Ilmu Pengetahuan Alam (Ipa) Dan Teknologi Bagi Kehidupan Manusia
Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) adalah ilmu yang mempelajari tentang pengungkapan rahasia dan gejala alam, antara lain asal mula alam semesta dengan segala isinya, termasuk proses, mekanisme, sifat benda maupun peristiwa yang terjadi. Ilmu ini terus berkembang sejalan dengan sifat manusia yang selalu ingin tahu, terutama tentang benda yang ada di sekelilingnya, seperti alam jagad raya beserta isinya bahkan dirinya sendiri. Rasa ingin tahu tersebut mendorong manusia untuk dapat memahami dan menjelaskan gejala alam dan kehidupan di bumi ini.
Adanya kemampuan berpikir pada manusia menyebabkan terus berkembangnya rasa ingin tahu tentang segala yang ada di alam semesta. Pengetahuan yang diperoleh dari alam semesta ini selanjutnya merupakan dasar dari pengembangan ilmu pengetahuan alam (IPA). Dengan akal yang dimiliki manusia, semua pengetahuan dapat diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Informasi yang didapat kemudian disimpan dan diajarkan kepada generasi berikutnya. Informasi tersebut juga ditambah dengan pengetahuan yang diperoleh saat itu, sehingga informasi tentang pengetahuan tersebut akan terus bertambah dan berkembang dari generasi ke generasi berikutnya.
Saat ini perkembangan teknologi berjalan dengan sangat pesat, baik dalam jumlah maupun pemanfaatannya. Begitu banyak perkembangan di bidang teknologi, tetapi pembahasan tentang perkembangan teknologi pada pokok bahasan ini hanya difokuskan pada dua bidang saja, yaitu bioteknologi dan teknologi informasi. Pemilihan kedua teknologi tersebut didasarkan pada perkembangannya yang sangat pesat serta pengaruhnya yang besar terhadap kehidupan. Selama tiga dekade terakhir, telah terjadi revolusi besar – besaran dalam bidang informasi dan life science (terutama bidang bioteknologi).
7.2. Klasifikasi Ilmu Pengetahuan
Keahlian seseorang menguasai ilmu pengetahuan sebanding dengan kemampuannya menyerap, mendalami ilmu pengetahuan serta daya pikir kritis terhadap ilmu pengetahuan sendiri. Sampai mendekati abad pertengahan, perkembangan ilmu pengetahuan belum begitu luas dan dalam, sehingga seseorang yang mempunyai cara berpikir tajam dan kritis sangat mungkin dapat menguasai beberapa bidang ilmu sekaligus. Sebagai contoh Phytagoras (±500 SM) dikenal sebagai seorang astronom yang juga ahli matematika dan transmutasi unsur, Copernicus (1473-1543 SM) dikenal sebagai ahli astronomi, metematika dan pengobatan.
Setelah abad pertengahan perkembangan ilmu pengetahuan relatif lebih pesat dan mendalam sehingga semakin sulit bagi seseorang untuk menguasai berbagai ilmu dengan mendalam. Oleh karena itu, perlu dilakukan klasifikasi ilmu pengetahuan yang ada menjadi berbagai disiplin bidang ilmu, meskipun tetap memegang prinsip intgratif dan komprehensif.
Secara garis besar ilmu pengetahuan dibagi menjadi dua bidang ilmu utama yaitu
a. Ilmu Pengetahuan Sosial dan Budaya
Ilmu ini secara umum mempelajari tentang tingkah laku manusia (humaniora)
b. Ilmu Pengetahuan Alam
Ilmu ini mempelajari tentang mahluk hidup (biologi) dan makhluk tidak hidup (sains fisik), dan materi beserta proses-proses yang menyertainya (kimia).
Matematika tidak termasuk dalam pembagian ilmu pengetahuan tersebut. Matematika merupakan penunjang pengembangan semua disiplin ilmu. Bagi sains fisik, matematika merupakan bahasa yang dapat menerangkan hukum-hukum alam. Statistika dimanfaatkan untuk pengumpulan, pengorganisiran serta peringkasan serta analisis data. Kesimpulan diambil berdasarkan hasil analisis data yang diamati. Sementara itu, informatika banyak dimanfaatkan dalam pemodelan, baik fisik maupun matematis pengumpulan data dan sekaligus untuk menganalisis data yang diperoleh. Di dalam Biologi, matematika juga memegang peran yang penting, karena dapat digunakan untuk memahami atau menjelaskan berbagai fenomena yang terjadi pada makhluk hidup seperti pertumbuhan (individu, populasi), gerak, pengujian suatu bahan obat, dan sebagainya.
IPA Klasik dan IPA Modern
Ilmu pengetahuan pada mulanya berkembang sangat lambat sampai abad pertengahan (abad XV-XVI). Perkembangan tersebut sedikit lebih pesat, terutama setelah Copernicus, yang kemudian diperkuat oleh Galileo berdasarkan penemuannya mengubah konsep geosentris dan sekaligus mengubah kepercayaan penguasa dan agama pada saat itu. Penemuan tersebut sangat dimungkinkan karena berkembangnya alat bantu penelitian (teropong bintang) yang lebih baik. Periode ini dikenal sebagai permulaan abad ilmu pengetahuan modern yang menetapkan suatu kebenaran berdasarkan induksi atau eksperimentasi. Perubahan konsep ilmu yang radikal ini juga memengaruhi cara berpikir dan sekaligus memacu perkembangan ilmu pengetahuan sampai terjadinya revolusi industri pada abad XIX.
Perkembangan IPA yang sangat pesat terjadi setelah diperkenalkan konsep fisika kuantum dan relativitas pada awal abad XX. Konsep “modern” ini memengaruhi konsep IPA keseluruhan, sehingga dalam beberapa hal perlu dilakukan penyesuaian konsep ilmu pengetahuan ke arah pemikiran modern. Dengan demikian, terdapat dua konsep IPA, yaitu IPA klasik, yang telaahnya bersifat makroskopik, dan IPA modern, yang bersifat mikroskopik. Penggolongan IPA menjadi “klasik” dan “modern” bukan berkaitan dengan waktu, maupun klasifikasi bidang ilmu. Penggolongan ini lebih mengacu kepada cara berpikir, cara memandang dan cara menganalisis suatu fenomena alam. Perkembangan ilmu yang sangat pesat akhir-akhir ini sangat ditunjang oleh perkembangan ilmu pengetahuan, perkembangan alat-alat pengujian atau alat-alat pengamatan, dan juga komputer yang semakin cepat dan canggih.
