patut diperhatikan (termasuk komet
dan supernova) yang membantu meyakinkannya bahwa pandangan Aristoteles tentang jagat
raya adalah salah).
Dalam tahun 1597, setelah kalah dalam sidang pengadilan di Denmark, Tycho Brahe pindah ke
Praha sebagai ahli Matematik Kerajaan dari Holy Roman Empire. Praha kebetulan sangat dekat
dengan Graz, di Austria, tempat Kepler tinggal dan bekerja. Kepler bergabung dengan Tycho di
Praha dalam tahun 1600 dan ditugaskan untuk bekerja mencoba menemukan teori yang dapat
menerangkan data planet dari Tycho Brahe. Ketika Tycho meninggal setahun kemudian, Kepler
tidak hanya mewarisi posisi data Tycho Brahe, tetapi juga miliknya yang tidak ternilai harganya:
akumulasi hasil pengamatan planet untuk rentang beberapa dekade. Pengamatan Tycho,
meskipun dibuat dengan mata telanjang, kualitasnya sangat tinggi. Dalam kebanyakan kasus,
posisi bintang yang dia ukur akurat sampai 1. Kepler mulai bekerja mencari prinsip yang
menyatu untuk menerangkan dengan rinci gerak planet tanpa perlu memasukkan epicycle.
Upaya ini menghabiskan waktu dari 29 tahun sisa hidupnya.
Kepler telah menerima gambar heliosentris dari Tata Surya. Tujuannya adalah menemukan
gambaran gerak planet yang sederhana dan halus dalam kerangka kerja Copernicus, yang cocok
dengan pengamatan rinci yang kompleks dari Tycho. Pada akhirnya, ia menemukan bahwa
dirasa perlu untuk meninggalkan ide asli Copernicus yang sederhana tentang orbit planet yang
berbentuk lingkaran. Setelah tahun-tahun yang lama dari mempelajari data planet Brahe,
setelah banyak awal yang keliru, Kepler mengembangkan hukum-hukumnya yang sekarang
menyandang namanya.

IV.6. Hukum Kepler
Hukum Kepler pertama berhubungan dengan bentuk orbit planet.
i. Lintasan orbit planet mengelilingi Matahari bentuknya eliptis (bukan lingkaran),
dengan Matahari berada pada salah satu fokusnya.
Gambar IV.3 Elips adalah lingkaran yang agak pepat. Eksentrisitas elips adalah
ukuran dari kepepatan.
Hukum Kepler kedua berhubungan dengan kecepatan planet dalam bagian yang berbeda dari
orbitnya.
ii. Garis khayal yang menghubungkan Matahari dengan planet menyapu luas yang sama
dari elips pada interval waktu yang sama.

Gambar IV.4 Hukum Kepler Kedua Daerah Area 1 dan Area 2
Ketika mengorbit Matahari, sebuah planet menyapu daerah Area 1 dan Area 2 dalam waktu
yang sama. Akan tetapi, perhatikan, bahwa jarak yang ditempuh planet sepanjang busur
P1P2 lebih besar daripada jarak yang ditempuh sepanjang busur P3P4. Karena waktunya
sama dan jaraknya berbeda, kecepatannya pun harus berbeda. Ketika planet berada dekat
dengan Matahari, seperti pada sektor Area 1, ia harus bergerak lebih cepat daripada ketika
berada pada jarak paling jauh, seperti dalam sektor Area 2. Perhatikan juga, bahwa kedua
hukum ini tidak hanya terbatas berlaku pada planet saja. Mereka berlaku juga pada setiap
benda yang mengorbit. Satelit mata-mata, misalnya, bergerak sangat cepat ketika dekat
dengan permukaan Bumi, bukan karena mereka didorong dengan roket yang berdaya kuat,
tetapi karena orbitnya yang sangat eksentrik berada pada pengaruh Hukum Kepler.
Kepler menerbitkan kedua hukum pertamanya dalam tahun 1609. Saat itu ia mengatakan
bahwa ia telah membuktikannya hanya untuk orbit Mars. Sepuluh tahun kemudian, ia
memperluasnya ke semua planet yang saat itu diketahui (Merkurius, Venus, Bumi, Mars,
Jupiter, dan Saturnus) dan menambah Hukum Ketiga yang berhubungan dengan besarnya orbit
planet dengan perioda orbit siderisnya – waktu yang diperlukan planet untuk menyelesaikan
satu putaran mengelilingi Matahari.
Hukum Kepler Ketiga menyatakan

iii. Kuadrat perioda orbit planet sebanding dengan pangkat tiga sumbu setengah
panjangnya.
Hukum Ketiga ini khususnya menjadi sederhana kalau kita memilih periode sideris Bumi yaitu
tahun sebagai satuan waktu dan Satuan Astronomi (sa) sebagai satuan panjang. Satu Satuan
Astronomi (sa) adalah setengah sumbu panjang orbit Bumi mengelilingi Matahari – pada
intinya adalah jarak rata-rata antara Bumi dan Matahari. Seperti tahun cahaya, Satuan
Astronomi adalah satuan yang dibuat untuk digunakan pada jarak yang sangat-sangat jauh yang
sering dijumpai dalam astronomi. Dengan menggunakan satuan ini untuk waktu dan panjang,
kita akan dapat menulis Hukum Kepler Ketiga untuk setiap planet sebagai
P2
(dalam tahun Bumi)=a3
(dalam satuan astronomi)
Dalam formula ini, P adalah perioda orbit sideris planet dan a adalah panjang setengah sumbu
panjang. Hukum ini berimplikasi bahwa perioda P (dalam tahun) planet bertambah lebih cepat
daripada besar orbitnya a (dalam Satuan Astronomi). Sebagai contoh, Bumi, dengan sumbu
setengah panjang orbitnya 1 sa, mempunyai perioda orbit sama dengan 1 tahun Bumi. Planet
Venus yang mengorbit Matahari pada jarak sekitar 0,7 sa, hanya membutuhkan 0,6 tahun Bumi
– kira-kira 225 hari – untuk menyelesaikan satu putaran. Berbeda dengan Saturnus, yang
jaraknya hampir 10 sa dari Matahari, memerlukan sekitar 10 tahun Bumi untuk satu kali
mengorbit Matahari. Tabel IV.1 memberikan beberapa parameter fisik planet-planet dalam
Tata Surya.
Tabel IV.1. Parameter fisik planet-planet dalam Tata Surya.

Hal-hal utama yang dapat dipahami dari Tabel IV.1 adalah, dengan pengecualian pada planet
Merkurius, orbit planet hampir lingkaran (yaitu eksentrisitasnya hampir 0), dan makin jauh
planet dari Matahari, makin besar perioda orbitnya, yang bersesuaian dengan Hukum Kepler
Ketiga. Yang paling penting adalah Hukum Kepler ini dipatuhi oleh kesemua planet bukan
hanya oleh enam planet yang data pengamatannya dijadikan perumusan kesimpulan
hukumnya.

Bab V
Tata Surya
V.1. Pemahaman Awal
Bangsa Yunani dan astronom dulu faham tentang Bulan, bintang dan lima planet – Merkurius,
Venus, Mars, Jupiter, dan Saturnus – di langit malam. Mereka juga tahu tentang dua tipe lain
dari benda langit yang bukan bintang atau planet. Komet tampak sebagai untaian cahaya yang
panjang dengan gumpalan inti bagian kepalanya di langit malam dan tetap tampak selama
perioda sampai beberapa minggu dan kemudian pelan-pelan hilang dari pandangan. Meteor
atau “bintang jatuh” adalah lintasan terang sesaat dari cahaya yang berkelebat melintasi langit,
biasanya, memudar dalam waktu kurang dari satu detik setelah mereka pertama tampak.
Fenomena yang sekejap ini pastilah sangat akrab terhadap astronom zaman silam, tetapi peran
mereka dalam “potret besar” Tata Surya tidak dimengerti sampai beberapa waktu kemudian.
Pengetahuan manusia tentang hakekat dasar Tata Surya masih secara garis besar tidak berubah
sejak zaman dulu sampai awal abad 17, ketika penemuan teleskop membuat pengamatan yang
lebih rinci menjadi mungkin. Penemuan Galileo Galilei tentang fasa Venus dan empat bulan
yang mengitari Jupiter dalam abad 17 membantu pandangan kemanusiaan tentang jagat raya
selamanya.
Dengan kemajuan teknologi yang terus berlangsung, pengetahuan tentang Tata Surya
meningkat dengan cepat. Astronom mulai menemukan obyek yang tidak tampak oleh mata
telanjang. Sebelum akhir abad 19, astronom telah menemukan cincin Saturnus (1659), planet
Uranus (1758) dan Neptunus (1846), banyak satelit/bulan dari planet-planet, dan asteroid –
“planet kecil” yang mengorbit Matahari, yang sebagian besar menghuni sabuk lebar (disebut
sabuk asteroid) yang terletak antara Mars dan Jupiter. Ceres, asteroid paling besar dan yang
pertama terdeteksi, ditemukan dalam tahun 1801.
Abad 20 membawa peningkatan penyempurnaan berlanjut dalam teleskop optik. Satu lagi,
Pluto (saat itu masih diklasifikasi sebagai planet) ditemukan, bersama dengan tiga lagi sistem
cincin pada planet, belasan satelit/bulan, dan ribuan asteroid. Abad 20 itu juga melihat
munculnya astronomi non-optis – terutama astronomi radio dan inframerah – dan eksperimen
di Bulan, dan banyak sekali wahana antariksa tak berawak telah meninggalkan Bumi dan
menjelajah ke semua planet.

