mata kuliah ilmu alamiah dasar

III. PROSES TERBENTUKNYA ALAM SEMESTA DAN
PENGHUNINYA
1. Alam semesta
meneurut orang Babylonia (± tahun 700-600 SM),
merupakan suatu ruangan atau selungkup dengan
bumi yang datar sebagai lantainya dan langit beserta
bintangnya sebagai atapnya.
Alam semesta atau jagat raya adalah suatu ruangan
yang maha besar yang di dalamnya terdapat
kehidupan yang biotik dan abiotik, serta didalamnya
terjadi segala peristiwa alam baik yang dapat
diungkapkan manusia maupun yang tidak.
7/20/2017
1
Apabila kita hendak mempelajari alam semesta
berarti kita mempelajari makro kosmos. Sebaliknya
apabila kita ingin mempelajari permasalahan kecil,
berarti kita mempelajari mikro kosmos.
Teori Mengenai Terbentuknya Alam Semesta
Alam semesta terjadi pada tahun yang lampau
bersamaan dengan berbagai letusan besar. Teori
terjadi alam semesta adalah sebagai berikut:
1. Teori Dentuman atau teori ledakan.
2. Teori Ekspansi dan kontraksi.
7/20/2017
2
2. TERJADINYA GALAKSI
Galaksi adalah calon bintang atau kelompok
bintang yang jumlahnya ribuan juta dan
terdapat di alam semesta.
Fowler
Kira-kira 12.000 juta tahun yang lalu Galaksi di alam semesta yang
jumlahnya ribuan tidaklah seperti galaksi pada yang ada pada saat
ini. Pada saat itu galaksi merupakan kabut gas hidrogen yang
sangat besar. Kabut gas tersebut bergerak perlahan-lahan dan
berputar pada porosnya sehingga seolah-olah berbentuk bulat
karena gaya beratnya. Kabut gas hidrogen mengadakan kontraksi
sehingga bagian luar dari kabut gas hidrogen tersebut banyak yang
tertinggal. Pada tempat-tempat yang berotasinya lambat atau
berat jenisnya yang besar, terbentuklah bintang-bintang. Gumpalan
kabut hidrogen yang sudah menjadi bintang juga melakukan
kontraksi secara perlahan. Panas yang dipancarkan dari bintangbintanmg suhunya semakin menurun.
7/20/2017
3
Kemudian setelah berjuta-juta tahun bintang
tersebut
Mempunyai bentuk seperti benda langit
sekarang ini.
Menurut
bentuknya
galaksi
dibedakan
menjadi 3 macam :
1. Galaksi berbentuk spiral
2. Galaksi berbentuk elips
3. Galaksi berbentuk tak beraturan.
7/20/2017
4
Ilmu Alamiah Dasar III
3. TERJADINYA BUMI DAN SISTEM TATA SURYA
Teori geosentris
Teori heliosentris
Pada tahun 1686, Issac Newton (1643-1727)
Dengan teori gravitasinya menjelaskan bahwa bumi dan planetplanet mengorbit karena prinsip gravitasi.
a. Immanuel Kant (1724-1804)
Pada tahun 1755 dalam bukunya Allgemeine Naturgeschichte
und Theorie des Himmels nach Newtonischen Grundsatzen
behandelt (sejarah umum dan teori tentang tata surya
berdasarkan hukum Newton)
Immanuel Kant mengatakan, jika bumi (planet-planet serta
bintang) memang terjadinya selalu menurut hukum alam.
Permulaan proses adalah sebagai berikut :
7/20/2017
5
“Di angkasa raya terdapat suatu ruangan yang
berisi macam-macam gas (kabut). Gas yang
besar menarik gas yang kecil sehingga
terbentuklah kabut yang besar. Dalam proses
tersebut terjadi benturan-benturan bola-bola
gas sehingga timbullah panas. Panas ini yang
menyebabkan perputaran kabut asal. Kabut
berputar makin cepat sehingga menjadi dingin.