IPA tentang Bumi Sebagai Tempat Kehidupan
Wacana manusia tentang alam semesta selama beribu-ribu tahun yang lalu sangat dibatasi oleh kedudukan mereka di bumi. Manusia beranggapan bahwa bumi menduduki tempat sangat istimewa di alam semesta ini. Bersamaan dengan itu mereka melihat ada benda yang bercahaya di langit, memancarkan cahaya yang terang lalu bergeser secara perlahan-lahan dari timur ke barat hingga akhirnya menghilang. Benda tersebut adalah matahari. Sesudah matahari menghilang, bumi menjadi gelap, terlihat benda-benda kecil bercahaya di langit, yang disebut bintang. Selain bintang, terdapat sebuah benda yang bersinar lembut, indah dipandang mata yang dari hari ke hari berangsur-angsur terlihat membulat, kemudian hanya terlihat setengah bagian hingga tidak terlihat sama sekali. Benda tersebut disebut bulan. Pengetahuan manusia tentang bumi, matahari, bintang dan bulan pun semakin berkembang dari yang sederhana hingga yang kompleks setelah melalui ribuan tahun.
Terjadinya alam semesta hanya Allah SWT yang tahu. Bagi manusia alam semesta masih merupakan misteri, masih merupakan peristiwa yang ghaib dan penuh rahasia. Para ahli ilmu pengetahuan alam masih terus mengadakan penelitian untuk mengungkapkan tabir misteri tersebut. Sampai saat ini, manusia dengan mempergunakan segala kemampuannya dan memanfaatkan kecanggihan teknologi terus berusaha mengungkapkan misteri alam semesta.
Pada awalnya, manusia menganggap bahwa bumi ini mempunyai kedudukan yang istimewa di alam semesta (pusat alam semesta), karena melihat bahwa matahari terbit di sebelah timur, pada tengah hari ada di atas kepala kita dan terbenam di sebelah barat. Berarti matahari mengitari bumi. Anggapan ini yang mendasari hipotesis,”Geosentris”.
Pandangan geosentris berubah setelah Copernicus mengemukakan teori “heliosentris”, yang mengemukakan bahwa sebenarnya bumi tidak memiliki kedudukan istimewa di alam semesta ini. Bumi bersama planet-planet lain bergerak mengitari matahari. Saat ini, penerbangan pesawat ruang angkasa semakin maju. Gambar-gambar bumi hasil pemotretan pesawat-pesawat luar angkasa pun semakin membuktikan kebenaran teori “heliosentris” tersebut.
Bumi Sebagai Planet
Bumi mengorbit matahari dalam lintasan berbentuk elips, maka jarak matahari – bumi selalu berubah. Jarak matahari-bumi yang terdekat (perihelion) terjadi pada tanggal 4 Januari, dan jarak matahari-bumi yang terjauh (aphelion) terjadi pada tanggal 5 Juli. Jarak rata-rata dari pusat matahari ke pusat bumi disebut 1 AU (Astronomical Unit/ Satuan Jarak Astronomi).
Ekuator bumi tidak sebidang dengan bidang orbit bumi, melainkan miring. Kemiringan ini menyebabkan terjadinya empat musim (panas, gugur,dingin dan semi) pada daerah Subtropika. Bentuk bumi tidak bulat sempurna, melainkan pepat pada kutub-kutubnya dan menggelembung pada ekuatornya. Pepatnya bola bumi ini disebabkan pada saat baru terbentuk bumi belum terlalu padat dan rotasinya membuat menggelembung pada bagian ekuator.
Bola bumi dibagi secara horizontal atas dua bagian sama besar, yaitu Belahan Bumi Utara dan Belahan Bumi Selatan, oleh garis ekuator/garis khatulistiwa (0o Lintang). Belahan Bumi Utara membentang antara 0o Lintang – 90o Lintang Utara (LU) dan Belahan Bumi Selatan membentang antara 0o Lintang – 90o Lintang Selatan (LS), yang dibagi atas :
- Daerah 23½o LU - 23½o LS = Daerah Tropika
- Daerah 23½o LU - 66½o LU = Daerah Subtropika Utara
- Daerah 66½o LU – 90o LS = Daerah Kutub Utara
- Daerah 23½o LS – 66o LS = Daerah Subtropika Selatan
- Daerah 66½o LS – 90o LS = Daerah Kutub Selatan.
Bola bumi dibagi secara vertikal atas dua bagian sama besar, yaitu Bujur Barat (BB) dan Bujur Timur (BT) oleh garis bujur Standard (1800 BT/BB) dan garis bujur Standard (0o B).
Garis bujur standard 0o BT, melalui Greenwich (Inggris), digunakan sebagai Garis Standard Waktu International (Greenwich Mean Time = GMT), sedangkan garis bujur standard 1800 BT/BB digunakan sebagai Garis Pergantian Tanggal International.
Indonesia terletak antara 95o BT – 141o BT, berarti paling barat dengan titik paling timur = 46o atau 46 X 4 menit = 184 menit (1o = 4 menit).
Indonesia menetapkan 3 (tiga) daerah waktu, yaitu:
- Waktu Indonesia Barat (WIB), dengan garis bujur standard 105o BT
- Waktu Indonesia Tengah (WITA), dengan garis bujur standard 120o BT
- Waktu Indonesia Timur (WIT), dengan garis bujur standard 135o BT.
Perbedaan waktu WIB dengan GMT = (105o – 0o) X 4 menit = 420 menit = 7 jam
Perbedaan waktu WITA dengan GMT = (120o – 0o) X 4 menit = 480 menit = 8 jam
Perbedaan waktu WIT dengan GMT = (135o – 0o) X 4 menit = 540 menit = 9 jam
Apabila kita melewati garis Pergantian Tanggal Internasional (180o – BT / BB) dari arah barat ke timur, maka waktunya kurang 1 hari, sebaliknya apabila kita melewati garis tersebut dari arah timur ke barat, maka waktunya ditambah 1 hari.
Menurut garis lintang, Indonesia yang terletak antara 6o LU – 11o LS termasuk dalam daerah tropika, berarti iklimnya tropis.