Berdasar hasil eksplorasi, Tata Surya kita diketahui mengandung satu bintang (Matahari),
delapan planet (setelah Pluto tidak diklasifikasikan sebagai planet lagi), paling tidak 135 bulan
yang mengorbit planet-planet, enam buah asteroid yang diameternya lebih besar daripada 300
kilometer, puluhan ribu asteroid, komet, myriad dengan diameter beberapa kilometer, dan
meteoroids dengan besar kurang dari 100 m yang tidak terhitung jumlahnya. Daftar ini tidak
diragukan lagi akan makin besar dengan terus dilakukannya eksplorasi tetangga kosmik kita.
Sejak pertengahan 1990-an, astronom telah mendeteksi lebih dari 100 extrasolar planet –
planet yang mengorbit bintang selain dari Matahari kita. Banyak planet baru yang ditemukan
tiap tahunnya
V.2. Pengamatan Planet
Astronom Yunani kuno mengamati bahwa sepanjang malam bintang-bintang bergerak pelan-
pelan melintasi langit. Selama sebulan, Bulan berpindah tempat dengan pelan dan tetap
sepanjang jalurnya di langit relatif terhadap bintang-bintang, melewati siklus fasa yang kita
kenal. Selama lintasan dalam setahun, Matahari bergerak maju sepanjang ekliptika pada laju
yang nyaris tetap. Tetapi astronom kuno juga sadar tentang lima benda yang lain – planet
Merkurius, Venus, Mars, Jupiter, dan Saturnus – yang perilakunya tidak terlalu mudah untuk
dipahami.
Pada mata telanjang (bahkan melalui teleskop), planet-planet tidak berperilaku teratur dan
gerakannya tidak bisa diramal seperti Matahari, Bulan, dan bintang-bintang. Planet-planet
berubah dalam terangnya, dan mereka tidak tetap berada pada posisi tertentu di langit. Tidak
seperti Matahari dan Bulan, planet-planet sepertinya mengembara pada bola langit – karena
memang sesungguhnya kata planet diambil dari kata Yunani yang berarti pengembara. Planet-
planet tidak pernah bergerak jauh dari ekliptika dan umumnya melintas pada bola langit dari
Timur ke Barat, seperti Matahari. Akan tetapi, mereka tampaknya kadang-kadang bergerak
lebih cepat atau kadang-kadang lebih lambat selama perjalanannya, dan ada saatnya planet-
planet tersebut bergerak berbalik dan maju lagi relatif terhadap bintang-bintang, seperti
diberikan dalam Gambar V.1. Dengan kata lain, ada perioda ketika planet bergerak kearah
Timur (relatif terhadap bintang-bintang) ia berhenti, dan kemudian planet itu tampak bergerak
ke arah Barat di langit selama sebulan atau dua bulan sebelum berubah arah lagi dan
meneruskan perjalanan ke arah Timurnya. Gerakan ke arah Timur biasanya disebut sebagai
gerak langsung atau prograde, dan gerakan dalam lintasan ke arah Barat disebut sebagai
gerakan retrograde.

Gambar V.1 Gerak prograde dan retrograde planet
V.3. Elongasi dan Fasa
Elongasi adalah sudut antara pusat dua benda astronomis dilihat dari pusat Bumi.Tetapi
karena Bumi begitu kecil dibanding jarak antara Matahari dan planet-planet, elongasi dapat
diamati dari titik mana pun di permukaan Bumi tanpa kesalahan yang berarti. Elongasi planet
umumnya diambil sebagai jarak sudutnya dari pusat Matahari. Ketika elongasi sama dengan
nol derajat, planet disebut sebagai berada pada konjungsi. Karena Merkurius dan Venus lebih
dekat ke Matahari daripada Bumi, mereka berada pada konjungsi ketika mereka berada antara
Bumi dan Matahari – ini disebut sebagai konjungsi inferior, dan ketika mereka berada di
belakang Matahari, disebut sebagai konjungsi superior.
Konjungsi adalah peristiwa ketika planet dan Matahari berada pada arah yang sama di langit.
Pada konjungsi inferior, planet berada pada jarak yang terdekat ke Bumi. Pada konjungsi
superior, planet berada pada jarak terjauh dari Bumi. Planet superior – Mars, Jupiter dan

seterusnya – terangnya paling tinggi saat berada pada oposisi, yaitu ketika berjarak paling dekat
dengan Bumi. Astronom kuno pun mengetahui bahwa perubahan terang planet berhubungan
dengan perubahan jaraknya dari Bumi. Seperti Bulan, planet-planet tidak memancarkan
cahaya sendiri, tetapi mereka bersinar oleh pantulan sinar Matahari dan, bisa disebutkan
bahwa mereka tampak paling terang ketika planet-planet tersebut berada pada jarak paling
dekat dengan kita.
V.4. Besaran-besaran Planet
Tabel V.1 memberikan beberapa besaran-besaran fisik dasar orbit dari delapan planet, dengan
ditambah beberapa obyek Tata Surya yang lain (Matahari, Bulan, asteroid, dan komet) untuk
perbandingan. Perhatikan, bahwa Matahari dengan massa lebih dari seribu kali planet yang
paling massif (planet Jupiter), jelas berperan sebagai anggota yang paling dominan dari Tata
Surya. Pada kenyataannya, Matahari mengandung sekitar 99,9 persen dari semua material Tata
Surya. Planet-planet – termasuk planet kita sendiri – sangat tidak berarti untuk dibandingkan
dengan Matahari.
Table V.1. Properties Planet

V.5. Susunan Tata Surya
Dengan standar Bumi, Tata Surya luas sekali. Jarak dari Matahari ke Pluto (yang sejak tahun
2006 tidak diklasifikasi sebagai planet lagi) adalah 40 sa, hampir satu juta kali radius Bumi dan
sekitar 15.000 kali jarak Bumi-Bulan. Kendati Tata Surya sangat terentang jauh, tetapi secara
astronomis semua planet terletak pada jarak yang sangat dekat dari Matahari. Bahkan radius
orbit Pluto kurang dari 1/1000 tahun cahaya, sementara bintang yang paling dekat dari kita
jaraknya sekitar 4,3 tahun cahaya.
Planet yang paling dekat ke Matahari adalah Merkurius. Makin keluar, kita akan menemui
Venus, Bumi, Mars, Jupiter, Saturnus Uranus, dan Neptunus. Semua lintasannya berbentuk
elips dengan Matahari berada pada salah satu fokusnya. Sebagian besar orbit planet
mempunyai eksentrisitas yang kecil, dengan kekecualian pada Merkurius. Berdasar ini, sangat
beralasan kalau kita anggap bahwa hampir semua orbit planet berbentuk lingkaran dengan
pusat Matahari. Orbit beberapa anggota Tata Surya diilustrasikan dalam Gambar V.2.
Gambar V.2 Orbit planet
Semua planet mengorbit Matahari berlawanan arah jarum jam kalau dilihat dari atas Kutub
Utara Bumi, dan terletak hampir pada bidang yang sama seperti Bumi (bidang ekliptika) kecuali
Merkurius yang agak menyimpang, bersudut sekitar 7 terhadap bidang ekliptika. Gambar V.3
adalah potret planet-planet Merkurius, Venus, Mars, Jupiter, dan Saturnus yang diambil pada
saat kesatu-arahan (alignment) planet dalam bulan April 2002. Kelima planet ini pada saat