Semakin cepat berputar, semakin mendingin.
Di bagian khatulistiwa terjadilah pemisahan
fragmen dari kabut tersebut. Fragmen yang
dilemparkan keluar mendingin, mengembun,
mencair, dan akhirnya menjadi padat, dan
membentuk planet-planet”.
7/20/2017
6
b. Piere Simon Marquis de Laplace (17491827)
“ Di angkasa terdapat kabut asal yang telah berputar, berpijar
dan panas. Putaran kabut yang berpijar itu perlahan-lahan
menjadi dingin. Semakin cepat berputar, gas tersebut semakin
mendingin dan menyusut sehingga bentuknya menyerupai
lingkaran. Semakin cepat putarannya semakin mendekati ekuator.
Karena gaya gravitasi, bentuk gumpalan gas di bagian tengah
tidak begitu besar sehingga terjadi pemisahan fragmen. Fragmen
tersebut berbentuk seperti cincin atau gelang yang bergerak
mengelilingi kabut induknya, terlepas pula cincin fragmen yang
kedua, ketiga dan seterusnya sampai yang kesembilan, cincin itu
semakin mendingin, menyusut, lalu membentuk planet. Semua
mengorbit induknya. Satelit atau bulan yang mengelilingi planetplanet tersebut terjadi dengan cara yang sama”.
7/20/2017
7
Teori di atas disebut teori kabut Kant-Laplace atau Hipotesis
Nebula Kant-Laplace, teori ini memiliki banyak kelemahan.
c. Hipotesis Planetesimal
Lebih seratus tahun setelah teori kabut Kant-Laplace,
pada tahun 1905, Thomas C. Chamberlin (geologiwan) dan
Forest
R.
Moulton
(astronom)
dari
Chicago,
USA
mengemukakan teori baru yang disebut teori Planetesimal.
Yaitu pada awalnya ada matahari kemudian matahari itu
didekati bintang sehingga terjadilah gaya tarik-menarik
terjadilah peledakan hebat yang menyebabkan banyak gas
mencuat keluar dari atmosfir matahari. Gas yang mencuat
tersebut berbentuk seperti kabut pilin (spiral), lalu mengembun
dan membeku menjadi planetesimal.
Kelemahan :
Teori ini menyebutkan bahwa bumi terbentuk sangat lambat
dan inti bumi akan merupakan bahan yang homogen. Padahal
7/20/2017
8
Ilmu Alamiah Dasar III
Terdapt bukti bahwa itu mengalami stadia, yaitu mendidih lebih
dahulu,
sebelum membeku.
d. Hipotesis Pasang-Surut Gas
Sir James M. Jeans seorang ilmuwan Inggris (astrofisikawan)
dan Harold Jeffrey (geofisikawan) pada tahun 1917
mengemukakan hipotesisnya yang disebut Hipotesis Pasang
Surut Gas.
“ Sekitar dua miliar tahun yang lalu, matahari didekati oleh sebuah
bintang yang besar (mungkin sebesar matahari), tetapi tidak saling
bertabrakan. Karena gaya tarik menarik, terjadilah tonjolan lidah api
yang berpijar dan merupakan gas yang panas . Bintang terssebut
menjauh memudian tonjolan lidah api yang berpijar dari matahari
tersebut lepas dari matahari (dan tidak kembali ke matahari).
Bentuknya seperti cerutu, yang ujung-ujungnya runcing. Inilah
sebabnya bentuk-bentuk planet dimulai dari kecil, misalnya
Mercurius, semakin membesar, seperti Yupiter dan Saturnus,
kemudian mengecil lagi seperti Pluto, yang merupakan planet
terkecil”.
7/20/2017
9
Mula-mula planet tersebut mengorbit matahari dalam bentuk
elips, dan semakin lama bentuk orbitnya mendekati bentuk
lingkaran. Hal ini disebabkan oleh gesekan dengan debu-debu
kosmis pada waktu terjadinya tarik-menarik antara matahari dan
bintang.
