Jagad Raya Bag 3

Tata Surya ( dalam bahasa inggris disebut : Solar System) adalah Matahari yang mempunyai sejumlah anggota yang mengitarinya dan membentuk suatu susunan ataupun gugusan benda2 langit (angkasa). Jadi sebuah tata surya terdiri dari satu matahari dan semua benda angkasa yang beredar mengelilinginya. Tata surya kita terdiri dari 10 planet, termasuk planet bumi.

Berturut-turut nama2 planet yang masuk susunan tata surya kita adalah :Merkurius, Venus, Bumi (Earth), Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, Pluto, dan Sedna. Planet sedna terekam oleh teleskop ruang angkasa Spitzer milik Rusia yang diluncurkan tanggal 23 Agustus 2003.

Gambar Tata Surya

Tata surya dipercaya terbentuk semenjak 4,6 milyar tahun yang lalu dan merupakan hasil penggumpalan gas dan debu di angkasa yang membentuk matahari dan kemudian planet2 yang mengelilinginya.

Tata surya kita terletak di tepi galaksi bima sakti dengan jarak sekitar 2,6 x 10¹⁷ km dari pusat galaksi, atau sekitar 25.000 hingga 28.000 tc dari pusat galaksi. Tata surya kita mengelilingi pusat galaksi bima sakti dengan kecepatan 220 km/detik, dan dibutuhkan waktu 225 s/d 250 juta tahun untuk sekali mengelilingi pusat galaksi. Dengan umur tata surya kita yang sekitar 4,6 milyar tahun, berarti tata surya kita telah mengelilingi pusat galaksi sebanyak 20 s/d 25 kali dari semenjak terbentuk.

Tata surya dikekalkan oleh pengaruh gaya gravitasi matahari dan sistem yang setara tata surya, yang memepunyai garis pusat setahun kecepatan cahaya. Ditandai adanya taburan komet yang disebut awan Oort. Selain itu juga terdapat awan Oort berbentuk piring di bagian dalam tata surya yang dikenali sebagai awan Oort dalam.

Disebabkan oleh orbit planet yang membujur, jarak dan kedudukan planet berbanding kedudukan matahari berubah mengikut kedudukan planet di orbit.

SEJARAH AWAL TEORI PEMBENTUKAN TATA SURYA

Sebuah teori lahir dari keingintahuan akan suatu kejadian atau keadaan. Tidak mudah untuk mempercayai sebuah teori baru, apalagi jika teori tersebut lahir di tengah kondisi masyarakat yang memiliki kepercayaan yang berbeda. Tetapi itulah kenyataan yang harus dihadapi oleh para ilmuwan di awal2 penemuan mereka.

 Hal utama yang dihadapi untuk mengerti lebih jauh lagi tentang tata surya adalah bagaimana tata surya itu terbentuk, bagaimana objek2 di dalamnya bergerak dan berinteraksi serta gaya yang bekerja mengatur semua gerakan tersebut. Jauh sebelum masehi, berbagai penelitian, pengamatan dan perhitungan telah dilakukan untuk mengetahui semua rahasia di balik tata surya.

 Pengamatan pertama kali dilakukan oleh bangsa cina dan asia tengah, khususnya dalam pengaruhnya pada navigasi dan pertanian. Dari para pengamat yunani ditemukan bahwa selain objek2 yang tetap terlihat di langit, tampak juga objek2 yang mengembara dan dinamakan planet. Orang2 Yunani pada saat itu menyadari bahwa matahari, bumi, dan planet merupakan bagian dari sistem yang berbeda. Awalnya mereka memperkirakan bumi dan matahari berbentuk pipih. TapiPhytagoras (572-492 BC) menyatakan semua benda langit berbentuk bola (bundar).

 Sampai dengan tahun 1960, perkembangan teori pembentukan tata surya bisa dibagi dalam dua kelompok besar yakni masa sebelum Newton dan masa sesudah Newton.