tertentu dapat berada pada daerah yang sama di langit, dikarenakan orbit mereka terletak
hampir pada bidang yang sama di antariksa.
Gambar V.3 Planetary alignment.
V.6. Planet Kebumian (terrestrial) dan Planet Raksasa (Jovian)
Pada skala besar, Tata Surya menampilkan sebuah seri gerakan yang teratur. Planet-planet
bergerak dalam bidang, pada lintasan eliptis orbit yang hampir konsentris dan hampir lingkaran,
dalam arah yang sama mengelilingi Matahari, pada interval orbit yang secara tetap bertambah.
Akan tetapi, sifat dan besaran fisis masing-masing tidak sama.
Gambar V.4 membandingkan planet satu dengan lainnya dan dengan Matahari. Perbedaan
yang jelas dapat ditarik antara planet dalam dan planet luar dari Tata Surya kita, berdasar
kerapatan (density) dan besaran fisik yang lain. Planet dalam – Merkurius, Venus, Bumi, dan
Mars – ukurannya kecil, padat, dan berbatu dalam komposisinya. Sementara planet luar –
Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus – ukurannya besar dengan kerapatan rendah dan
ber-gas.

Gambar V.4 Perbandingan antar Matahari dan planet-planetnya
Karena besaran fisik dan sifat kimia Merkurius, Venus, dan Mars agak serupa dengan Bumi,
empat planet paling dalam disebut sebagai planet kebumian (terrestrial planets). Planet yang
lebih besar – Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus – serupa satu dengan lainnya secara
kimia maupun fisik (dan sangat berbeda dari planet Bumi), diberi label planet jovian atau
planet raksasa atau planet ke-Jupiteran, dengan Jupiter sebagai anggota yang paling besar
dalam grup planet raksasa ini. Kata jovian datang dari Jove, nama lain untuk Dewa Romawi,
Jupiter. Planet jovian semuanya jauh lebih besar daripada planet kebumian dan sangat berbeda
dari mereka dalam komposisi dan strukturnya.
Keempat planet kebumian semuanya terletak di dalam jarak 1,5 sa dari Matahari. Semuanya
kecil dan bermassa releatif kecil, dan semua umumnya mempunyai komposisi yang berbatu
dan permukaan padat. Karakteristik lainnya adalah:
- Keempat planet kebumian mempunyai atmosfer, yang terentang dari hampir vakum
pada Merkurius sampai dunia yang panas dan rapat seperti di Venus.
- Bumi sendiri mempunyai oksigen dalam atmosfer dan air cair pada permukaannya
- Kondisi permukaan pada keempat planet sangat berbeda satu dari lainnya, terentang
dari daratan luas sampai daerah yang tandus, banyak berkawah seperti pada Merkurius
sampai aktivitas vulkanik yang tersebar luas seperti di Venus.
- Bumi dan Mars berputar dengan harga yang hampir sama – satu rotasi setiap 24 jam
Bumi – tetapi Merkurius dan Venus memerlukan beberapa bulan untuk berotasi satu
kali saja, dan Venus berotasi dengan arah yang berbeda dari yang lainnya.

- Bumi dan Mars mempunyai bulan, tetapi Merkurius dan Venus tidak.
- Bumi dan Merkurius mempunyai medan magnet yang kekuatannya dapat diukur,
dengan kekuatan yang sangat berbeda, sementara Venus dan Mars tidak mempunyai.
Planet-planet kebumian terletak berdekatan satu sama lain, dekat Matahari, planet-
planet jovian berjauhan satu dengan lainnya di bagian Tata Surya yang lebih luar. Planet-
planet kebumian kecil, padat, dan berbatu; planet jovian besar dan gaseous, terbentuk
utamanya dari hidrogen dan helium (elemen paling ringan), yang sangat langka pada planet
dalam. Planet kebumian mempunyai permukaan yang padat; planet jovian tidak (atmosfer
mereka yang rapat menebal dengan kedalaman, yang akhirnya melebur dengan bagian
interior yang cair). Planet kebumian mempunyai medan magnet yang lemah - kalau ada.
Planet jovian semuanya mempunyai medan magnet yang kuat. Dari semua planet
kebumian hanya tiga buah saja yang mempunyai bulan; planet jovian masing-masing
mempunyai banyak bulan. Lebih jauh lagi, semua planet jovian mempunyai cincin, fitur
yang tidak dikenal pada planet kebumian. Akhirnya, semua keempat planet jovian diduga
mengandung bagian inti yang pada seperti Bumi yang besarnya kira-kira 10 sampai 15 kali
massa Bumi.
Di bagian belakang planet jovian yang paling luar, Neptunus, terdapat satu lagi dunia kecil,
yang membeku dan misterius, Pluto yang tidak memenuhi kategori planet manapun. Oleh
karena itu sejak 2006 Pluto sudah tidak diklasifikasikan lagi sebagai planet. Namun ia masih
ada di orbit semula yang selama ini kita kenal.
Tabel V.2 membandingkan dan membedakan beberapa besaran dan sifat fisis kunci dari tipe
planet kebumian dan jovian.
Tabel V.2 Perbandingan antara Planet Kebumian dan Planet Jovian
Planet Kebumian Planet Jovian
Dekat dengan Matahari Jauh dari Matahari
Beda antar orbit sempit Beda antar orbit lebar
Massa kecil Massa besar
Radius kecil Radius besar
Utamanya berbatu Utamanya ber-gas
Permukaan padat Tidak memiliki permukaan padat
Densitas tinggi Densitas rendah
Rotasi lambat Rotasi cepat
Medan magnet lemah Medan magnet kuat
Bulan sedikit Bulan banyak
Tidak bercincin Memiliki cincin

V.7. Sisa Planet
Dalam ruang yang luas di antara ke delapan planet beredar bongkahan dari batu dan es yang
tidak terhitung jumlahnya, yang semuanya mengorbit Matahari, dan banyak daripadanya
mempunyai lintasan sangat eksentrik. Komponen akhir dari Tata Surya ini adalah kumpulan
materi antarplanet – puing-puing kosmik yang terentang dengan ukuran dari asteroid yang
relatif besar, sampai komet yang lebih kecil dan bahkan meteoroid yang lebih kecil lagi, sampai
bulir paling kecil dari debu antar planet yang mengisi lingkungan kosmik kita.
Debu timbul ketika materi antar planet bertumbukkan dan pecah tercerai-berai menjadi
pecahan-pecahan yang lebih kecil, dan kemudian, bertumbukkan lagi dan secara perlahan
menjadi fragmen-fragmen mikroskopik, yang akhirnya masuk ke dalam Matahari atau
terhembus keluar oleh angin Matahari, sebagai arus dari partikel bermuatan yang energetic
yang secara terus menerus mengalir keluar dari Matahari dan melingkupi Tata Surya
keseluruhan. Debu sangat sukar untuk dideteksi dalam cahaya tampak, tetapi telaah inframerah
mengungkap bahwa ruang angkasa secara mengejutkan mengandung I sangat baik menurut
standar Bumi, tetapi sebenarnya positif “kotor ”menurut standar ruang antar bintang atau
ruang antar galaksi.

Bab VI
Planet Anggota Tata Surya
VI.1. Merkurius
Merkurius sukar dilihat karena jaraknya yang terlalu dekat ke Matahari. Planet ini mengelilingi
Matahari dengan kecepatan rata-rata 172.000 km per jam (paling tinggi di antara planet
lainnya). Merkurius seperti Bulan kita. Permukaannya berkawah banyak. Kawah-kawah ini
diduga hasil dari bombardemen meteorit pada planet dalam pada fasa terakhir
pembentukannya. Kawah paling besar, Caloris Basin, diameternya kira-kira 1.300 km. Adanya
daratan datar dan halus dari permukaannya seperti mare di permukaan Bulan kita
menyarankan pernah terjadi banjir lava yang besar di zaman kuno. Terdapat tebing-tebing
dengan ketinggian sampai 2 km dan panjang sampai 1500 km.
Sumbu rotasi Merkurius vertikal, tidak miring seperti Bumi. Jadi Matahari selalu tepat di atas
ekuator, sehingga Merkurius tidak mempunyai musim seperti di Bumi. Temperatur bervariasi
dari sangat panas di daerah yang tersinari Matahari, 430C, sampai dingin yang menggigit di
belahan planet yang gelapnya, 180 C. Temperatur yang sangat tinggi menyebabkan
atmosfernya sangat tipis karena sebagian gas-gasnya telah menguap meninggalkan planet.
Tetapi helium, sodium, hidrogen dan oksigen terdeteksi ada disana dalam jumlah kecil.
Merkurius mempunyai medan magnetik yang lemah. Gambar VI.1 memperlihatkan foto
Merkurius.