Pada saat orbit masih berbentuk elips dan ketika planet tersebut
dekat dengan matahari, terjadilah gaya tarik menarik antara
planet dan matahari. Akibatnya banyak materi yang lepas dari
planet dan terjadilah satelit dari planet. Peristiwa ini proses
terjadinya planet.
e. Bumi dan Perkembangannya
Setelah bumi dan planet terlepas dari matahari, bumi masih
dalam keadaan stadia kabut (nebula). Kabut asal ini mula-mula
berbentuk tenaga penyinaran (cahaya), bukan berbentuk materi
(atau zat). Kemudian energi (atau tenaga) ini berubah menjadi
materi.
7/20/2017
10
Di dalam fisika modern banyak terjadi
proses perubahan energi menjadi materi dan
sebaliknya.
Kabut kosmos ini mula-mula merupakan
kabut gelap yang temperaturnya hanya
beberapa derajat di atas titik nol mutlak.
Dalam proses perubahan energi menjadi
materi, timbul panas sehingga materi yang
terbentuk menguap kembali. Akibatnya
terjadilah kabut gas yang bercahaya. Besar
kemungkinan proses tersebut ini masih
berlaku pada matahari. Jadi matahari dalam
keadaan peralihan kabut gas gelap ke kabut
gas yang bercahaya.
GB.
7/20/2017
11
Dari penyelidikan, terbuktilah bahwa cahaya
matahari yang telah bermilyar-milyar tahun
lamanya memancar tak pernah menunjukkan
penurunan suhu sampai 2% atau 3%. Panas
yang telah dipancarkan matahari selama ini
setiap kali diisi atau diganti oleh panas yang
baru dibentuk yang terjadi sewaktu proses
peralihan dari energi ke materi.
Acuan Mutakhir
Pendapatnya terjadinya tata surya
paling mutakhir sebagai berikut :
yang
1. Tata surya terbentuk dari awan gas hidrogen dan debu yang
berputar lalu memadat dan menjadi bola dengan suhu yang
panas dan bersinar lebih kurang 5 milyar tahun yang lalu. Dan
karena gravitasi (gaya berat) awan tersebut menyusut.
Akibatnya tekanan dan suhunya bertambah tinggi.
7/20/2017
12
2. Batuan yang tertua
di bumi kira-kira
berumur 3,8 milyar tahun, tetapi meteorit
dan batuan dari bulan ada yang berumur
sampai 4,6 milyar tahun. Dalam hal ini
para
geologiwan
berpendapat
bahwa
sesungguhnya bumi juga setua itu pula,
tetapi tidak ada batuan yang setua
meteorit tersebut ada, mungkin karena
hancur akibat proses geologis.
3. Para astronom berpendapat bahwa planetplanet terbentuk dalam awan yang ringan
(gas ringan) dan sedikit gas berat yang
menjadi inti planet tersebut.
7/20/2017
13
Satelit (bulan) terbentuk dengan cara
yang sama dan mengorbit planet (bukan
mengorbit matahari). Ada perbedaan
pendapat mengenai asal mula bahan yang
membentuk planet dan bulan, yaitu :
1. Mungkin sisa dari gas yang memadat
(dari awan) membentuk matahari.
2. Sekali terbentuk, matahari menarik
lebih banyak bahan dari antariksa yang
memadat lalu membentuk planet dan
bulan (satelit).
7/20/2017
14
f. Matahari
Data-data:
Garis Tengah
Massa
Temperatur
Tekanan
: 1.392.000 km (± 109o garis
tengah bumi).
: 331.950 massa bumi
: permukaan 6.000o K
Inti 15.000.000o K
Bintik-bintik 4.000o K
: 400.109 atm.bumi
Keadaan ini mempertahankan fusi termonuklir di
dalam matahari. Di dalam inti matahari terjadilah
reaksi nuklir yaitu : hidrogen berubah menjadi
helium (plus energi).