PERMULAAN PERHITUNGAN ILMIAH

Perhitungan secara ilmiah pertama kali dilakukan oleh Aristachrus dari Samos (310-230 BC). Ia mencoba menghitung sudut bulan-bumi-matahari dan mencari perbandingan jarak dari bumi-matahari, dan bumi-bulan. Aristachrus juga merupakan orang pertama yang menyimpulkan bumi bergerak mengelilingi matahari dalam lintasan berbentuk lingkaran yang menjadi titik awal teori heliosentris. Jadi bisa kita lihat kalau teori heliosentris bukan teori yang baru muncul di masa Copernicus. Namun jauh sebelum itu, Aristachrus sudah meletakkan dasar bagi teori heliosentris tersebut.

 Pada era Alexandria, Eratoshenes (276-195 BC) dari yunani berhasil menemukan cara mengukur besar bumi, dengan mengukur panjang bayangan dari kolom Alexandria dan Syene. Ia menyimpulkan, perbedaan lintang keduanya merupakan 1/50 dari keseluruhan revolusi. Hasil perhitungannya memberi perbedaan sebesar 13% dari hasil yang ada saat ini.

PTOLEMY DAN TEORI GEOSENTRIS

Ptolomeus (150 AD) menyatakan bahwa semua objek bergerak relatif terhadap bumi. Dan teori ini dipercaya selama hampir 1400 tahun. Tapi teori geosentris memiliki kelemahan, yaitu matahari dan bulan bergerak dalam jejak lingkaran mengitari bumi, sementara planet bergerak tidak teratur dalam serangkaian simpul ke arah timur. Untuk mengatasi masalah ini, Ptolomeus mengajukan dua komponen gerak. Yang pertama, gerak dalam orbit lingkaran yang seragam dengan periode satu tahun pada titik yang disebut deferent. Gerak yang kedua disebut epicycle, gerak seragam dalam lintasan lingkaran dan berpusat pada deferent.

 TEORI HELIOSENTRIS DAN GEREJA

Nicolaus Copernicus (1473-1543) merupakan orang pertama yang secara terang-terangan menyatakan bahwa matahari murupakan pusat sistem tata surya, dan bumi bergerak mengelilinginya dalam orbit lingkaran. Untuk masalah orbit, data yang didapat Copernicus memperlihatkan adanya indikasi penyimpangan kecepatan sudut orbit panet2. Namun ia mempertahankan bentuk orbit lingkaran dengan menyatakan bahwa orbitnya tidak kosentrik. Teori heliosentris disampaikan Copernicus dalam publikasinya yang berjudul “De Revolutionibus Orbium Coelestium “  kepada Paus Pope III dan diterima oleh gereja.

Tapi dikemudian hari setelah kematian Copernicus pandangan gereja berubah ketika pada akhir abad ke-16 filsuf Itali, Giordano Bruno, menyatakan semua bintang mirip dengan matahari dan masing2 memiliki sistem planetnya yang dihuni oleh jenis manusia yang berbeda. Pandangan inilah yang menyebabkan iadieksekusi mati yaitu dibakar  hidup2 oleh sidang dewan geraja dan teori heliosentris dianggap berbahaya karena bertentangan dengan pendangan gereja yang menganggap manusialah yang menjadi sentral di alam semesta.

 LAHIRNYA HUKUM KEPLER

Walaupun Copernicus telah menerbitkan tulisannya tentang teori heliosentris, tidak semua orang setuju dengannya. Salah satunya, Tycho Brahe (1546-1601) dari Denmark yang mendukung teori matahari dan bulan mengelilingi bumi sementara planet lainnya mengelilingi matahari. Tahun 1576, Brahe membangun sebuah observatorium di pulau Hven, di laut baltik dan melakukan penelitian di sana sampai kemudian ia pindah ke Prague pada tahun 1596.

