jagad raya dan tata surya 1

X
geografi
JAGAD RAYA DAN TATA SURYA I
Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan mampu memahami jagad raya, galaksi,
bintang, dan tata surya.
A.
JAGAD RAYA
a.
Pengertian Jagad Raya
Jagad raya atau alam semesta adalah ruang yang tak terbatas, luasnya tak berhingga,
tak berujung, tak bertepi, berada dalam keadaan memuai dan tetap gelap, meskipun di
dalamnya terdapat lebih dari 2 miliar galaksi dengan bintang-bintang yang sinarnya lebih
terang dari Matahari.
Gambar alam semesta adalah ruang dunia beserta isinya (Sumber: earthsky.org)
b.
Struktur Jagad Raya
Jagad raya tersusun atas benda-benda langit yang memiliki bentuk, wujud, bergerak, dan
menimbulkan pengaruh terhadap benda langit lainnya.
1
Kela
s
KTSP
K T SP& K-13
Benda-benda langit terdiri dari:
1.
galaksi;
2.
tata surya, yang tersusun atas;
3.
c.
•
bintang;
•
planet;
•
satelit;
•
asteroid (planetoid);
•
meteorid;
•
komet.
nebula, yaitu sejenis awan kabut atau gumpalan kabut di dalam galaksi atau di luar
galaksi.
Materi Jagad Raya
Jagad raya terdiri atas materi tampak dan materi gelap.
1.
Materi tampak
Berupa benda-benda langit yang mengeluarkan cahaya atau yang memantulkan
cahaya sehingga keberadaannya dapat diamati.
Contoh:
•
Cluster galaksi.
•
Galaksi.
•
Tata surya.
2.
Materi gelap (dark matter)
Berupa benda-benda langit supermasif yang tertelan oleh gaya gravitasi yang sangat
besar sehingga cahayanya tidak dapat keluar dari gaya tarik tersebut. Materi gelap
ini dinamakan lubang hitam (black holes).
Gambar tarikan lubang hitam yang terdapat pada galaksi Bimasakti (Sumber: nasa.gov)
2
d.
e.
Paham Mengenai Jagad Raya
1.
Paham Antroposentris
Paham antroposentris (anthropos = manusia, centrum= pusat) beranggapan bahwa
manusia adalah pusat segalanya. Anggapan ini muncul pada zaman kebudayaan
primitif.
2.
Paham Geosentris (Claudius Ptolomeus)
Paham geosentris (geo = Bumi, centrum = pusat) beranggapan bahwa Bumi adalah
pusat jagad raya. Semua benda langit bergerak mengelilingi Bumi dan semua
kekuatan alam berpusat di Bumi.
3.
Paham Heliosentris (Nicolaus Copernicus)
Paham heliosentris (helios = Matahari, centrum = pusat) beranggapan bahwa
Matahari adalah pusat tata surya kita. Semua benda langit yang berada dalam sistem
tata surya kita bergerak mengelilingi Matahari.
Teori Asal Mula Jagad Raya
1.
Teori Big Bang (ledakan besar)
Teori ini dinyatakan oleh Edwin Hubble. Jagad raya berasal dari massa (materi)
tunggal yang luar biasa besar dengan suhu sangat tinggi. Akibat reaksi inti hidrogen,
massa tersebut meledak lalu berserakan membentuk galaksi-galaksi. Setiap galaksi
bergerak dan memuai, menjauhi pusat ledakan (titik merah) sehingga jagad raya
mengembang semakin luas. Oleh karena masing-masing galaksi menjauhi pusat
ledakan, sebagian ruang jagad raya menjadi kosong.
Gambar pembentukan jagad raya menurut teori ledakan (Big Bang) (Modifikasi dari Sumber:
static.howstuffworks.com)
3
2.
Teori Steady State (keadaan tetap)
Teori ini dinyatakan oleh Fred Hoyle, Herman Bondi, dan Thomas Gold. Keadaan
jagad raya selalu tetap, bersifat statis, tidak berawal dan tidak berakhir. Massa (materi)
baru selalu tercipta secara lambat, membentuk galaksi-galaksi baru lalu mengisi ruangruang yang kosong menggantikan galaksi-galaksi yang menjauh karena memuai.
3.