Gambar VI.1 Merkurius
VI.2. Venus
Planet Venus yang cantik menyandang nama Dewi Kecantikan dan Cinta dari budaya bangsa
Romawi. Pada malam hari terang Venus mengalahkan bintang-bintang. Terang Venus begitu
menyolok sehingga planet ini sering keliru dilaporkan sebagai unidentified flying object (UFO).
Venus, seperti Merkurius, mengitari Matahari di dalam orbit Bumi. Ia tampak di langit Barat
mengikuti Matahari terbenam. Pada saat itu ia disebut sebagai bintang malam. Ia akan menjadi

bintang pagi pada saat fajar di langit Timur. Venus bersinar sangat terang karena ia diselimuti
atmosfer tebal yang memantulkan sinar Matahari yang jatuh padanya. Atmosfer tebal ini
menghalangi permukaan planetnya untuk bisa dilihat.
Lebih dari 20 wahana antarikasa ber-robot milik Amerika dan Russia telah didaratkan di sana
dan mengirimkan data kembali ke Bumi untuk dianalisa. Atmosfernya terdiri dari 97 persen
karbon dioksida, sisanya uap air, helium, neon, argon, senyawa belerang, dan oksigen. Venus
mengalami efek rumah kaca karena sinar Matahari bisa masuk ke dalam, tetapi sinar
inframerah yang dipantulkan tidak bisa keluar karena terperangkap karbon dioksida sehingga
temperatur permukaan tinggi sekali mencapai 482C. Gambar VI.2 memperlihatkan planet
Venus.
Gambar VI.2 Venus
VI.3. Mars
Mars yang berwarna merah ini mengingatkan orang Romawi dulu akan darah dan api, maka
mereka menamakan planet ini sebagai Dewa Perang. Mars memiliki 2 buah bulan (satelit) dan
diberi nama Phobos (“ketakutan”) dan Deimos (“terror”), yang hanya bisa dilihat dengan
teleskop yang kuat. Planet superior (di luar orbit Bumi) seperti Mars tampak paling terang

ketika ia ada di arah berlawanan dari Bumi dilihat dari Matahari. Posisi ini disebut oposisi.
Sebaliknya ia sukar diamati ketika berada di seberang Matahari dilihat dari Bumi. Posisi ini
disebut konjungsi. Temperatur berkisar antara -123C dan -10C.
Wahana antariksa pertama yang mendarat di Mars adalah Viking Lander I yang mendarat di
sana pada 20 Juli, 1976. Warna merah berasal dari tanah lempung yang kaya akan besi yang
berkarat karena proses kimiawi. Batu-batuan diselimuti material lembut yang kemerah-
merahan. Mars memiliki gunung api, yang beberapa darinya masih aktif. Olympus Mons adalah
gunung api terbesar dalam Tata Surya. Gambar VI.3 memperlihatkan planet Mars.
Gambar VI.3 Mars

VI.4. Jupiter
Jupiter diberi nama mitologi Romawi yang berarti Raja Dewa-Dewa atau penguasa Jagat Raya.
Sebagai planet paling besar, pada malam hari terang Jupiter mengalahkan terang bintang atau
planet-planet lain, kecuali Venus. Planet Jupiter dan Bintik Merah Besar (Great Red Spot) yang
tampak pada sabuk warna warni, yang gelap dan terang, serta empat bulan (satelit) paling
besar dapat dilihat dengan menggunakan teleskop kecil. Satelitnya: Io, Europa, Ganymede, dan
Callisto (disebut satelit Galileo karena pertama diamati oleh Galileo) berubah polanya tiap
malam bersamaan dengan revolusinya mengelilingi planet induknya. Dengan teknologi dan
wahana antariksa tak berawak sekitar seratusan satelit Jupiter sudah ditemukan.
Great Red Spot yang terkenal adalah badai atmosfer yang besar. Ia telah teramati untuk selama
300 tahun dengan ukuran, terang, dan warna yang berubah. Jupiter memiliki medan magnetik
yang kuat. Gambar VI.4 memperlihatkan planet Jupiter.

Gambar VI.4 Jupiter (disandingkan dengan Bumi).
VI.5. Saturnus
Saturnus, planet paling jauh yang masih dilihat dengan mata telanjang diberi nama oleh orang
Romawi sebagai Dewa Pertanian. Saturnus adalah planet paling indah dengan cincin yang
melingkari planet induknya. Dengan mata biasa ia hanya tampak sebagai titik cahaya terang
agak kemerahan, yang bagi awam sukar untuk membedakannya dari bintang terang. Tetapi
dengan teleskop kecil pun kita sudah bisa melihat keindahan cincinnya yang terdiri dari
beberapa lingkaran cincin, yang diberi nama sesuai dengan urutan penemuannya. Dari planet
ke arah luar, nama lingkaran-lingkaran cincin ini adalah D, C, B, A, F, G, dan E. Penampakan
cincin tidak selalu sama bergantung kepada sudut yang dibentuk oleh bidang cincinnya sesuai
dengan garis pandang kita. Meskipun cincin yang paling terang lebarnya kira-kira 65.000 km,

tetapi tebalnya hanya beberapa kilometer saja. Bintang-bintang dapat dilihat melalui cincin
itu. Cincin Saturnus terdiri dari partikel debu yang berlapis es. Mereka bersinar karena
memantulkan cahaya Matahari. Partikel yang lebih besar mungkin sisa bulan yang hancur
akibat tabrakan. Atau cincin itu mungkin material yang tidak sempat menjadi bulan pada awal-
awal pembentukannya.
Seperti Jupiter, Saturnus adalah bola gas berlapis majemuk yang sangat besar dengan inti iron-
silicate yang relatif kecil. Ia memiliki atmosfer yang dinamis yang pepat di kutub-kutubnya
karena rotasi yang cepat. Dengan interval 29,5 tahun, ketika belahan Utara Saturnus menerima
panas paling banyak dari Matahari, bintik putih yang besar tiba-tiba muncul. Bintik ini yang
lebarnya ribuan kilometer adalah topan gas raksasa yang muncul dari kedalaman atmosfer.
Dengan massa yang sama dengan 95 massa Bumi dalam volume yang 844 kali volume Bumi,
Saturnus mempunyai kerapatan rata-rata yang paling kecil di antara semua planet. Planet
Saturnus akan mengapung di dalam air andaikan ada samudra yang cukup luas untuk
menampungnya. Saturnus mempunyai medan magnet yang cukup kuat.
Saturnus mempunyai puluhan satelit yang sudah terkonfirmasi. Jumlah ini akan bertambah
terus karena data yang dikirimkan balik ke Bumi dari Voyager masih terus dianalisa.
Titan adalah satelit Saturnus yang paling besar dan paling menantang untuk diteliti. Ia memiliki
atmosfer yang berwarna orange. Atmosfernya terutama berupa nitrogen, dengan hidrokarbon
seperti metan. Titan mungkin terbuat dari batu dan es dengan kemungkinan ada lautan metan
dan etan cair. Satelit lain seperti Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, dan Rhea tampaknya
terdiri terutama es dari air. Kecuali Enceladus, semua dipenuhi kawah-kawah. Hyperion dan
Iapetus juga tampaknya terutama berupa es dari air. Gambar VI.6 memperlihatkan planet
Saturnus.

