Tugas Pengantar Geofisika (Lintasan Planet)

TUGAS MATA KULIAH
PENGANTAR GEOFISIKA

BEBERAPA BESARAN BUMI















OLEH :

M. YUDI SUHENDAR
J1D108010

















PROGRAM STUDI S1-FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
BANJARBARU
2009
SOAL :
Berikan penjelasan kenapa orbit planet dalam tata surya kita berbentuk elips?

JAWABAN :
Secara matematis dan geometris, penjelasan mengenai ini telah dijabarkan oleh Johannes Kepler (1571-1630) melalui hukum Kepler I tentang orbit planet, “Lintasan setiap planet ketika mengelilingi matahari berbentuk elips, di mana matahari terletak pada salah satu fokusnya.”
Gambar 1. Lintasan elips planet Gambar 2. Gambaran geometris lintasan planet
(sumber gambar : http://www.gurumuda.com/2008/10)

Pada gambar 2, F1 dan F2 adalah titik Fokus. Matahari berada pada F1 dan planet berada pada P. Tidak ada benda langit lainnya pada F2. Total jarak dari F1 ke P dan F2 ke P sama untuk semua titik dalam kurva elips. Jarak pusat elips (O) dan titik fokus (F1 dan F2) adalah ea, di mana e merupakan angka tak berdimensi yang besarnya berkisar antara 0 sampai 1, disebut juga eksentrisitas. Jika e = 0 maka elips berubah menjadi lingkaran. Kenyataanya, orbit planet berbentuk elips alias mendekati lingkaran. Dengan demikian besar eksentrisitas tidak pernah bernilai nol. Nilai e untuk orbit planet bumi adalah 0,017. Perihelion merupakan titik yang terdekat dengan matahari, sedangkan titik terjauh adalah aphelion (http://www.gurumuda.com).
Lebih lanjut, penjelasan ini dilengkapi lagi dengan hukum Kepler 2 yang menyatakan, “Luas daerah yang disapu oleh garis antara matahari dengan planet adalah sama untuk setiap periode waktu yang sama.
Gambar 3. Kesamaan luas juring elips pada posisi aphelium dan perihelium
(sumber gambar : http://www.gurumuda.com/2008/10)

Juga dengan hukum ke-3 yang menyatakan, “Kuadrat waktu yang diperlukan oleh planet untuk menyelesaikan satu kali orbit sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet-planet tersebut dari matahari. “ Hukum ini bisa menjelaskan kenapa planet yang letaknya lebih jauh dari matahari memiliki periode orbit yang lebih panjang dari planet yang letaknya lebih dekat.

Gambar 4. Ilustrasi ketiga hukum Kepler dengan dua orbit planet.
(Sumber : http://wapedia.mobi/ms/)