Bagian-bagian Bumi
Melalui pengamatan seismologi (hantaran pada gelombang gempa bumi) para ahli geologi memperoleh gambaran mengenai susunan bagian dalam bumi, karena arah kecepatan dan bentuk gelombang gempa ditentukan oleh komposisi dan kerapatan bagian dalam bumi. Bumi terdiri dari beberapa lapisan. Lapisan-lapisan tersebut:
Inti Bumi (Barisfer / Centrosfer)
Pengetahuan manusia tentang inti bumi masih sangat terbatas. Inti bumi terdiri dari inti luar (tebalnya 2160 km) dan inti dalam (tebalnya 1320 km). Diduga barisfer terdiri dari nikel dan ferum (besi) disingkat nife. Inti luar diduga berwujud cair, sedangkan inti dalam berwujud padat.
Pengaruh panas matahari hanya terasa paling dalam 20 meter di bawah permukaan bumi. Setelah 20 meter ke bawah, temperaturnya telah konstan (tidak lagi dipengaruhi musim panas dan dingin). Akan tetapi, makin masuk ke dalam bumi temperaturnya makin tinggi.
Umumnya tiap turun 33 m temperatur naik 1o C, Angka 33 m ini disebut “jumlah geothermis”, artinya jumlah meter yang diperlukan untuk kenaikan temperatur 10 C, apabila turun vertikal ke dalam lapisan bumi. Ada istilah “derajat geothermis”, artinya jumlah derajat Celcius yang dipakai apabila turun vertikal 100 m ke dalam bumi. Jumlah geothermis ataupun derajat geothermis tidak sama di setiap tempat. Batuan gunung berapi yang masih panas memperkecil jumlah geothermis, sedangkan air samudera dan air tanah memperbesar derajat geothermis. Makin besar jumlah geothermis suatu lapisan bumi, makin kecil derajat geothermisnya.
Inti bumi ini yang diduga menyebabkan adanya sifat kemagnetan bumi. Bumi merupakan magnet raksasa dengan kutub selatan magnet terletak di bagian utara bumi dan kutub selatan magnet terletak dibagian utara bumi, meskipun ternyata tidak tepat betul pada kutub bumi.
Bumi merupakan medan magnet yang luar biasa besarnya, dan sebagaimana diketahui jarum kompas selalu menunjuk ke arah utara dan selatan kutub magnet bumi. Fenomena alam semacam ini dapat dimanfaatkan untuk mengungkap adanya batuan di permukaan bumi yang mempunyai kekuatan (gaya) untuk tarik menarik atau tolak menolak sesama benda. Arah kemagnetan bumi merupakan salah satu misteri alam semesta yang sampai saat ini belum terungkap.
Selimut (Mantel)
Sesuai dengan namanya lapisan ini bersifat melindungi bagian dalam bumi. Lapisan ini terdiri dari 3 (tiga) bagian, yaitu :
a. Litosfer. Lapisan ini terdiri dari lapisan Sial (Silisium dan Aluminium) dan lapisan Sima (Silisium dan Magnesium). Tebalnya sekitar 50--100 km. Bersama kerak bumi disebut lempeng litosfer yang mengapung di atas meteri yang agak kental, yaitu astenosfer.
b. Astenosfer, wujudnya agak kental, tebalnya 100--400 km. Diduga lapisan ini sebagai tempat formasi magma. Wujudnya tidak padat, maka massa di atasnya dapat bergerak. Mungkin kondisi macam ini sebagai dasar teori lempeng tektonik.
c. Mesosfer, wujudnya padat dengan tebal sekitar 2400--2750 km, terletak di bawah astenosfer.
Kerak Bumi
Lapisan ini menempati bagian paling atas dari permukaan bumi dengan tebal rata-rata antara 10-50 km. Umumnya, tebal kerak bumi dipermukaan sekitar 20-50 km, tetapi di bawah permukaan laut tebalnya hanya sekitar 10--12 km saja, wujudnya padat.
Kerak bumi terdiri dari zat padat yang disebut batuan. Menurut kejadiannya, batuan dibedakan atas tiga golongan, yaitu :
a. Batuan beku.
Terjadi dari magma cair dan panas membeku di dalam atau di luar bumi akibat temperaturnya turun. Menurut tempat membekunya dibedakan atas tiga macam, yaitu batuan beku luar, batuan beku sela dan batuan beku dalam.
b. Batuan sedimen (endapan).
Angin, air, es mengikis batuan dan hasil kikisannya diendapkan ke tempat lain. Di tempat baru ini hasil kikisan diendapkan. Hasil kikisan tersebut ada yang tetap gembur, ada yang menjadi keras (membantu), karena waktu atau tekanan dari lapisan di atasnya.
c. Batuan metamorf (malihan).
Batuan sedimen maupun batuan beku yang telah mengalami perubahan sifat, karena suhu yang tinggi atau tekanan yang berat.
Lapisan air (Hidrosfer)
Hidrosfer ialah semua perairan yang berada di bumi, yaitu samudera, lautan, danau, sungai dan air tanah. Air yang turun dari langit, sebagai hujan dan salju, tidak mengandung garam atau mineral yang terlarut, masuk ke sungai, mengalir di atas permukaan tanah dan bawah permukaan tanah melarutkan garam mineral yang ada di tanah dibawa ke laut. Pemanasan matahari akan menguapkan air laut tetapi garam – garam mineral tidak ikut menguap, sehingga air laut terasa asin.
Garam mineral yang merupakan bagian besar dari air laut, yaitu garam dapur (NaC1 =Natrium Clorida) dan garam Inggris (MgSO4 = Magnesium Sulfat). Kira – kira 71% dari planet bumi ini merupakan lapisan air. Air dari laut, sungai, danau menguap (evaporasi) ditambah penguapan dari vegetasi (transpirasi) akan membentuk awan.
Awan yang terbawa oleh angin ke tempat yang lebih tinggi akan mengalami pendinginan (kondensasi) sehingga terurai menjadi titik – titik air yang karena gaya beratnya akan turun ke muka bumi sebagai hujan (presipitasi). Setelah sampai di permukaan bumi, sebagian mengalir di atas permukaan, dan sebagian lagi masuk ke dalam bumi (infiltrasi) sehingga terjadi aliran atas permukaan dan aliran bawah permukaan, mengisi kembali danau, sungai dan laut serta diserap kembali oleh tumbuhan. Dengan demikian terjadi siklus hidrologi (siklus air).
Pada saat hujan turun, air hujan akan membawa Oksigen (O2) dan Karbon dioksida (CO2) yang ada di udara ke dalam sungai, danau dan laut, sehingga memungkinkan ada kehidupan di dalam air.