Teori Ekspansi dan Kontraksi (pemuaian dan pengerutan)
Teori ini merupakan variasi dari teori Big Bang. Jagad raya mengalami siklus 30
miliar tahun sekali, yakni mengalami masa ekspansi (pemuaian) dan masa kontraksi
(pengerutan). Ekspansi disebabkan oleh reaksi inti hidrogen, lalu membentuk
galaksi-galaksi. Karena galaksi-galaksi mengeluarkan panas yang sangat tinggi,
terjadi pengerutan kemudian memuai dan mengerut lagi.
B.
GALAKSI
a.
Pengertian Galaksi
Galaksi adalah kumpulan benda-benda langit yang bergerak dan terdiri atas bintangbintang, planet, satelit, asteroid, meteorid, komet, nebula (gumpalan kabut), gas dan
debu.
Galaksi terbesar diperkirakan berupa gugusan 3.000 miliar bintang dan galaksi terkecil
sekitar 100.000 bintang. Beberapa galaksi yang berdekatan membentuk formasi gugusan
yang disebut cluster galaksi. Cluster-cluster tersebut membentuk formasi yang lebih besar
yang disebut super cluster. Keberadaan galaksi dapat dilihat dengan teleskop Hale yang
mampu mencapai jarak pandang hingga 1 miliar tahun cahaya. Diperkirakan galaksigalaksi menjauhi Bumi karena jagad raya terus memuai.
Jarak antargalaksi diperkirakan lebih dari 1 juta tahun cahaya. Satuan cahaya menggunakan
dasar perhitungan waktu di Bumi. Dalam 1 detik, cahaya merambat sejauh 300.000 km.
Hal ini berarti bahwa:
1 detik cahaya
= 300.000 km.
1 menit cahaya = 60 × 300.000 km = 18.000.000 km.
1 jam cahaya = 60 × 60 × 300.000 km = 1.080.000.000 km.
1 hari cahaya = 24 × 60 × 60 × 300.000 km = 25.920.000.000 km.
1 tahun cahaya = 365 × 24 × 60 × 60 × 300.000 km = 9.460.800.000.000 km.
4
Gambar sekumpulan galaksi di ruang angkasa (Sumber: nasa.gov)
b.
Ciri-Ciri Galaksi
Galaksi memiliki ciri-ciri sebagai berikut.
c.
1.
Galaksi memiliki cahaya sendiri.
2.
Galaksi memiliki struktur dan bentuk tertentu.
3.
Jarak antargalaksi sangat jauh, diperkirakan lebih dari 1 juta tahun cahaya.
4.
Galaksi dapat dilihat dan dideteksi melalui teleskop.
5.
Ruang antargalaksi mengandung materi gas dan debu.
6.
Galaksi memancarkan gumpalan kabut.
Bentuk-Bentuk Galaksi
Bentuk galaksi terdiri dari empat struktur berikut.
1.
Spiral
•
Galaksi struktur spiral berjumlah sekitar 60% dari seluruh galaksi.
•
Anggotanya terdiri atas bintang-bintang tua dan bintang muda.
•
Bagian utama galaksi berupa halo (lingkaran cahaya), bulge (bagian pusat yang
menonjol), dan lengan spiral yang keluar dari pusatnya.
•
Bentuknya menyerupai roda, kincir, atau cakram.
•
Struktur galaksi sangat jelas, yaitu berstruktur spiral.
•
Berotasi dengan kecepatan tinggi sehingga bentuknya memipih.
•
Bagian yang lebih dekat dengan pusat galaksi kecepatan rotasinya lebih
tinggi.
Contoh: galaksi Bimasakti, galaksi Andromeda, galaksi Whirlpool, galaksi Sculptor,
dan galaksi Sombrero.
5
Gambar galaksi bentuk spiral (Sumber: nasa.gov)
2.
Gambar galaksi Bimasakti dan Andromeda (Sumber: nasa.gov)
Spiral berpalang (Barred spiral)
•
Galaksi struktur spiral berpalang berjumlah sekitar 18% dari seluruh galaksi.
•
Perbedaan dengan struktur spiral adalah lengan-lengan spiral yang keluar dari
pusatnya memanjang.
Contoh: NGC1300, NGC1073, dan NGC2903.