Gambar VI.5 Saturnus
VI.6. Uranus
Uranus adalah planet pertama yang diidentifikasi dengan menggunakan teleskop. Astronom
berkebangsaan Inggris, William Herschel (1738 – 1822) menemukannya dalam tahun 1781
dengan menggunakan teleskop 150 mm yang dia buat sendiri. Asalnya planet ini akan diberi
nama King George III, tetapi akhirnya nama Uranus yang dipilih yang merupakan Dewa Langit
orang Yunani kuno. Uranus dengan magnitudo maksimum + 5,7 tampak seperti piringan kecil
kalau dilihat dengan teleskop.
Planet ini masih sebuah misteri besar sampai ketika Voyager 2 melintas sampai 81.500 km di
atas puncak awannya dalam tahun 1986. Rotasinya berarah retrograde. Diperkirakan di awal
sejarahnya Uranus mengalami tumbukan dengan benda seukuran planet. Atmosfernya
terutama berupa hidrogen dan 15% adalah helium, dengan sisanya sejumlah kecil methan dan
hidrokarbon lain. Ia kelihatan biru karena methan cenderung mengabsorpsi cahaya merah dari

sinar Matahari. Atmosfernya memiliki awan yang bergerak dari Timur ke Barat. Uranus
mempunyai magnetosfer dengan sabuk radiasi yang kuat dan emisi radio. Intensitas medan
magnetnya sebanding dengan medan magnet Bumi. Planet ini dikitari oleh sebelas cincin tipis
yang sempit yang gelap dan terdiri dari batuan berbalut es. Partikel cincinnya mungkin sisa
satelitnya yang hancur karena tabrakan atau terkoyak karena efek gravitasi.
Terdapat lima buah bulan yang besar dan paling tidak belasan bulan yang kecil mengelilingi
Uranus. Bulan-bulan paling besar tampak seperti titik terang mungil kalau dilihat lewat
teleskop. Titania adalah yang pertama ditemukan dalam tahun 1787, dan Miranda yang paling
akhir dalam tahun 1948. Voyager 2 mendapatkan bahwa bulan-bulan ini adalah bongkahan
batu berbalut es dengan warna kegelapan, yang terbentuk dari 50% es air, 20% material yang
berasal dari karbon dan nitrogen, dan 30% batu. Dua bulan terbesarnya, Titania dan Oberon,
besarnya setengah ukuran Bulan kita. Ariel mempunyai permukaan yang paling terang dan
mungkin paling muda, dengan banyak patahan, lembah, dan aliran yang luas dari material yang
ber-es. Titania mempunyai sistem patahan dan ngarai yang besar yang menjadi bukti pernah
adanya aktivitas geologi. Permukaan Umbriel dan Oberon tampak dipenuhi kawah dan tua,
yang menunjukkan aktivitas geologi yang rendah di masa lalu. Bulan-bulan yang kecil
ditemukan oleh Voyager 2. Yang paling besar adalah Puck yang berdiameter 155 km. Mereka
terbuat dari lebih setengahnya adalah batu dan es. Gambar VI.6 memperlihatkan planet
Uranus.

Gambar VI.6 Uranus
VI.7. Neptunus
Hasil dari papasan Voyager 2 dengan planet Neptunus dalam tahun 1989 memberikan
informasi pada kita bahwa, seperti Uranus, Neptunus memiliki selimut awan hidrogen, helium,
dan methan yang tebal yang tampak biru terang. Penemuan Neptunus adalah sebuah
kemenangan besar bagi astronomi teoritis. Uranus tidak mengikuti jalur seharusnya yang
diprediksi menurut hukum gravitasi Newton dalam lintasannya. Astronom John Adams (1819 –
1892) di Inggris dan Urban Leverrier (1811 – 1879) di Perancis menghitung dan menyatakan
bahwa gerakannya diganggu oleh gravitasi planet lain. Mereka memprediksi dimana kira-kira
planet tak dikenal itu berada di langit. Dalam tahun 1846 astronom Johann Galle (1822 – 1910)
di Berlin Observatory, Jerman mengarahkan teleskopnya ke titik yang diprediksi, dan ia
menemukan Neptunus. Planet ini diberi nama Dewa Laut dari orang Romawi kuno.

Meskipun Neptunus, planet paling kecil dari planet gas raksasa, hanya menerima cahaya 3%
saja dari yang diterima Jupiter, ia memiliki atmosfer yang dinamik. Angin yang paling kuat di
antara planet lainnya menghembus ke arah Barat, berlawanan arah dengan arah rotasi. Bintik
Gelap yang Besar (Great Dark Spot) 1989 adalah topan raksasa sebesar Bumi dengan
kecepatan angin sekitar 2.000 km per jam. Medan magnetik Neptunus membuat sudut 47
dengan sumbu rotasi. Ini menandakan karakteristik aliran di dalam interior. Medan magnetik ini
menyebabkan emisi radio dan aurora yang lemah. Voyager menemukan empat cincin
melingkari Neptunus. Cincin-cincin ini sangat kabur dan material di dalamnya begitu halus
sehingga mereka tidak bisa diungkap sepenuhnya dengan pengamatan teleskop dari Bumi.
Neptunus mempunyai paling tidak delapan bulan yang sudah dikonfirmasi. Triton adalah yang
terbesar dan paling menarik. Permukaan Triton mempunyai es dari methan. Pengukuran
inframerah memperlihatkan adanya karbon monoksida dan karbon dioksida, dan juga es dari
karbon dioksida. Enam bulan kecil yang gelap yang ditemukan Voyager 2 berada dekat ke
bidang ekuator Neptunus. Mereka diberi nama mitologi Dewa Air. Proteus, yang paling besar,
mempunyai diameter 420 km. Seperti cincin, bulan-bulan yang kecil ini diduga berasal dari
fragmen bulan yang lebih besar yang saling bertabrakan. Gambar VI.7 memperlihatkan planet
Neptunus.
Gambar VI.7 Neptunus.

VI.8. Asteroid
Asteroid atau planet kerdil (minor planet) adalah benda kecil berbatu yang bentuknya tidak
beraturan yang mengorbit Matahari. Sebagian besar menghuni jalur di dalam daerah yang
disebut sebagai sabuk asteroid (asteroid belt), yang terletak antara orbit Mars dengan Jupiter.
Melalui teleskop, asteroid (dari bahasa Yunani yang berarti ”mirip bintang”) tampak seperti
bintang. Asteroid paling besar pertama ditemukan oleh astronom Sicilia, Giuseppi Piazi (1746 –
1826) dalam tahun 1801. Diberi nomor 1 dan diberi nama Ceres, yang besarnya 950 km. Lebih
dari 30.000 asteroid telah dikatalogkan sejak itu, dan kira-kira bertambah 200 – an setiap
tahunnya.
Asteroid diklasifikasikan ke dalam tiga tipe utama dengan menggunakan spectrophotometry,
yaitu cara penentuan magnitudo yang akurat dalam daerah panjang gelombang tertentu.
Asteroid tipe C, adalah asteroid yang terutama bersifat karbon, yang nampak sangat gelap dan
biasanya berada pada sabuk asteroid bagian luar. Asteroid tipe S, adalah asteroid yang
mengandung campuran silicate dan logam, yang nampak agak terang dan biasanya menghuni
bagian dalam sabuk asteroid. Asteroid tipe M, adalah asteroid yang metalik dan tampak
sangat terang.
Asteroid yang terang mungkin kumpulan massa yang berkondensasi dari nebula Matahari awal,
tetapi tidak pernah menjadi cukup besar untuk menjadi planet. Yang paling terang, 4 Vesta,
yang diameternya 530 km. Yang lebih lemah mungkin berupa fragmen yang berasal dari
tabrakan yang berulang-ulang.
Beberapa asteroid secara teratur datang mendekati Bumi. Asteroid Aten mempunyai orbit di
dalam orbit Bumi. Asteroid Apollo melintas orbit Bumi dan melewati bagian dalamnya menuju
perihelion mereka. Asteroid Apollo kadang mendekati Bumi dalam jarak satu juta kilometer.
Asteroid Amor, dengan orbit antara 1 sa dan 3 sa, berada di sebelah luar orbit Bumi. Gambar
VI.8 memperlihatkan asteroid.

VI.8 Asteroid Mathilde, salah satu asteroid tipe C. Panjangnya sekitar 50 km.
VI.9. Komet
Komet yang terang selalu memukau manusia kapan pun. Tidak seperti bintang biasa, benda
yang tampak seperti sapu api ini datang dan perginya tidak bisa diprediksi. Catatan tentang
komet terang mundur ke abad 4 Sebelum Masehi. Dalam perjalanan sejarah masa lalu orang
selalu merasa ketakutan akan datangnya komet ini yang dianggap sebagai pertanda kedatangan
malapetaka, apakah bencana alam atau perang.
Sekarang kita tahu bahwa komet adalah benda anggota Tata Surya kita yang berlapis es. Komet
mengitari Matahari dalam orbit eliptis dan mengikuti hukum-hukum dasar dalam Fisika.
Mereka sama sekali bukan pertanda gaib apa pun. Komet yang tampak di langit mempunyai
peranan penting walaupun mereka tidak memancarkan sinar yang terang. Mereka mungkin
satu-satunya benda yang tersisa dari material awal yang membentuk Tata Surya keseluruhan
5 milyar tahun yang lalu. Bumi, Bulan, dan benda langit lainnya telah berubah oleh proses
tektonik, erosi, atau tabrakan berulang-ulang. Hanya komet yang secara mendasar masih
berada pada bentuk awal Tata Surya. Sejauh ini komet Halley adalah komet yang paling banyak
diteliti para akhli, dan astronom menganggap bahwa semua komet mengandung komposisi
kimia yang sama.