Lapisan Udara
Lapisan udara (Atmos=Uap/udara, sphaira=bulatan) menyelimuti bumi.
Berdasarkan sifatnya, atmosfer dibagi dalam beberapa lapisan:
a. Troposfer ;
Di daerah tropika, tinggi troposfer bisa mencapai 18 km, sedangkan di daerah kutub tinggi troposfer hanya 6 km. Gejala cuaca sehari–hari seperti awan, embun, hujan, salju, angin terjadi pada lapisan ini.
Pada lapisan ini terdapat gejala “Lapse rate”, artinya setiap naik 100 m suhu akan turun rata – rata 0,60C. Contoh :
Puncak Jaya (Irian Jaya) ketinggiannya 5.000 m
Suhu di pantai (0m) rata – rata = 260C
Suhu di Puncak Jaya = 260C – (5000m / 100mx0,60C) = - 40C
Suhu tersebut membuat air menjadi beku (salju). Gejala ini yang menjawab mengapa di daerah tropika dapat dijumpai salju.
Pada lapisan troposfer terdapat penurunan suhu yang disebabkan oleh sangat sedikitnya troposfer menyerap radiasi gelombang pendek dari matahari, sebaliknya permukaan tanah memberi panas pada troposfer di atasnya.
Pertukaran panas banyak terjadi pada troposfer bawah, karena itu suhu semakin rendah sesuai dengan bertambahnya ketinggian. Udara troposfer atas sangat dingin, dan lebih berat dibandingkan dengan udara di atas tropopause (lapisan pemisah antara troposfer dengan stratosfer) sehingga udara troposfer tidak dapat menembus tropopause.
b. Stratosfer.
Lapisan udara di atas tropopause disebut stratosfer. Kenaikan suhu pada lapisan tersebut disebabkan oleh unsur Ozon (O3) yang menyerap radiasi ultraviolet dari matahari. Stratosfer bagian atas dibatasi oleh stratopause, yang terletak pada ketinggian 60 km. Lapisan di atas stratopause disebut mesosfer, yang terletak antara ketinggian 60 km dan 80 km.
c. Mesosfer.
Pada lapisan ini ditandai penurunan suhu rata-rata 0,4o C setiap kenaikan ketinggian 100 km. Bagian atas mesosfer dibatasi oleh mesopause, lapisan pada atmosfer yang suhunya paling rendah (kira – kira – 1000C), terletak pada ketinggian 85 km. Di atas mesopause terdapat lapisan termosfer, terletak pada ketinggian 85 km dan 300 km, suhu pada lapisan ini dari – 100o C sampai ratusan bahkan ribuan derajat.
Menentukan Umur Bumi
Di kenal ada empat cara untuk menentukan umur bumi, yaitu:
a. Teori sedimen
Cara ini didasarkan pada perhitungan tebal lapisan sedimen rata-rata yang membentuk batuan.
b. Teori kadar garam.
Cara ini didasarkan atas perhitungan kenaikan kadar garam laut.
c. Teori termal.
Menurut teori ini, pada saat bumi terbentuk merupakan batuan yang sangat panas dan karena bersentuhan dengan udara yang suhunya lebih rendah, maka batuan tersebut mendingin dan membeku seperti saat ini.
d. Teori Radioaktivitas.
Menurut teori zat radioaktif dalam waktu tertentu akan terurai separuhnya (meluruh) menjadi zat yang lebih rendah susunan zatnya.
Terbentuknya benua dan samudera di bumi
Benua merupakan bagian bumi yang tidak tertutup oleh perairan. Terdapat beberapa teori tentang terbentuknya benua dan samudera di bumi ini. Alfred L. Wegener, (1915) mengemukakan teori tentang pergeseran benua (continental drift), sebagai berikut.
Pada saat bumi terbentuk hanya berupa satu benua besar (superkontinental) Pangea, superkontinental ini retak-retak dan pecah menjadi tiga bagian, yaitu Eropa–Asia, Amerika–Afrika dan Australia–Antartika. Kemudian Amerika–Afrika dan Australia – Antartika pecah seperti keadaan sekarang. Pada saat Amerika dan Afrika pecah, celah diantaranya membentuk Samudera Atlantik. Anak benua India yang tadinya menempel di benua Afrika, retak dan pecah bergerak ke utara menempel pada benua Asia, akibatnya terjadi gerakan vertikal, yang naik membentuk pegunungan Himalaya dan yang turun membentuk Samudera Hindia. Pada saat bumi berotasi, ada sebagian massanya yang terlempar keluar, yang kemudian menjadi bulan (satelit bumi), sedangkan bagian yang ditinggalkan berbentuk cekungan menjadi Samudera Pasifik.
Mc. Kenzie dan Robert Parker (1967) mengemukakan teori lempeng tektonik (Tectonic Plate theory), sebagai berikut :
Bumi ini terdiri lempeng–lempeng tipis dan kaku yang retak–retak dengan bentuk yang tidak beraturan dan dikelompokkan atas lempeng benua dan lempeng samudera. Di bumi ada enam lempeng utama, yaitu :
- Lempeng Amerika
- Lempeng Afrika
- Lempeng Eurasia
- Lempeng Indo–Australia
- Lempeng Pasifik
- Lempeng Antartika
Lempengan–lempengan ini setiap saat mengalami gerakan (horisontal maupun vertikal) untuk mencari keseimbangan baru. Baik bergerak saling menjauh, saling mendekat maupun saling bergesekan.
a. Apabila lempeng benua dan lempeng samudera saling bertabrakan, maka lempeng samudera tersebut akan menyusup atau menujam ke bawah lempeng benua, karena lempeng samudera mempunyai berat jenis yang besar. Pada bidang pertemuan kedua lempeng tersebut akan ditemui jalur palung laut, proses pelipatan dan sesar, disertai kegiatan vulkanisme serta merupakan wilayah rawan gempa. Contohnya pertemuan antara lempeng benua Eurasia dengan lempeng samudera Indo-Australia.
b. Apabila dua lempeng bergerak saling menjauh, maka akan terjadi rekahan dan dari rekahan tersebut akan keluar magma yang banyak mengandung besi dan magnesium, yang kemudian membeku membentuk kerak bumi yang baru. Contohnya : perekahan lempeng samudera yang terjadi di Samudera Atlantik (Pematang Tengah Samudera Atlantik).
c. Apabila dua lempeng saling bergesekan, maka pada bidang batasnya ditemukan patahan atau sesar mendatar. Contoh : Sesar San Andreas di Amerika Serikat.