Gambar galaksi struktur spiral berpalang (Sumber: wikipedia.org)
6
3.
Elips
•
Galaksi struktur elips berjumlah sekitar 18% dari seluruh galaksi.
•
Anggotanya terdiri atas bintang-bintang yang sudah tua.
•
Bentuknya mulai dari bulat, bola pipih, hingga bentuk sangat lonjong.
•
Mengandung sedikit materi gas dan debu.
•
Struktur galaksinya kurang jelas.
Contoh: galaksi M87, M59, M49, M32.
Gambar galaksi struktur elips (Sumber: nasa.gov)
4.
Tak beraturan (irregular)
•
Galaksi struktur tak beraturan berjumlah sekitar 4% dari seluruh galaksi.
•
Anggotanya terdiri atas bintang-bintang tua dan bintang-bintang muda.
•
Tidak simetris dan tidak memiliki bentuk tertentu.
Contoh: awan Magellan besar, awan Magellan kecil, galaksi Hoag, galaksi Ursa
Mayor.
Gambar galaksi bentuk tak beraturan (Sumber: www.nasa.gov)
7
d.
Posisi Galaksi
e.
1.
Galaksi Bimasakti
Posisi galaksi ini berada pada tata surya kita dan merupakan galaksi tempat Bumi
kita berada.
2.
Awan Magellan Besar dan Awan Magellan Kecil
Posisi keduanya paling dekat dengan galaksi Bimasakti.
3.
Galaksi Andromeda
Posisinya dekat dengan galaksi Bimasakti
4.
Galaksi Sculptor
Posisinya sekitar 10.000.000 tahun cahaya dari galaksi Bimasakti.
5.
Galaksi Whirlpool
Posisinya paling jauh dari galaksi Bimasakti, sekitar 234.000.000 tahun cahaya. Galaksi
Whirlpool, Silvery, dan Triangulum disebut galaksi jauh karena jaraknya lebih dari
10.000.000 tahun cahaya dari galaksi Bimasakti.
Karakteristik Galaksi Bimasakti
1.
Galaksi Bimasakti disebut Milky Way karena tampak keputih-putihan seperti susu.
2.
Terdiri dari puluhan miliar bintang, salah satunya adalah Matahari.
3.
Galaksi ini berukuran sedang.
4.
Di luar galaksi ini terdapat miliaran galaksi yang terlihat dan terdeteksi melalui
teleskop.
5.
Bentuk galaksi ini adalah spiral cakram, artinya memiliki struktur spiral berbentuk
cakram.
6.
Galaksi ini terdiri dari dua bagian seperti berikut.
•
Bagian Inti
Bagian inti terletak di tengah-tengah galaksi dan berbentuk seperti bola. Berisi
sekitar 40 miliar bintang dan memiliki lubang hitam (black holes) yang sangat
besar.
•
Bagian Tepi
Bagian tepi berisi sekitar 20 miliar bintang.
7.
Galaksi ini berada dalam “cluster local group” yang berisi sekitar 30 galaksi. Cluster
local group merupakan anggota dari “local super cluster”.
8.
Awan Magellan besar dan kecil merupakan tetangga terdekat yang berada di belahan
langit bagian selatan.
8
C.
BINTANG
a.
Pengertian Bintang
Bintang adalah benda langit yang bercahaya atau bersinar. Awal munculnya sinar pada
bintang berasal dari dalam awan-awan galaksi. Gas hidrogen yang terkumpul dalam
awan galaksi terdorong bersama awan, lalu berputar sehingga atom-atom gas hidrogen
bergesekan satu sama lain. Makin lama putaran awan semakin cepat. Hal ini membuat
awan yang sudah panas menjadi semakin panas. Akhirnya terjadilah “nuclear fusion”, yakni
penggabungan inti atom hidrogen dengan melepaskan sejumlah besar tenaga. Tenaga
(energi) inilah yang membuat awan tersebut bersinar.
Suhu permukaan bintang, yakni antara 3.000 – 50.000 °C. Bintang yang berwana biru
memiliki suhu lebih tinggi dibandingkan dengan bintang yang berwarna merah. Bintang
mengalami perubahan sesuai dengan usianya sehingga ada golongan bintang muda
dan bintang tua. Perubahan bintang memerlukan waktu jutaan hingga miliaran tahun.