7/20/2017
15
Urutan evolusi matahari kira-kira sebagai
berikut:
1. Bentuk awal dari matahari, dan anggota
tata surya, adalah awan debu dan gas
hidrogen yang mengambang dalam
antariksa.
2. Sekitar 5 milyar tahun yang lalu awan debu
tersebut mulai menyusut karena gravitasi
dzarah-dzarah dalam awan. Proses
memadat berputar dan memanas.
3. Pemanasan terjadi di pusat awan.
4. Semakin menyusut dan semakin panas.
5. Dzarah-dzarah dalam awan pinggiran yang
mengitarinya mulai membentuk benda
7/20/2017
16
6. Reaksi fusi yaitu hidrogen berubah menjadi helium
yang menghasilkan panas dan tekanan hebat.
7. Benda pusat menjadi sebuah bintang (matahari),
sementara pengembangan energi yang disebabkan
oleh fusi yang diimbangi oleh penyusutan akibat
gravitasi. Matahari mulai berpijar secara tetap kirakira 5 milyar tahun lalu. Planet-planet terbentuk kirakira pada waktu yang sama.
8. Matahari akan tetap bersinar terus selama 5 milyar
tahun lagi dan selama itu tata surya tetap tidak
berubah.
9. Kemudian persediaan bahan bakar hidrogen di
dalam matahari mulai berkurang dan inti matahari
pun menyusut.
7/20/2017
17
10. Penyusutan ini menghasilkan lebih banyak energi.
Energi yang menyebabkan penyusutan matahari
terhenti, bahkan matahari akan mengembang.
11. Matahari akan mulai membesar dan menjadi bintang
raksasa yang akan menelan planet-planet dalam,
termasuk bumi.
12. Helium yang terbentuk oleh fusi mengakibatkan
matahari mengembang.
13. Menjelang habis heliumnya matahari menjadi labil.
14. Matahari menjadi bintang kerdil putih sebesar bumi
tetapi tetap menghasilkan panas.
15. Pada akhirnya produksi energi berhenti dan matahari
mati, menjadi benda dingin dan gelap. Diperkirakan 5
milyar tahun yang akan datang.
7/20/2017
18
g. BUMI
Garis Tengah
Keliling Khatulistiwa
Jarak dari matahari
Kecepatan berputar
Mengelilingi Mth
Kecepatan melepaskan
Diri dari gravitasi bumi
Massa
Panjang tahun
7/20/2017
: Pada kutub 12,714 km
: Pada Khatulistiwa, 12,757 km
(jari-jari bumi 6,378 km)
: 40.000 km
: Terjauh, 152 juta km
Terdekat, 147 juta km
: 106.200 km/jam
: 40.500 km/jam
: 6.600 juta ton
: 365 hari, 5 jam, 48 menit
19
Panjang hari
Sudut inklinasi (kemiringan)
Berat jenis
: 23 jam, 56 menit
: 231/2o
: 5.41 (dibandingkan
air)
Jarak Bumi-Bulan
: 384.550 km
Umur bumi
: 4.700 juta tahun
Dibanding dengan planet lain, bumi merupakan planet
yang istimewa, keistimewaan tersebut adalah :
1. Jarak dengan matahari tidak terlalu dekat dan tidak
terlalu jauh sehingga udara bumi tidak terlalu panas
dan tidak terlalu dingin.
2. Terdapat cairan air di bumi (samudera dan lautan).
3. Bumi mempunyai atmosfir sehingga terdapat awan
dan hujan.
7/20/2017
20
4. Atmosfir bumi membuat perbedaan suhu antara
siang dan malam (seperti bulan) tidak terlalu
ekstrim.
5. Atmosfir bumi mengandung oksigen sehingga
terdapat kehidupan seperti yang kita kenal
sekarang ini.
6. Atmosfir bumi melindungi kehidupan dari
kerusakan akibat sinar dan dzarah dari
matahari yang dapat merusak bumi.