 Di Prague, Brahe menghabiskan sisa hidupnya menyelesaikan tabel gerak planet dengan bantuan asistennya Johannes Kepler  (1571-1630). Setelah kematian Brahe, Kepler  menelaah data yang ditinggalkan Brahe dan menemukan bahwa orbit planet tidak sirkular melainkan elliptik.

 Kepler kemudian mengelurkan 3 hukum gerak orbit yang dikenal sampai saat ini yaitu :

1. Planet bergerak dalam orbit ellips mengelilingi matahari sebagai pusat sistem.
2. Radius vektor menyapu luas yang sama dalam interval waktu yang sama.
3. Kuadrat kala edar planet mengelilingi matahari sebanding dengan pangkat tiga jarak rata2 dari matahari.

 Bunyi hukum III Kepler dapat dapat dituliskan dalam rumus :

                                           4π²R³ = G(M_m + M_P)

                                               T²

 Dengan M_m adalah massa matahari, M_p massa planet, G tetapan gravitasi, T kala edar planet mengelilingi matahari, dan R jarak planet ke matahari.

                Dengan hukum II Kepler dijelaskan bahwa kecepatan gerka planet dalam menempuh lintasannya mempunyai kecepatan yang bervariasi. Makin kecil jarak antara planet dengan matahari, makin tinggi kecepatannya. Dengan demikian, di sekitar perihelium, planet bergerak paling cepat dan sekitar aphelium paling lambat. Bentuk lintasan planet tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

                                                                   Orbit Planet

                                                                             

Kepler menuliskan pekerjaannya dalam sejumlah buku, diantaranya adalah “Epitome Of The Copernican Astronomy “ dan segera menjadi bagian dari daftarIndex Librorum Prohibitorum yang merupakan buku terlarang bagi umat Kristen katolik. Dalam daftar ini juga terdapat publikasi Copernicus. “De Revolutionibus Orbium Coelestium “. 

AWAL MULA DIPAKAINYA TELESKOP

Pada tahun 1608, teleskop dibuat oleh Galileo Galilei (1562-1642). Galileo merupakan seorang professor matematika di Pisa yang tertarik dengan makanika khususnya tentang gerak planet. Ia salah satu yang tertarik dengan publikasi Kepler dan yakin tentang teori heliosentrik. Dengan teleskopnya, Galileo berhasil menemukan satelit2 Galilean di Jupiter dan menjadi orang pertama yang melihat keberadaan cincin di Saturnus.

Salah satu pengamatan penting yang meyakinkankannya mengenenai teori heliosentris adalah masalah fase venus. Berdasarkan teori geosentris, Ptolomeus menyatakan venus berada dekat dengan titik diantara matahari dan bumi sehingga pengamat dari bumi hanya bisa melihat venus saat mengalami fasa sabit.

Gambar Galileo Galilei

Tapi berdasarkan teori heliosentris dan didukung pengamatan Galileo, semua fase venus bisa terlihat bahkan ditemukan juga sudut piringan venus lebih besar saat fase sabit dibanding saat purnama. Publikasi Galileo yang memuat pemikirannya tentang teori geosentrik vs heliosentrik. “Dialogue Of The Two Chief World System “, menyebabkan dirinya dimasukkan penjara dan dianggap sebagai penentang gereja.

DASAR YANG DILETAKKAN NEWTON

Di tahun kematian Galileo, Isaac Newton (1642-1727) dilahirkan, bisa dikatakan Newton memberi dasar bagi pekerjaannya dan orang2 sebelum dirinya terutama mengenal asal mula tata surya. Ia menyusun hukum gerak newton dan konstribusi terbesarnya bagi astronomi adalah hukum gravitasi yang membuktikan bahwa gaya antara dua benda sebanding dengan massa masing2 objek dan  berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda. Hukum  gravitasi newton memberi penjelasan fisik bagi hukum kepler yang ditemukan sebelumnya berdasarkan hasil pengamatan. Hasil pekerjaannya dipublikasikan dalam“Principia” yang ditulis selama 15 tahun.