Pembentukan relief bumi
Permukaan bumi tidaklah rata, melainkan bervariasi, mulai dari dataran, bergelombang, berbukit hingga bergunung, bahkan banyak dijumpai adanya lembah. Semua ini merupakan bukti kongkrit bahwa ada suatu proses pembentukan permukaan bumi sehingga bentuknya seperti sekarang ini.
Beberapa teori yang menunjukan pemikiran yang berkaitan dengan pembentukan permukaan bumi, antara lain :
a. Teori Kontraksi oleh James Dana (1847) dan Elie de Baumant (1852). Mereka berpendapat bahwa kulit bumi mengalami pengerutan, karena bagian dalamnya mengalami pendinginan. Dengan demikian, permukaan bumi menjadi tidak rata (keriput).
b. Teori Laurasia – Gondwana oleh Eduard Zuees (1884) dan Frank B. Taylor (1910). Mereka berpendapat bahwa di kedua kutub bumi masing–masing terdapat benua, di utara ada benua Laurasia dan di selatan ada benua Gondwana. Kedua benua tersebut bergerak ke arah ekuator secara perlahan dan berbenturan, hingga terpecah dan membentuk benua seperti sekarang ini, ada gerakan vertikal ke atas membentuk pegunungan dan ada gerakan vertikal ke bawah membentuk lembah–lembah.
c. Teori Pergeseran Benua oleh Alfred Wegener (1915). Dalam teorinya Wegner mengemukakan bahwa di bumi ini pada awalnya hanya ada satu benua, yaitu Pengea. Akibat gerak sentrifugal saat bumi berotasi, benua tersebut retak – retak dan retakannya makin lama makin lebar dan akhirnya pecah seperti bentuk sekarang ini.
d. Teori Konveksi oleh Harry H. Hess (1962). Dalam teorinya mengemukakan bahwa ada aliran konveksi yang merambat ke dalam kerak bumi menyebabkan batuan kerak bumi menjadi lunak dan permukaan bumi menjadi tidak rata.
e. Teori Pergeseran Dasar Laut oleh Robert Diesz. Dalam teorinya mengemukakan bahwa terjadinya pergeseran dasar laut dari arah punggungan dasar laut ke kedua sisinya, makin jauh dari punggungan dasar laut makin tua umurnya. Hal ini berarti ada gerakan yang arahnya dari punggungan dasar laut. Contohnya punggungan dasar laut tersebut adalah Mid-Atlantic Ridge.
f. Teori Lempeng Tektonik oleh Mc. Kenzie dan Robert Parker (1967). Mereka mengatakan bahwa lapisan batuan (Lithosfer) mengapung di atas lapisan astenosfer. Menimbulkan bentukan permukaan bumi yang berbeda–beda.
Gaya tektonik yang bekerja dari dalam menyebabkan pengaruh yang nyata di permukaan bumi. Secara garis besar, gaya tektonik dibedakan atas tektonik epirogenesa, bila gerakannya merupakan pengangkatan disebut epirogenesa negatif dan tektonik Orogenesa, suatu gerakan vertikal yang akan membentuk pegunungan.
Disamping gerakan–gerakan tersebut di atas, ada gerakan lainya yang disebut pelengkungan (warping), pelipatan (fold), retakan (joint) dan patahan (fault). Gerakan vertikal yang tidak merata di suatu daerah berbatuan sedimen akan menghasilkan perubahan struktur lapisan yang semula relatif horizontal menjadi melengkung ke bawah, menghasilkan bentuk cekungan (basin), yang melengkung ke atas, menghasilkan bentuk kubah (dome). Gerakan vertikal semacam ini disebut warping.
Struktur batuan akan mengalami pelipatan (fold) bila mendapat tekanan yang lemah tetapi berlangsung dalam waktu yang lama. Besarnya tekanan masih dibawah titik patah batuan, sehingga masih dapat dinetralisir oleh keplastisan batuan. Bagian puncak lipatan disebut antiklin dan bagian lembahnya disebut sinklin. Derah pegunungan lipatan yang besar biasanya masih mengalami pelipatan kecil – kecil lagi, demikian pula di bagian lembahnya. Puncak lipatan utama disebut antiklinorium dan lembahnya disebut sinklinorium. Puncak dan lembah kecil-kecil di atas antiklinorium dan di sinklinorium disebut antiklinal dan sinklinal.
Struktur yang terbentuk karena pengaruh gaya regangan, adalah batuan yang retak–retak namun bersambung. Jadi gayanya tegak lurus pada bidang permukaan retakan, mengarah ke arah yang berlawanan. Biasanya terjadi pada batuan yang rapuh, sehingga dengan tenaga kecil saja sudah membuatnya retak (joint).
Patahan (fault) terjadi karena tekanan yang kuat dan berlangsung sangat cepat serta melampaui titik patah batuan. Batuan tidak hanya retak, tetapi terpisah satu dengan yang lain. Daerah sepanjang patahan, umumnya merupakan daerah pusat gempa bumi karena selalu mengalami pergeseran batuan.
Beberapa istilah sehubungan dengan bentukan patahan antara lain :
a. Graben (slenk), berupa tanah turun yang terbentuk antara dua patahan dimana blok batuan di tengah kedua patahan mengalami penurunan.
b. Horst, berupa tanah naik yang terbentuk antara dua patahan dimana blok batuan di tengah kedua patahan mengalami pengangkatan.
c. Fault Scarp (cliff), dinding terjal yang dihasilkan oleh patahan dimana salah satu blok bergeser ke atas/bawah, menjadi lebih tinggi/rendah. Sering kali fault scarp tidak tampak lagi, karena mengalami erosi.
Gerakan Rotasi Bumi
Bumi berputar pada porosnya dengan arah barat–timur dan sekali putar memerlukan waktu 23 jam 56 menit 4 detik. Gerakan bumi berputar pada porosnya disebut rotasi bumi. Waktu yang dibutuhkan untuk sekali putar disebut satu kala rotasi bumi (satu hari bumi).
Akibat rotasi bumi :
a. Gerakan semu harian matahari, seolah–olah matahari terbit di sebelah timur dan terbenam di sebelah barat.
b. Pergantian siang dan malam, separuh dari bola bumi menerima sinar matahari (siang), sedang separuh bola lainnya mengalami kegelapan (malam).
c. Pembiasan arah angin dan arus laut, seperti yang dijelaskan dalam hukum Buys Ballot. Angin di belahan bumi utara tidak bergerak lurus dari tekanan udara maksimum ke daerah tekanan udara minimum, tetapi dibiaskan ke kanan dan belahan bumi selatan dibiaskan kekiri.
d. Perbedaan waktu antara tempat-tempat yang berbeda garis bujur.
e. Bentuk bumi bulat pepat.