Istilah komet diberikan berdasar pada penampilannya. Baik bahasa Yunani, kata kometes
maupun bahasa Latin, kata cometa, artinya “rambut panjang”. Saat ia bersinar di langit, komet
yang terang mempunyai kepala dengan inti yang mirip bintang, disebut nucleus, yang dikelilingi
halo yang terang yang disebut coma, dan ekor panjang yang bersinar. Intinya berukuran
beberapa kilometer. Coma bisa memanjang sampai 100.000 km atau lebih. Ekornya bisa
memanjang jutaan kilometer ke dalam ruang antariksa.
Milyaran komet mungkin mengorbit jauh di pinggiran Tata Surya kita, tetapi kita tidak bisa
melihat mereka dari Bumi. Mereka bersinar di langit hanya kalau mereka melintas dekat
Matahari. Ketika komet masih jauh di pinggiran Tata Surya ia hanya berupa nucleus. Bentuk dan
permukaannya tidak beraturan. Nucleus terutama berupa es dari air dan gas lain yang
membeku bercampur partikel batu atau logam, es dari air dan gas lain yang membeku
bercampur partikel batu atau logam. Kerapatan dan gravitasi permukaannya rendah.
Dengan mendekatnya komet dari pinggiran Tata Surya ke beberapa ratus juta kilometer dari
Matahari, ia memanas. Gasnya menyublim dan lepas ke ruang antariksa dengan debu dari
permukaannya. Gravitasi komet terlalu lemah untuk menarik kembali gas dan debu yang lepas.
Mereka mengembang keluar ribuan kilometer sekeliling nucleus, membentuk coma. Komet
bersinar karena gas berflourisensi dan debunya memantulkan sinar Matahari.
Ketika komet bergerak mendekati Matahari, ekornya yang terdiri dari gas mulai mengembang
dan debunya lepas dari nucleus. Tekanan radiasi dari Matahari mendorong partikel debu keluar.
Komet terus bergerak, ekor debu melengkung di belakangnya. Ekor komet itu sangat tipis
sehingga kita bisa melihat bintang di belakangnya melalui ekor itu. Molekul dan atom netral
berlanjut mengembang keluar dari nucleus sampai mereka terionisasi. Awan hidrogen sekeliling
nucleus komet Halley tumbuh sampai besarnya beberapa ratus ribu kilometer.
Dengan makin tingginya kecepatan komet saat makin mendekati Matahari, nasibnya sangat
tidak bisa diprediksi. Pancaran gas dan debu yang kuat dari nucleus bisa mengubah gerak
orbitnya. Andai komet masih utuh waktu mengitari Matahari, ia akan meneruskan
pengembaraannya kembali ke angkasa luar yang dingin. Beberapa material tertinggal di
belakang dan sisanya membeku kembali. Coma dan ekornya menghilang. Beberapa komet
berpapasan dengan Matahari begitu dekatnya sehingga mereka tercerai-berai. Kadang-kadang
ada yang langsung menghujam Matahari dan habis riwayatnya.
Komet yang kita amati berasal dari daerah yang berjarak 50.000 sampai 100.000 sa dari kita
yang dikenal sebagai awan Oort, nama seorang astronom asal Belanda, Jan Oort (1900 – 1992).
Diduga di tempat itu ada sekitar 100 milyar calon-calon komet yang dengan setia akan
memasok kunjungan komet ke Tata Surya bagian dalam. Komet yang lepas dari “kandangnya”
karena suatu gangguan dapat tertarik menuju Tata Surya dan akan menjadi komet dengan

perioda revolusi yang panjang - antara 200 hingga jutaan tahun - dengan orbit yang hampir
parabolik.
Jika komet melintas dekat planet raksasa, khususnya Jupiter, ia akan dipengaruhi gravitasi yang
kuat dari planet itu. Kemudian komet itu bisa menghujam planet itu, atau keluar dari Tata
Surya, atau berubah menjadi komet dengan perioda yang relatif pendek mengitari Matahari
dalam orbit yang eliptis.
Astronom telah mengkatalogkan sekitar 150 komet perioda pendek atau komet periodik, yang
mempunyai perioda revolusi mengelilingi Matahari dari beberapa tahun atau beberapa puluh
sampai 200 tahun. Mereka secara periodik muncul terang di langit setiap mereka mendekati
Matahari. Yang paling terkenal dan konsisten terang terus adalah komet Halley, yang telah
diamati untuk 30 kali melewati perihelionnya sejak 240 SM. Gambar VI.9 menunjukkan
bagaimana penampilan komet ketika mendekati Matahari.
Gambar VI.9. Komet Hale-Bopp saat mendekati Matahari di tahun 1995.

VI.10. Meteor dan Hujan Meteor
Apakah anda pernah memohon sesuatu ketika melihat “bintang jatuh”? Kilatan cahaya itu
sama sekali bukan bintang. Mereka adalah meteor, kilatan cahaya yang terjadi karena
meteoroid memasuki atmosfer Bumi dengan kecepatan sampai 72 km per detik. Gesekan
dengan udara membakar partikel kecil ini ketika mereka berada pada ketinggian antara 60
sampai 110 km dari permukaan Bumi. Pada langit gelap yang cerah kita akan bisa menyaksikan
enam meteor per jam tiba-tiba berkelebat di langit. Meteoroid yang besar bisa menghasilkan
meteor yang luar biasa terangnya – disebut sebagai bola api (fire-ball). Yang paling besar bisa
bertahan sebagian, dan sampai ke Bumi.
Pada beberapa tanggal yang telah diprediksi setiap tahun kita bisa melihat banyak meteor
seperti diguyurkan dari langit. Penampilan meteor seperti ini disebut hujan meteor atau
meteor shower. Hujan meteor berhubungan erat dengan komet. Mereka terjadi ketika Bumi,
yang bergerak sepanjang orbitnya menyebrangi sekumpulan meteoroid yang tertinggal di
belakang sebuah komet.
Meteorit dibagi ke dalam tiga tipe utama: (1) Meteorit besi yang mengandung sekitar 90% besi,
(2) Meteorit besi-batu yang mengandung besi, nikel, dan silicate, (3) Meteorit batu yang
mengandung silicate yang tinggi, dan hanya 10% massanya adalah besi dan nikel.
Mungkin kita bertanya-tanya bagaimana kalau komet atau meteorit besar menghujam Bumi.
Meteorit besar bisa mengakibatkan kawah yang besar di planet atau bulan ketika mereka
menabraknya. Bumi harusnya zaman dulu sekali sering ditabrak meteorit. Tetapi kawah purba
sudah hilang oleh aktivitas geologi atau erosi. Jatuhnya meteorit yang besar jarang, tetapi kita
bisa melihat yang paling akhir terjadi adalah Kawah Meteor dekat Winslow, Arizona, Amerika
Serikat yang terjadi 25.000 tahun yang lalu, dengan diameter 1,5 km dan dalamnya 180 m.
Pada tanggal 8 Juni, 1908 di Siberia terjadi ledakan misterius yang meratakan 1.000 km persegi
hutan dekat Sungai Tunguska. Diduga meteorit besar atau komet mungkin telah meledak
disana. Gambar VI.10 memperlihatkan kawah yang terjadi karena meteorit yang jatuh.

Gambar VI.10 Kawah Meteor Barriger di Arizona, Amerika Serikat.