Sir Issac Newton

Teori newton menjadi dasar bagi berbagai teori pembentukan tata surya yang lahir kemudian, sampai dengan tahun 1960  termasuk di dalamnya teori monistik dan teori dualistik. Teori monistik menyatakan bahwa matahari dan planet berasal dari materi yang sama. Sedangkan teori dualistik menyatakan matahari dan bumi berasal dari sumber materi yang berbeda dan terbentuk pada waktu yang berbeda.

Gravitasi Matahari

Menurut Sir Isaac Newton :

HIPOTESIS TERJADINYA BUMI DALAM SISTEM TATA SURYA

Bumi kita terbentuk sekitar 4,6 milyar tahun yang lalu bersamaan dengan terbentuknya satu sistem tata surya yang dinamakan keluarga matahari.  Banyak hipotesis tentang asal-usul tata surya telah dikemukakan para ahli, diantaranya :

1. Hipotesis Nebula (Kabut)

Hipotesis nebula pertama kali dikemukakan oleh Immanuel Kant (1724-1804) pada tahun 1775. Kemudian hipotesis ini disempurnakan oleh Pierre Marquis de Laplace pada tahun 1796. Oleh karena itu, hipotesis ini lebih dikenal dengan hipotesis nebula kant-laplace. Pada tahap awal tata surya masih berupa kabut raksasa. Kabut ini dibentuk dari debu, es, dan gas yang disebut nebula. Unsur gas sebagian besar berupa hydrogen. Karena gaya gravitasi yang dimilikinya, kabut itu menyusut dan berputar dengan arah tertentu. Akibatnya, suhu kabut memanas dan akhirnya menjadi bintang raksasa yang disebut matahari. Matahari raksasa terus menyusut dan putarannya semakin cepat. Selanjutnya cincin2 gas dan es terlontar ke sekeliling matahari. Akibat gaya gravitasi, gas2 tersebut memadat seiring dengan penurunan suhunya dan membentuk planet dalam. Dengan cara yang sama, planet luar juga terbentuk.

2. Hipotesis Planetesimal

Hipotesis planetesimal pertama kali dikemukakan oleh Thomas C. Chamberlaindan Forest R. Moulton pada tahun 1900. Hipotesis ini mengatakan bahwa tata surya kita terbentuk akibat adanya bintang laini yang hampir menabrak matahari.

3. Hipotesis Pasang Surut Bintang.

Hipotesis pasang surut bintang pertama kali dikemukakan oleh James Jean dan Herold Jaffries pada tahun 1917. Hipotesis pasang surut bintang sangat mirip dengan hipotesis platesimal. Namun perbedaannya terletak pada jumlah awalnya matahari.

4. Hipotesis Kondensasi.

Hipotesis kondensasi mulanya dikemukakan oleh astronom belanda yang bernamaG.P. Kuiper (1905-1973) pada tahun 1950. Hipotesis kondensasi menjelaskan bahwa tata surya terbentuk dari bola kabut raksasa yang berputar membentuk cakram raksasa.

5. Hipotesis Bintang Kembar

Hipotesis bintang kembar awalnya dikemukakan oleh Fred Hoyle (1915-2001) pada tahun 1956. Hipotesis mengemukakan bahwa dahulunya tata surya kita berupa dua bintang yang hampir sama ukurannya dan berdekatan yang salah satunya meledak meninggalkan serpihan2 kecil.

Tabel 1.1

Anggota Tata Surya Selengkapnya

NAMA BENDA	JUMLAH	CONTOH
Bintang Planet Satelit Asteroid Komet Meteor	1 10 32 Ribuan Lebih dari 1500 1 juta tiap jam	Matahari Bumi, Jupiter Bulan, titan Ceres, eros Halley Barringer