Ukuran bintang ada yang lebih kecil dari Matahari, selain itu ada juga yang lebih besar
dari Matahari.
b.
Rasi Bintang
Saat malam hari jika langit cerah dan tidak berawan, maka di langit akan tampak bintang
bertaburan. Bintang-bintang tersebut membentuk gugusan dan setiap gugusan bintang
membentuk pola tertentu seperti bayangan menyerupai benda, manusia atau hewan.
Para ahli memberi nama pada gugusan bintang-bintang tersebut sesuai dengan bentuk
bayangannya. Misalkan, gugusan bintang yang mirip dengan singa diberi nama Leo.
Gugusan bintang yang membentuk bayangan benda mati atau makhluk hidup tersebut
dinamakan rasi bintang atau zodiak.
Susunan rasi bintang di langit tidak berubah. Jika
dilihat dari daerah ekuator, tampak dua belas rasi
bintang yang jaraknya berdekatan dan membentuk
gelang. Akibat revolusi Bumi terjadi perubahan
kenampakan rasi bintang dengan urutan sebagai
berikut.
1.
Aquarius: 20 Januari– 21 Februari.
2.
Pisces: Februari– Maret.
3.
Aries: Maret– April.
4.
Taurus: April– Mei.
5.
Gemini: Mei– Juni.
Gambar zodiak (Sumber: universetoday.com)
9
6.
Cancer: Juni– Juli.
7.
Leo: Juli– Agustus.
8.
Virgo: Agustus– September.
9.
Libra: September– Oktober.
10. Scorpio: Oktober– November.
11. Sagitarius: November– Desember.
12. Capricorn: Desember– Januari.
Selain zodiak, terdapat juga rasi bintang penunjuk arah, yakni:
1.
Rasi bintang Biduk dan Ursa Mayor (The Great Bear): penunjuk arah utara.
2.
Rasi bintang Pari (Crux): penunjuk arah selatan.
3.
Rasi bintang Orion (Waluku): penunjuk arah barat.
4.
Rasi bintang Scorpio: penunjuk arah tenggara.
Alkaid
Gacrux
Menuju Polaris,
bintang utara
THEGREAT
GREAT
THE
BEAR
BEAR
Mizar
Alloth
M81
Phad
M82
CRUX
Palida
Dubhe
Merak
Mimosa
BIDUK
Acrux
ORION
ORION
Betelgeuse
SCORPIO
SCORPIO
Bellatrix
Shaula
Antares
M4
Sargas
M42
(Orion
Nebula)
Salph
Salph
Rigel
Gambar empat rasi bintang yang menjadi penunjuk arah
(modifikasi dari Sumber: www.stardate.org)
10
Di antara banyak bintang di langit, bintang yang paling dekat dengan Bumi secara
berurutan adalah Matahari, Proxima Centaur, dan Alpha Centauri. Bintang yang paling
cemerlang (terang) dilihat dari Bumi secara berurutan adalah Alpha Centauri, Antares,
Sirius, dan Canopus. Alpha Centauri merupakan pasangan Proxima Centauri, kedua
bintang ini berada dalam rasi bintang Centaurus, sedangkan Antares berada dalam rasi
bintang Scorpio.
Gambar sekumpulan bintang di langit yang nampak seperti kabut bercahaya (Sumber:
spacetelescope.org)
Gambar bintang Alpha Centauri yang merupakan bintang cemerlang yang terlihat dari
Bumi (www.glyphweb.com)
D. TATA SURYA
a.
Pengertian Tata Surya
Tata surya adalah susunan dari sebuah bintang dan semua benda langit yang bergerak dan
beredar mengelilinginya. Bintang tersebut adalah Matahari yang dikelilingi oleh 8 planet,
11
satelit, asteroid, meteorid, dan komet. Pergerakan benda-benda langit yang mengelilingi
Matahari dipengaruhi oleh gravitasi (gaya tarik) Matahari.
b.
Teori Terjadinya Tata Surya
1.
Teori kabut (nebula)
Teori ini dikemukakan oleh Immanuel Kant dan Pierre Simon Laplace.