Medan magnet bumi dapat menangkap dzarah
yang merusak elektron yang berasal dari
matahari dan angkasa luar sehingga dzarah
tersebut terkumpul dalam zona yang disebut
Sabuk Van Allen(James Van Allen, fisikawan
Amerika)
7/20/2017
21
Yang terletak kurang lebih 3.00018.000 km dari permukaan tanah.
Ada dzarah yang lolos dan tidak
tertangkap sabuk Van
Allen yang
berada di kutub yang menimbulkan
gemerlap cahaya di daerah kutub
yang dinamakan sinar kutub aurora.
Sinar kutub terjadi ketika dzarah
tersebut membentur atmosfir bumi.
Sinar kutub utara (aurora Borealis)
dan Kutub Selatan (aurora Australis).
7/20/2017
22
h. BULAN
Data-data:
Garis tengah
: 3.476 km
Jarak dari bumi : antara 354.336 sampai 404.320 km
Berat Jenis
: 3,4
Bulan mengelilingi bumi sekali dan juga berotasi
sekali. Akibatnya, muka dan punggung bulan yang
menghadap (dan membelakangi bumi) selalu tetap.
Gravitasi bumi memperlambat perputaran bulan
revolusi dan rotasi terjadi pada waktu yang sama.
Gravitasi bulan menyebabkan pasang naik dibawah
bulan, sementara pasang naik terjadi pula pada sisi
bumi yang berlawanan. Hal ini disebabkan oleh
gaya sentrifugal gerakan bumi mengitari pusat
gravitasi bumi-bulan.
7/20/2017
23
Gravitasi bulan kurang lebih 1/6 gravitasi bumi
sehingga di bulan kita mudah bergerak. Di bulan
langit tampak hitam kelam karena tidak ada
atmosfir. Tanah tidak berwarna, penuh dengan
kawah dan batu serta tertutup debu yang halus. Hal
ini
disebabkan
dibombardir
meteorit
yang
berlangsung terus menerus selama jutaan tahun.
Temperatur pada siang hari 100oC dan pada malam
hari yang panjang, temperaturnya turun sampai
150oC.
Bulan terbentuk sekitar 4.600 juta tahun yang lalu
bersamaan dengan terjadinya bumi. Perbedaan
batuan (yang terdapat di bulan dan di bumi)
menunjukkan
bahwa
keduanya
tidak
pernah
bersatu.
Berat bulan adalah 1/81 berat bumi. Dalam 27,3 hari
bulan mengorbit bumi dengan jarak 24.000 mil.
7/20/2017
24
Berotasi sekali. Akibatnya, permukaan bulan yang
membelakangi bumi selalu dalam keadaan tatap.
Bulan tidak mempunyai atmosfir dan juga air sehingga
merupakan daerah yang kering dan mati. Adapun yang
berpendapat
bahwa
bulan
terjadi
akibat
pemisahannya dengan bumi ketika bumi dalam stadia
bintang. Jadi, belum mempunyai kerak (atau kulit) yang
padat. Ini berarti bahwa bulan merupakan saudara dari
bumi. Dengan kata lain selena adalah saudara gea.
Pendapat lain menyebutkan, berdasarkan ilmu geologi,
bulan terpisah dari bumi ketika bumi mempunyai
kerak, mendingin, dan padat. Di sini, atau dengan kata
lain selena atau anak gea. Jadi bulan terdiri atas
bahan-bahan kerak bumi.
7/20/2017
25
Kerak bumi yang terlepas menjadi bulan itu
terletak
di
sekitar
Pasifik.
Akibat
terlepasnya
bumi
tersebut,
timbullah
ketegangan-ketegangan
pada
bumi
sehingga terjadi peristiwa; Benua Asia
ditarik ke timur da benua Amerika di tarik
ke barat, dan terjadilah lautan Atlantik (dan
juga Lautan Pasifik). Diperkirakan peristiwa
ini terjadi, lebih dari 200.000.000 tahun
yang lalu.
7/20/2017
26
7/20/2017
27