Gerakan Revolusi Bumi.
Bumi disamping berputar pada porosnya, juga berputar mengitari matahari dan sekali putar memerlukan waktu 365,25 hari. Gerakan bumi berputar mengitari matahari disebut revolusi bumi. Waktu yang dibutuhkan bumi untuk sekali putar mengitari matahari disebut satu kala revolusi bumi ( satu tahun bumi).
Akibat revolusi bumi yaitu :
a. Di daerah sebelah utara Garis Balik Utara ( Tropic of Cancer ) dan sebelah selatan Garis Balik Selatan (Trafic of Capricorn) mengalami empat musim (panas-gugur-dingin-semi) secara berkala.
b. Perbedaan lamanya siang dan malam, pada musim panas siang hari lebih panjang dari pada malam dan sebaliknya.
c. Terlihat rasi bintang yang beredar dari bulan ke bulan.
Gravitasi Bumi
Suatu fenomena alam yang tidak dapat dipungkiri adanya suatu kekuatan (gaya) yang senantiasa ke bawah (tegak lurus bumi). Mobil dapat berjalan dengan kecepatan tinggi di jalan raya,manusia dapat berjalan di muka bumi dan tumbuhan dapat tumbuh dengan akar menuju ke dalam bumi dapat dipastikan kesemuanya itu berkaitan dengan adanya gaya gravitasi bumi. Dengan adanya gaya tersebut maka semua benda di muka bumi ini tidak melayang ke ruang angkasa.
Di bulan gaya gravitasi sangat kecil (1/6 gaya gravitasi di bumi,artinya bila di bumi berat suatu benda 60 kg, maka benda tersebut di bulan hanya 10 kg saja).Akibatnya astronot tidak dapat lari kencang dan tidak dapat berjalan di bulan.
Gaya gravitasi di setiap tempat di muka bumi tidak sama,hal ini disebabkan adanya perbedaan :
- Jari-jari ke kutub dan ke ekuator tidak sama (pengaruhnya kecil saja)
- Ketinggian tempat (pengaruhnya juga kecil saja)
- Kerapatan batuan yang menyusun kulit bumi (pengaruhnya sangat besar sekali)
Akibat gravitasi bumi, yaitu :
a. Materi di bumi punya bobot, sehingga tidak melayang layang.
b. Semakin ke arah kutub, bobot suatu materi akan semakin besar, karena jari-jari bumi ke arah kutub menjadi pendek gravitasi di pusat bumi sama dengan nol.
Semakin jauh dari pusat gravitasi, bobot materi makin berkurang. Sedangkan semakin tinggi seseorang mendaki gunung,bobot tubuh makin ringan. Sampai pada ketinggian tertentu, suatu materi tidak punya bobot lagi. Akibatnya, materi tersebut akan melayang-layang di udara. Dengan demikian, bobot suatu materi tergantung kepada kuatnya gaya tarik gravitasi.
Pasang Surut Laut
Pasang surut adalah gerakan naik turunya muka laut secara berirama disebabkan oleh gaya tarik matahari dan bulan. Matahari mempunyai massa 27 juta kali lebih besar dari massa bulan,tetapi jaraknya sangat jauh dari bumi. Sedangkan bulan, jaraknya sangat dekat dengan bumi. Dalam mekanika alam semesta, jarak lebih menentukan dari pada massa. Oleh karena itu, bulan mempunyai peranan yang lebih besar dari pada matahari dalam menentukan pasang surut.
Adanya gaya tarik bulan yang kuat, menyebabkan bagian bumi yang terdekat ke bulan akan tertarik membengkak hingga perairan samudera di situ akan naik dan menimbulkan pasang. Pada saat yang sama,bagian bola bumi dibaliknya akan mengalami keadan serupa atau pasang juga. Sementara itu pada sisi lainnya yang tegak lurus terhadap poros bumi-bulan, air samudera akan bergerak ke samping sehingga menyebabkan terjadinya keadaan surut.
Apabila bulan-bumi-matahari terletak satu garis lurus, seperti saat bulan purnama, gaya tarik keduanya akan saling memperkuat. Dalam keadaan demikian terjadilah pasang surut purnama dengan tinggi muka air laut melebihi tinggi pasang yang umum. Sebaliknya surutnya pun sangat rendah,sehingga lokasi-lokasi tertentu dengan pantai yang landai bisa menjadi kering sampai jauh ke laut.
Bila bulan-matahari membentuk sudut siku-siku terhadap bumi, maka gaya tariknya akan saling meniadakan.Akibatnya, perbedaan tinggi air laut antara pasang surut hanya kecil saja dan keadaan ini dikenal dengan pasang surut perbani.
Gerhana Matahari dan Gerhana Bulan
Gerhana bulan terjadi pada saat bulan berada pada fase purnama dan tentunya terjadi saat malam hari. Daerah di bumi yang dapat menyaksikan gerhana bulan meliputi daerah yang sangat luas. Gerhana bulan dapat dilihat dengan mata telanjang, karena cahaya bulan sebenarnya merupakan pantulan cahaya matahari.
Gerhana bulan sebagian terjadi apabila tidak seluruh bagian bulan memasuki daerah umbra, atau bulan hanya masuk pada daerah penumbra. Apabila seluruh bulan memasuki daerah umbra, maka akan terjadi gerhana bulan total yang dapat berlangsung lebih dari satu jam. Sementara itu, Gerhana matahari terjadi pada siang hari dan fase bulan baru. Berbeda dengan gerhan bulan, gerhana matahari hanya dapat terlihat dari daerah yang terbatas di muka bumi.
Gerhana matahari sebagian terjadi, apabila tidak seluruh bagian bulan menghalangi cahaya matahari. Gerhana matahari total dialami pada daerah di bumi yang masuk pada umbra, yaitu seluruh cahaya matahari terhalang bulan. Pada daerah penumbra terjadi gerhana sebagian. Apabila daerah umbra tidak sampai pada muka bumi, maka akan terjadi gerhana matahari cincin. Hal ini dapat terjadi karena jarak bumi-bulan tidak selalu sama. Hal ini pula yang dapat mengakibatkan luas daerah gerhana pada permukaan bumi bervariasi.