•
Teori Immanuel Kant
Tata surya terbentuk dari gumpalan bola kabut gas (nebula) yang bersuhu
tinggi dan berputar lambat. Oleh karena putarannya yang lambat, terbentuk
konsentrasi zat dengan berat jenis tinggi, kemudian terjadi proses pendinginan.
Massa kabut gas berukuran besar terdapat di bagian tengah gumpalan
menjadi Matahari, sedangkan massa kabut gas berukuran kecil yang terdapat
di sekitarnya membentuk planet-planet.
Gambar ilustrasi teori kabut menurut Immanuel Kant (ilustrasi ulang berdasarkan
Sumber: Ilmu Pengetahuan Populer, 2003)
•
Teori Pierre Simon Laplace
Tata surya terbentuk dari gumpalan bola kabut gas (nebula) yang bersuhu
tinggi dan berputar cepat. Oleh karena putarannya cepat, sebagian massa
kabut gas terlepas dan terus berputar, kemudian terjadi proses pendinginan.
Sebagian massa kabut gas yang terlepas menjadi planet, sedangkan massa
kabut gas intinya menjadi Matahari.
12
2.
Teori Planetesimal
Teori ini dikemukakan oleh Thomas C. Chamberlin dan R. Moulton. Awalnya
Matahari sudah ada di antara bintang-bintang. Saat sebuah bintang lewat di dekat
Matahari, sebagian massa gas Matahari tertarik oleh gravitasi bintang dan mengalami
pasang naik (efek pasang). Saat bintang tersebut menjauh, massa gas Matahari yang
tertarik oleh gravitasi bintang sebagian jatuh kembali ke permukaan Matahari dan
sebagian lagi berhamburan di sekitar Matahari lalu mendingin menjadi planetesimal
(planet kecil).
Gambar ilustrasi teori planetesimal menurut Chamberlin dan Moulton (ilustrasi ulang
berdasarkan Sumber: Encarta)
3.
Teori Pasang Surut
Teori ini dikemukakan oleh Buffon, kemudian disempurnakan oleh James Jeans
dan Harold Jeffrey. Awalnya sebuah bintang besar lewat di dekat Matahari. Gaya
tarik bintang besar menyebabkan sebagian massa gas Matahari menonjol ke arah
bintang tersebut. Saat bintang besar menjauh, tonjolan massa gas Matahari ikut
tertarik sehingga membentuk cerutu dan terlepas dari Matahari, lalu terputus-putus
dengan ukuran yang berbeda-beda, kemudian mendingin menjadi planet.
13
Gambar ilustrasi teori pasang surut oleh Buffon (ilustrasi ulang berdasarkan Sumber: Ilmu
Pengetahuan Populer, 2003)
4.
Teori Proto Planet
Teori ini dikemukakan oleh Gerrad P. Kuiper. Kabut gas hidrogen berkembang
dalam formasi bintang-bintang. Ada yang berukuran besar, ada yang berukuran
kecil. Kabut gas yang lebih besar memadat menjadi bintang tunggal yang disebut
Matahari. Gaya tarik Matahari menarik kabut gas yang lebih kecil. Efek gaya tarik
Matahari menyebabkan kabut gas menjadi planet-planet. Jika dua kabut gas
berukuran sama besar, maka akan terbentuk bintang ganda. Formasi bintang ganda
banyak ditemukan di jagad raya.
Ejeksi gas ke ruang
angkasa
Proto-bintang
Masuknya gas ke
proto-bintang
Piringan protoplanet
Gambar ilustrasi teori proto planet (ilustrasi ulang berdasarkan Sumber: tohoku.ac.jp)
14
5.
Teori Awan Debu
Teori ini dikemukakan oleh Carl von Weizsaecker dan disempurnakan oleh G.P.
Kuiper. Dasar teori awan debu adalah teori proto planet yang menyatakan bahwa
Matahari dan planet-planet berasal dari kabut gas.
Kabut gas hidrogen tersebar di jagad raya dengan jumlah sangat banyak. Adanya
gaya tarik antarmolekul dalam kabut gas menyebabkan kabut gas menggumpal,
memampat, dan memipih secara perlahan. Gumpalan kabut gas besar yang ada di
bagian tengah menjadi Matahari, sedangkan gumpalan kabut gas kecil yang ada di
sekitarnya menjadi planet-planet.
15