Bab VII
Matahari
Matahari adalah bintang yang paling dekat ke Bumi. Ia memasok cahaya, panas, dan energi
untuk kehidupan. Zaman kuno orang menyembah Matahari sebagai dewa pemberi kehidupan.
Beberapa nama yang diberikan kepada Matahari antara lain Aton, Apollo, Helios, dan Sol.
Ilmuwan sekarang mempelajari Matahari. Ia sangat penting untuk segala yang ada di Bumi dan
kunci untuk memahami bintang yang jauh yang tidak dapat diamati secara rinci.
Energi total Matahari sangat besar. Luminositas Matahari, L
, besarnya 3,85 1026
watt. Energi
Matahari praktis tidak akan ada habis-habisnya. Besar energi Matahari yang jatuh pada
atmosfer luar Bumi per detik, disebut konstanta Matahari (solar constant), adalah 1.400
watt/m2
. Besar energi ini sama dengan besar pasokan panas dan cahaya dalam seminggu yang
tersedia dari semua cadangan minyak, batu bara, gas alam yang ada di Bumi. Perubahan dari
keluaran energi dari Matahari mempengaruhi iklim, atmosfer, dan cuaca di Bumi, dan begitu
juga sistem transmisi dan komunikasi modern.
Jarak rata-rata antara Bumi dan Matahari, disebut satuan astronomi (astronomical unit),
adalah kira-kira 150 juta km. Matahari adalah bola gas yang sangat besar. Radiusnya (R
)
sekitar 690.000 km. Dari Bumi, diameter sudut Matahari kira-kira 32, hampir sama dengan
diameter sudut Bulan. Penampakan yang sama ini bisa terjadi karena jarak Matahari 400 kali
lebih jauh daripada jarak Bulan.
Teori Nebula yang pertama kali diusulkan oleh filsuf Immanuel Kant (1724 – 1804),
mengatakan bahwa Matahari dan planet-planetnya terbentuk bersama-sama dari awan gas dan
debu antar bintang vyang berotasi, disebut nebula Matahari (solar nebula), sekitar 5 milyar
tahun yang lalu. Nebula Matahari berkondensasi menjadi Matahari yang baru terbentuk,
dikelilingi oleh piringan gas dan debu yang akan menjadi planet-planet, bulan-bulan, dan
benda anggota Tata Surya lainnya. Matahari memuat lebih dari 99% massa Tata Surya dan
mempunyai gaya gravitasi yang menahan planet-planet tetap mengitarinya.
Gambaran kita tentang struktur Matahari datang dari pengamatan langsung lapisan luarnya dan
perhitungan teoritis tentang perilaku gas yang ada di dalam lapisan yang tidak bisa kita lihat.
Tiga lapisan terluar berada pada atmosfer Matahari. Yang pertama adalah fotosfer
(photosphere), dari bahasa Yunani yang berarti “bola cahaya”, adalah permukaan Matahari
yang tampak. Fotosfer ini berupa lapisan gas yang tipis, panas dan kedap dengan temperatur

sekitar 5.800 K, tempat asal energi dipancarkan ke ruang antariksa. Lapisan kedua adalah
kromosfer (chromosphere), dari bahasa Yunani yang berarti “bola warna”, adalah lapisan tipis
yang merentang sekitar 10.000 km diatas fotosfer. Ia biasanya tampak dari Bumi hanya saat
Gerhana Matahari Total. Semakin ke arah luar temperatur bertambah tinggi dan mencapai
rata-rata 15.000 K. Terakhir adalah corona, dari bahasa Latin yang berarti “mahkota”, adalah
atmosfer yang paling luar tepat di atas kromosfer adalah bagian interior Matahari. Temperatur
dan kerapatan menaik semakin ke dalam dari permukaan. Jauh di dalam temperatur naik
menjadi 15 juta K, tekanannya sekitar 200 milyar atmosfer, kerapatannya lebih dari 100 kali
air. Intinya adalah pembangkit tenaga tempat reaksi fusi nuklir menghasilkan energi Matahari.
Di dalam sini, hidrogen berfusi menjadi helium.
Bintik Matahari (sunspot) adalah daerah kecil pada fotosfer Matahari yang terang, yang
tampak agak gelap dan relatif dingin. Mereka biasanya muncul dalam kelompok dua atau lebih.
Bintik Matahari berlangsung antara beberapa jam sampai beberapa bulan. Mereka tampak
gelap karena temperaturnya yang relatif dingin dibanding sekitarnya, yaitu sekitar 4.200 K.
Pada suatu saat lebih dari 300 bintik Matahari tampak pada piringan Matahari. Jumlah bintik
Matahari secara teratur meningkat ke jumlah maksimum dan turun ke minimum dalam siklus
11 tahunan, yang disebut sebagai siklus bintik Matahari (sunspot cycle).
Aktivitas Matahari yang lain adalah letupan Matahari (solar flare), yaitu letupan material atau
kilatan cahaya yang dahsyat yang terjadi tiba-tiba di permukaan Matahari. Flare usianya
singkat, mungkin hanya beberapa menit. Yang paling besar mungkin berlangsung beberapa
jam. Mereka terjadi dekat bintik Matahari, terutama dalam perioda bintik Matahari maksimum.
Flare tampaknya ditenagai oleh medan magnetik lokal yang kuat. Flare yang besar dapat
melontarkan radiasi energi tinggi dan partikel bermuatan listrik ke dalam Tata Surya.
Peristiwa ini dapat menghancurkan semua kehidupan di Bumi jika saja planet Bumi kita tidak
dilindungi oleh medan magnet dan atmosfer. Ketika partikel energi tinggi dari Matahari
menghantam atmosfer Bumi, mereka bisa menstimulir atom dan ion di atmosfer meradiasikan
cahaya, yang menghasilkan aurora.
Aurora borealis, atau aurora di belahan langit Utara, dan aurora australis, atau aurora di
belahan langit Selatan, merupakan pita cahaya yang spektakuler yang kadang-kadang bersinar
di langit malam, utamanya di daerah Artika dan Antartika, tetapi pada saat-saat tertentu bisa
juga terjadi di lintang menengah. Aktivitas aurora maksimum terjadi sekitar kutub magnetik
Bumi. Aurora tampak 2 hari setelah solar flare. Mereka mencapai puncaknya sekitar 2 tahun
setelah bintik Matahari maksimum. Ledakan kuat dari partikel flare yang berinteraksi dengan
medan magnetik Bumi dapat menyebabkan badai magnetik yang mengakibatkan kompas tidak
bisa bekerja dengan normal. Flare juga menyebabkan badai atmosfer, melumpuhkan saluran
telepon dan memadamkan semua instalasi listrik (blackout). Dari Matahari dikenal juga angin

Matahari (solar wind), yaitu plasma atau partikel bermuatan listrik yang kuat yang keluar dari
Matahari sepanjang waktu. Ia lebih cepat, lebih halus, dan lebih panas daripada angin mana
pun di Bumi. Gambar VII.1 memperlihatkan Matahari.
Gambar VII.1 Matahari

Bab VIII
Spektrum Elektromagnetik
VIII.1. Daerah Gelombang Elektromagnetik
Cahaya tampak hanyalah satu bagian kecil saja dari semua radiasi elektromagnetik di dalam
ruang jagat raya. Energi juga ditransmisikan dalam bentuk sinar gamma, sinar X, radiasi
ultraviolet, dan gelombang radio. Semua bentuk radiasi ini sesungguhnya energi dengan basis
yang sama seperti cahaya tampak. Mereka memiliki sifat yang berbeda karena mereka memiliki
panjang gelombang yang berbeda. Gelombang yang paling pendek mempunyai energi paling
besar, sementara gelombang yang paling panjang mempunyai energi yang paling kecil. Seluruh
keluarga gelombang magnetik ini yang diatur berdasar pada panjang gelombang, disebut
spektrum elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik dari semua panjang gelombang sangat
penting bagi astronom karena semua gelombang membawa kunci informasi dari sumbernya.
Gambar VIII.1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik
VIII.2. Tipe Spektrum
Kendati dipisahkan jarak yang sangat jauh antara kita dengan bintang-bintang, kita mengtahui
banyak tentang bintang-bintang. Astronom bisa mengekstrak jumlah informasi yang sangat