Pada gerhana matahari total yang dapat berlangsung sampai tujuh menit, kita dapat melihat fenomena alam yang indah, yaitu korona matahari. Kurang lebih 15 menit sebelum gerhana matahari total terjadi, alam sekitar pada saat itu menjadi gelap da suhu menurun. Mengamati gerhana matahari haruslah berhati-hati, berbeda dengan melihat gerhana bulan.
Pada gerhana matahari sebagian atau cincin, walaupun agak redup, cahaya matahari sebenarnya masih cukup kuat dan berbahaya bagi mata telanjang. Kita dapat melihatnya dengan penyaring cahaya. Perlu diperhatikan saat gerhana total berlangsung, kita memang dapat melihat dengan mata telanjang, karena seluruh cahaya matahari terhalang oleh bulan. Namun saat gerhana matahari total belum terjadi atau telah usai, cahaya matahari yang keluar dari sisi piringan bulan sangat berbahaya bagi mata kita yang melihat langsung. Terlebih lagi saat matahari total usai, mata kita yang tadinya terbiasa dengan kegelapan, tiba-tiba langsung terkena cahaya yang kuat, sehingga dapat merusak retina mata dan mengakibatkan kebutaan.
Daerah di muka bumi yang berada di luar jalur pusat gerhana, juga dapat melihat gerhana namun yang tampak hanyalah sebahagian. Bila kedudukan matahari-bumi-bulan menjadi terhalang, terjadilah gerhana bulan.
Gerhana bulan terjadi karena permukaan bulan tertutup oleh bayangan bumi. Gerhana bulan akan terjadi pada fase bulan purnama. Kemiringan orbit bulan terhadap bidang ekliptika, menyebabkan gerhana bulan tidak terjadi pada setiap bulan purnama.
Gerhana matahari terjadi karena ada bagian bumi yang tertutup oleh bayangan bulan. Ada tiga macam gerhana matahari, yaitu gerhana matahari total, gerhana matahari sebagian (parsial) dan gerhana matahari cincin. Kurang lebih dalam satu tahun tujuh kali bulan berada di dalam daerah bayang–bayang bumi atau bumi berada dalam daerah bayang–bayang bulan.
Keadaan inilah yang menyebabkan terjadinya gerhana bulan dan gerhana matahari. Oleh karena itu, paling banyak dalam satu tahun dapat terjadi tujuh kali gerhana bulan dan gerhana matahari dan paling sedikit terjadi dua kali gerhana bulan dan gerhana matahari. Untuk satu jenis gerhana terdapat satu siklus, yaitu setiap 18 tahun 10,3 hari (satu tahun gerhana). Untuk tempat di bumi gerhana matahari total dapat terlihat setiap 360 tahun sekali. Jadi untuk suatu tempat di bumi, gerhana matahari total merupakan kejadian yang sangat langka.
Musim di Bumi
Kombinasi dari revolusi dan kemiringan bumi akan memengaruhi sudut jatuh sinar matahari di permukaan bumi. Hal ini mengakibatkan terjadinya musim di permukaan bumi dan memengaruhi lamanya siang/malam.
Dibumi ada 4 (empat) macam musim, yaitu :
a. Musim dingin (winter), di Belahan Bumi Utara terjadi pada bulan Desember-Januari-Pebruari, sebaliknya di Belahan Bumi Selatan terjadi musim panas .
b. Musim Semi (spring), di Belahan Bumi Utara terjadi pada bulan Maret-April-Mei, sebaliknya di Belahan Bumi Selatan terjadi musim gugur .
c. Musim Panas (summer), di Belahan Bumi Utara terjadi pada bulan Juni-Juli-Agustus, sebaliknya di Belahan Bumi Selatan terjadi musim dingin.
d. Musim Gugur (fall, autumn), di Belahan Bumi Utara terjadi pada bulan September-Oktober-November, di Belahan Bumi Selatan terjadi musim semi .
Pada tanggal 21 Maret dan 23 September, sinar matahari pada jam 12.00 vertikal pada garis ekuator (khatulistiwa /0o Lintang), karena itu sinar matahari menyinggung Kutub Utara dan Kutub Selatan bumi, akibatnya lamanya siang hari dan malam hari sama di seluruh bumi. Saat tersebut energi matahari yang diterima pada daerah tropika adalah maksimum, kemudian makin berkurang ke arah kutub, sehingga di daerah kutub energi matahari menjadi nol.
Pada tanggal 22 Juni, Kutub Utara condong 23½o ke arah matahari, akibatnya energi matahari pada jam 12.00 vertikal pada Garis Balik Utara/Tropic of Cancer (23½o LU), sinar matahari menyinggung Garis Artika (66½o LU) setelah melewati Kutub Utara sedangkan di Kutub Selatan sinar matahari tidak menyinggung Kutub Selatan, tetapi berakhir pada Garis Antartika (66½o LS). Lingkaran terang tidak membagi lintang sama besar, kecuali pada daerah tropika, akibatnya lamanya siang hari tidak sama dengan lamanya malam hari. Belahan Bumi Utara mempunyai bagian yang lebih luas ke arah matahari dari pada Belahan Bumi Selatan, akibatnya siang hari di Belahan Bumi Utara lebih lama dari pada di Belahan Bumi Selatan. Daerah Kutub Utara siangnya sampai 6 bulan. Pada saat itu, belahan Bumi Utara menerima energi matahari yang maksimum, akibatnya di Belahan Bumi Utara temperaturnya menjadi tinggi dan terjadi musim panas.
Pada tanggal 22 Desember, Kutub Selatan condong 23½o ke arah matahari, akibatnya sinar matahari pada jam 12.00 vertikal pada Garis Balik Selatan/Tropic of Capricorn (23½o LS), sinar matahari menyinggung Garis Antartika (66½o LS) sehingga pada 66½o LS ada cahaya, sedang pada 66½o LU tidak ada cahaya. Daerah Kutub Utara mengalami malam sampai 6 bulan. Lingkaran terang tidak membagi garis lintang sama besar, kecuali pada daerah tropika. Akibatnya di Belahan Bumi Utara lamanya malam hari lebih panjang dan temperaturnya rendah, sehingga terjadi musim dingin.