Namun Kepler tidak mengetahui alasan mengapa planet bergerak dengan cara demikian. Di lain waktu dan kesempatan, ketika mulai tertarik dengan gerak planet-planet, Newton menemukan bahwa ternyata hukum-hukum Kepler ini bisa diturunkan secara matematis dari hukum gravitasi universal dan hukum gerak Newton. Newton juga menunjukkan bahwa di antara kemungkinan yang masuk akal mengenai hukum gravitasi, hanya satu yang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang konsisten dengan Hukum Kepler.
Hukum gravitasi universal : Fg = G m1m2
r2
Hukum gerak Newton : F = m.a
Percepatan yang berlaku pada gerak melingkar pada revolusi planet adalah percepatan sentripetal, maka kedua persamaan itu menjadi :
G m1m2 = m. v2
r2 r
dengan m1 adalah massa planet, m2 adalah massa matahari (bintang induk), r adalah jarak rata-rata planet ke matahari, dan v laju rata-rata planet pada orbitnya.
Jika ditinjau kembali ke proses terbentuknya tata surya berikut objek-objek di dalamnya, mungkin dapat dipahami mengapa orbit lintasan planet ini berbentuk elips. Secara fisis dan teoritis, hal ini dapat dilakukan dengan mempertimbangkan pengaruh gravitasi pada awal pembentukan tata surya, baik gravitasi objek-objek di dalam maupun yang diluar tata surya. Gravitasi mendapat perhatian lebih pada kasus ini karena gaya ini mengatur gerak seluruh obyek di alam semesta, dari yang seukuran partikel terkecil hingga bintang masif dan galaksi-galaksi (http://human-earth.blogspot.com)
Dalam proses terbentuknya tata surya, dikenal berbagai macam teori. Diantaranya yang paling banyak diterima adalah teori kabut (nebula). Teori ini menyatakan tata surya pada awalnya adalah gumpalan kabut yang berputar dengan kecepatan sangat lambat sehingga lama-lama suhunya menurun dan massanya terkonsentrasi di bagian pusatnya. Selanjutnya cakram ini berputar semakin cepat sehingga pada pinggiran cakram membentuk gelang-gelang gas yang memisahkan diri keluar cakram. Pada beberapa posisi di gelang-gelang gas tersebut terdapat massa yang terkonsentrasi yang kemudian memadat dan mendingin membentuk planet. Sementara massa di bagian tengah cakram menjadi matahari (http://rudilies08.wordpress.com)
Jika dicermati, pada awal pembentukan tata surya ini, bukan tidak mungkin ada pengaruh dari objek-objek di sekitar tata surya terhadap objek-objek di dalamnya. Terutama pengaruh gravitasi dari bintang tetangga matahari yang dulu berada pada posisi cukup dekat dengan matahari. Bintang menjadi objek astronomi yang paling mungkin memberikan gangguan terhadap sistem benda langit seperti tata surya karena massanya yang cukup massif dan sebanding dengan matahari sehingga gravitasi yang diberikannya pun cukup untuk mengimbangi gravitasi matahari. Seperti yang telah diketahui, bintang tetangga matahari terdekat adalah alpha centaury. Alpha Centauri sendiri adalah sebuah sistem 3 bintang yang terdiri dari Proxima Centauri, Alpha Centauri A dan Alpha Centauri B. Ketiga binatang ini sekarang berjarak sekitar 4,2 – 4,3 tahun cahaya dari matahari.
Berdasarkan pengamatan, selama ini alam semesta bergerak memuai sesuai dengan adanya ingsutan merah pada spektrum bintang dan galaksi yang diamati (http://www.e-smartschool.com). Berarti sistem bintang Alpha Centauri ini juga bergerak menjauhi matahari. Jika 4,6 miliar tahun yang lalu merupakan masa yang diperkirakan sebagai awal pembentukan alam semesta ini, maka seberapa jauh mereka dengan matahari kita pada sedikit masa sesudah itu? Untuk mengetahui ini, dapat dilakukan perhitungan dengan memasukkan variabel kecepatan cahaya yang 3 x 108 m/s. Yang jelas lebih dekat dibandingkan dengan jarak sekarang. Bisa saja selama proses pembentukan tata surya, dengan jarak yang cukup dekat, gravitasi dari sistem bintang Alpha Centauri turut memberikan pengaruh pada bentuk lintasan calon planet dalam tata surya. Hasil akumulasi dengan gravitasi matahari menyebabkan lintasan planet yang berbentuk elips dimana salah satu fokusnya lebih jauh dari matahari.
Juga perlu ditinjau pengaruh dari posisi matahari di galaksi Bima Sakti. Sistem Tata Surya kita terletak sedikit lebih jauh dari setengah lengan yang keluar dari pusat spiral galaksi, kira-kira 32.000 tahun cahaya dari pusat galaksi. Dengan posisi seperti ini, maka pengaruh akumulasi gravitasi dari benda-benda langit di sekitar matahari pun berbeda (www.harunyahya.com).
Gambar 5. Posisi Matahari di Galaksi Bima Sakti
(Sumber : www.harunyahya.com )
Objek-objek yang terdapat di bagian tengah galaksi merupakan bintang-bintang yang sangat tua. Karena ukurannya yang besar, massa bintang-bintang ini juga sangat massif sehingga tarikan gravitasinya pun lebih besar. Selain itu, di bagian ini juga terdapat objek-objek massif lain seperti lubang hitam (blackhole), dan bintang neutron. Kuasar (pembangkit energi galaksi) yang tersusun atas lubang hitam supermassif juga ada di bagian dalam galaksi. Karena itu, akumulasi tarikan gravitasi di bagian setengah lengan yang ke dalam pusat galaksi tentu lebih kuat daripada di setengah lengan yang ke luar. Karena itu, lintasan planet-planet dalam tata surya yang pada awal pembentukannya mendapat pengaruh ini menjadi “agak tertarik” ke arah dalam lengan, walaupun masih tertahan pengaruh gaya gravitasi matahari yang lebih kuat karena jauh lebih dekat daripada objek-objek massif di bagian dalam galaksi. Seandainya sedikit saja terjadi ketidakseimbangan dalam akumulasi tarikan gravitasi ini, maka planet-planet di tata surya ini, termasuk Bumi akan terhisap oleh matahari, atau justru tersedot ke arah dalam galaksi.

Gambar 6 :Gambaran kecondongan gerakan planet
terhadap posisi di dalam galaksi
(Sumber : www.harunyahya.com)
DAFTAR PUSTAKA

http://human-earth.blogspot.com, diakses 10 Mei 2009
http://rudilies08.wordpress.com, diakses 10 Mei 2009
http://wapedia.mobi.ms, diakses 9 Mei 2009
http://www.harunyahya.com, diakses 10 Mei 2009
http://www.e-smartschool.com, diakses 10 Mei 2009
http://www.gurumuda.com, diakses 9 Mei 2009