banyak dari cahaya bintang. Jika cahaya bintang dipisahkan ke dalam panjang gelombangnya,
spektrum yang tampak memasok banyak kunci informasi tentang bintang tersebut. Spektrum
mempunyai tiga tipe dasar, yaitu spektrum kontinu (continuous) yang mengandung semua
daerah panjang gelombang, spektrum bergaris emisi/terang yaitu spektrum kontinu yang
diseling garis emisi/terang, dan spektrum absorpsi yaitu spektrum kontinu yang diseling garis
absorpsi/gelap.
Spektrum bintang umumnya didominasi oleh pola garis gelap yang muncul pada pita spektrum
kontinu. Cahaya dari permukaan bintang, disebut fotosfer, disebar ke dalam spektrum warna
kontinu. Karena cahaya melewati atmosfer luar bintang, beberapa warna dari panjang
gelombang tertentu diserap, dan menghasilkan garis absorpsi yang gelap. Garis absorpsi ini
mengidentifikasi elemen kimia yang membentuk atmosfer bintang.
Matahari kita adalah bintang pertama yang spektrum absorpsinya dianalisa. Dalam tahun 1814,
fisikawan dari Bavaria, Joseph von Fraunhofer (1787 – 1826) merekam garis gelap yang paling
kuat, yang sekarang disebut garis Fraunhofer. Sejak saat itu astronom telah mengkatalogkan
ribuan garis gelap dalam spektrum Matahari. Dengan membandingkan garis-garis ini dengan
garis spektrum yang dihasilkan elemen kimia yang berbeda di Bumi, mereka telah menemukan
lebih dari 70 elemen kimia yang berbeda di Matahari.
VIII.3. Kelas Spektrum
Jika kita membandingkan spektrum bintang seperti Polaris atau Vega dengan spektrum
Matahari kita akan melihat bahwa beberapa ada yang mirip sementara yang lainnya
kelihatannya sangat berbeda. Spektrum absorpsi digunakan untuk mengklasifikasi bintang-
bintang ke dalam tujuh kelas spektrum utama, yang disebut sebagai kelas spektrum. Garis-
garis hidrogen lebih kuat dalam beberapa spektrum bintang daripada dalam spektrum
Matahari. Awalnya astronom keliru menyimpulkan bahwa bintang-bintang ini mengandung
lebih banyak hidrogen daripada bintang-bintang lain. Mereka mengklasifikasi bintang bedasar
kuat garis hidrogen dalam spektrum mereka dalam urutan alfabetis, dari yang paling kuat
(disebut kelas A) ke yang paling lemah (kelas O). Astronom berkebangsaan Amerika Serikat,
Annie J. Cannon (1863 – 1941), yang memeriksa dan mengklasifikasi spektrum 225.300 bintang
memodifikasi sistem klasifikasi ini menjadi ke dalam bentuk sekarang yaitu O B A F G K M.
Sekarang kita mengetahui bahwa semua bintang yang tampak memiliki komposisi yang secara
garis besar sama. Semua terbentuk sebagian besar oleh hidrogen dan helium. Astronom
berkebangsaan Amerika Serikat, Cecilia Payne-Gaposhkin (1900 – 1979) menunjukkan bahwa
perbedaan dalam pola garis gelap dari bintang-bintang adalah dikarenakan terutama oleh
perbedaan yang besar dalam temperatur permukaan bintang. Sekarang deret dari kelas

spektrum yang diidentifikasi dengan ketujuh huruf itu dikenal sebagai deret temperatur.
Bintang O adalah paling panas, dengan temperatur yang secara kontinu menurun sampai ke
yang paling dingin, bintang M. Masing-masing kelas spektrum dibagi-bagi lagi ke dalam 10
subkelas dengan diberi angka 0 sampai 9, juga dengan urutan temperatur yang menurun.
VIII.4. Diagram Hertzsprung-Russel
Hubungan dasar antara luminositas dan temperatur bintang ditemukan pada awal abad 20 oleh
dua astronom yang bekerja secara sendiri-sendiri, yaitu Henry N. Russel (1877 – 1957) dari
Amerika Serikat, dan Ejnar Hertzsprung (1893 – 1967) dari Denmark. Diagram Hertzsprung –
Russell (H–R) adalah plot antara luminositas vs temperatur. Tiap titik pada diagram H – R
mewakili sebuah bintang yang temperaturnya (kelas spektrum) dibaca pada sumbu horizontal
dan luminositasnya (magnitudo mutlak) dibaca pada sumbu tegaknya. Gambar VIII.4
menunjukkan Diagram H–R .

Gambar VIII.4 Diagram H – R
Beberapa ribu bintang dipilih secara acak dan diplot pada Diagram H–R, ternyata mereka
menempati daerah-daerah tertentu. Pola ini menunjukkan terdapat hubungan antara
luminositas bintang dan temperaturnya. Kalau tidak, titik-titik itu akan tersebar secara acak
pada diagram itu. Kira-kira 90% bintang-bintang terletak sepanjang pita yang disebut deret
utama (main sequence) yang mulai dari kiri atas (raksasa biru yang sangat panas dan
luminous) menyilang diagram dalam arah kanan bawah (katai merah, yang dingin dan redup).

Katai merah adalah tipe yang paling umum dari bintang-bintang dekat. Bagian besar dari 10%
bintang jatuh pada daerah kanan atas (raksasa atau maharaksasa yang terang dan dingin)
atau pada sebelah kiri bawah (katai putih yang luminositasnya rendah tapi temperaturnya
tinggi).

Bab IX
Evolusi Bintang
IX.1. Siklus Hidup Bintang
Tidak ada bintang yang bersinar selamanya. Evolusi bintang (stellar evolution) merujuk kepada
perubahan yang terjadi dalam bintang dengan makin bertambahnya umur bintang – siklus
hidup bintang. Perubahan ini tidak bisa diamati langsung, karena ia berlangsung jutaan atau
milyaran tahun. Astronom membangun teori evolusi bintang yang konsisten dengan hukum-
hukum fisika. Kemudian mereka mengecek teori mereka dengan mengamati bintang
sesungguhnya yang bersinar di langit. Dalam mengecek teori terhadap pengamatan, astronom
menggunakan Diagram H–R. Prediksi teoritis dibuat dengan melihat perubahan dalam
luminositas dan temperatur bintang mulai dari mereka lahir sampai kematiannya. Perubahan
ini diplot pada Diagram H–R, dengan membentuk jejak evolusi teoritis. Diagram H–R kemudian
dibandingkan dengan Diagram H–R untuk kumpulan bintang sesungguhnya.
IX.2. Tempat Lahir Bintang
Bintang terbentuk dari materi yang ada di ruang antar bintang. Awan antar bintang yang sangat
besar yang terdiri dari gas dan debu adalah tempat kelahiran bintang. Lihatlah sebagai contoh,
Nebula Orion (Gambar IX.2.1), yang konstelasinya di sini dikenal sebagai Bintang Waluku atau
Wuluku karena tiga bintang yang kelihatan segaris mirip dengan alat bajak petani. Melalui
teleskop kita akan melihatnya berpijar dengan warna merah sedikit kebiruan. Bintang panas
yang baru terbentuk membuat gas sekitarnya berpijar.

Gambar IX.2.1 Nebula Orion
Protobintang (protostars) adalah bintang yang berada pada fasa evolusi paling awal. Kita bisa
menganggap protobintang sebagai bintang yang sedang lahir. Protobintang terbentuk secara
kebetulan pada awan gas (terutama hidrogen) dan debu yang “bergolak” (turbulent) dengan
kerapatan tinggi yang ada di ruang antar bintang. Mungkin gelombang kejut dari bintang
meledak (supernova) memicu prosesnya.
Protobintang diikat bersama oleh gaya gravitasi. Awalnya, gaya gravitasi menarik materi ke
dalam ke arah pusat gumpalan awan yang rapat, yang menyebabkannya berkontraksi dan
menjadi lebih rapat lagi. Materi terus berakresi pada protobintang karena kontraksi. Kontraksi
gravitasi awan dan protobintang menyebabkan temperatur dan tekanan di dalam meningkat
secara tajam. Panas mengalir dari pusat protobintang yang panas ke permukaan yang lebih
dingin. Protobintang ini meradiasikan energi ke ruang antar bintang. Ia bersinar pada panjang
gelombang inframerah.
Dalam awan yang berotasi, piringan debu dan gas bisa mengelilingi protobintang. Piringan ini
juga meradiasikan kembali energi dalam inframerah. Ada kemungkinan partikel dalam piringan
berakresi membentuk planet. Ketika temperatur dalam pusat protobintang mencapai 10 juta K,
reaksi fusi nuklir mulai. Reaksi nuklir ini membebaskan energi yang sangat besar. Energi

OSN Astronomi SMP

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to OSN Astronomi SMP

Similar to OSN Astronomi SMP (20)

More from Wahyudi Oetomo

More from Wahyudi Oetomo (20)

OSN Astronomi SMP