Saat Belahan Bumi Utara mengalami musim panas, sinar matahari jatuh di atas Kutub Utara akibatnya Kutub Utara selama 6 bulan tidak pernah mengalami malam hari. Selama itu matahari tidak pernah terbenam, tetap berada di atas kaki langit, mengitari kutub setiap hari. Pada saat yang sama Kutub Selatan selama 6 (enam) bulan mengalami malam hari, karena sinar matahari terhalang oleh cembungnya bola bumi. Pergantian siang dan malam hari di daerah kutub adalah enam bulan sekali.
Makin jauh suatu tempat di muka bumi dari daerah kutub, pergantian siang dan malam harinya semakin pendek, misalnya di daerah tropika, cahaya matahari yang menimpa daerah ini tanpa terpengaruh oleh kemiringan sumbu bumi, sehingga perubahan siang dan malam hari berjalan sesuai dengan perputaran bumi pada sumbunya (rotasi).
Bagi orang yang tinggal di Belahan Bumi Utara, pada tengah hari matahari akan tampak berada di langit sebelah selatan dan selama musim panas letaknya lebih tinggi. Sebaliknya, bagi mereka yang tinggal di Belahan Bumi Selatan, matahari akan tampak di sebelah utara, karena matahari berada sejajar dengan garis khatulistiwa (ekuator).
Bulan
Bulan merupakan satu-satunya satelit bumi, tidak mempunyai atmosfer, berdiameternya 3456 km dengan jarak dari bumi rata-rata 381.550 km (jarak terjauh bulan dari pusat bumi 406.700 km dan jarak terdekat 356.400 km).
Permukaan bulan penuh dengan gunung, kawah, lembah, sama seperti di bumi. Gravitasinya 1/6 gravitasi bumi. Sinar bulan berasal dari pantulan sinar matahari. Sesuai dengan pantulan ini permukaan bulan dapat berubah-ubah. Perubahan penampakan bulan disebut fase dan fase bulan terjadi karena bulan mengitari bumi (revolusi).
Ada delapan fase bulan, yaitu:
a. Fase bulan baru, terjadi pada kedudukan dengan urutan matahari-bulan-bumi (konjugasi).
b. Fase bulan sabit, terjadi pada kedudukan setelah konjugasi dan akan memasuki kedudukan akhir.
c. Fase bulan setengah penuh, terjadi pada kedudukan bulan-bumi tegak lurus pada matahari-bumi (kuartir).
d. Fase bulan bungkuk, terjadi pada kedudukan setelah kuartir dan akan memasuki kedudukan oposisi.
e. Fase bulan purnama, terjadi pada kedudukan dengan urutan matahari-bumi-bulan (oposisi).
f. Fase bulan setengah bungkuk, terjadi pada kedudukan oposisi dan akan memasuki kedudukan kuartir.
g. Fase bulan setengah penuh, terjadi pada kedudukan bulan-bumi tegak lurus pada matahari-bumi.
h. Fase bulan sabit, terjadi pada keadaan setelah kuartir dan akan memasuki kedudukan konjugasi.
Bulan mengorbit bumi dengan periode 27,3 hari waktu ini disebut periode sideris, sedangkan selang waktu yang dibutuhkan bulan mencapai dua fase sama berturut–turut, misalnya dari bulan purnama ke bulan purnama berikutnya, disebut periode sinodis. Waktu satu periode sinodis 29,5 hari.
Dalam kalender yang mendasarkan pada peredaran bulan sebagai acuannya, tanggal 1 diambil pada saat bulan baru atau disebut bulan mati. Pada saat tersebut bulan berada diantara bumi dan matahari, sehingga tidak ada cahaya matahari yang bisa dipantulkan bulan ke bumi. Kemudian, karena bulan bergerak mengelillingi bumi, semakin lama semakin banyak permukaan bulan yang tampak disinari matahari.
Bulan mulai kelihatan sebagai bulan sabit, dan ini berlangsung sampai sekitar tanggal 7, yakni saat bulan dalam keadaan setengah penuh. Antara tanggal 7 dan tanggal 15, permukaan bulan yang disinari matahari semakin banyak. Keadaan ini disebut bulan bungkuk. Saat bulan purnama, yaitu sekitar tanggal 14, bumi berada diantara bulan dan matahari. Pada kedudukan ini bulan bersinar penuh, karena bulan persis berada di belakang bumi apabila dilihat dari matahari. Setelah bulan purnama berlangsung, bulan memasuki fase bungkuk lagi, terus menjadi setengah penuh pada tanggal 21, dan menjadi bulan sabit lagi sampai bulan baru berikutnya.
Perhitungan tahun menurut bulan mengelilingi bumi disebut perhitungan “qamariah” (bahasa Arab, qamar=bulan). Penanggalan Hijriah dasarnya peredaran bulan mengelilingi bumi. Sementara perhitungan tahun menurut peredaran bumi mengitari matahari disebut perhitungan “Syamsiah” (bahasa Arab, Syam=matahari) contohnya penanggalan Masehi.
Sampai saat ini belum jelas bagaimana bulan terbentuk dan menjadi satelit bumi. Bersama ini dipaparkan teori mengenai proses pembentukan bulan, sebagai berikut:
a. Teori Fisi
Menurut teori ini bulan berasal dari calon bumi pada saat masih belum memadat, bumi dan bulan sama.
b. Teori Penangkapan
Menurut teori ini bulan dari tempat lain di tata surya. Pada suatu ketika, benda tersebut bergerak cukup dekat dengan bumi, sehingga mengalami gravitasi bumi. Gaya tarik gravitasi bumi menyebabkan benda langit mengorbit bumi menjadi satelit bumi.
c. Teori Kondensi
Menurut teori ini, bumi dan bulan terbentuk bersama–sama dari sumber bahan yang sama secara terpisah. Teori ini banyak penganutnya, karena proses kondensasi memang analog dengan pembentukan tatasurya.
d. Teori Tumbukan
Teori ini mengemukakan bahwa saat bumi belum padat sebuah benda langit menumbuk bumi. Akibat tumbukan ini sebagian materi bumi tersebut terlempar dan bergabung menjadi satu, membentuk bulan.
e. Teori Lemparan
Teori ini mengemukakan bahwa saat bumi belum padat dan berotasi, sebagian massanya terlempar keluar, kemudian mejadi bulan.
Bagian bulan yang sama selalu menghadap ke bumi. Hal ini terjadi karena rotasi bulan waktunya sama dengan waktu revolusi. Dengan demikian kita selalu melihat sisi bulan yang tetap, hanya fasenya saja yang berbeda–beda, berulang dari bulan baru ke bulan purnama dan seterusnya.
Di bulan tidak ada atmosfer, akibatnya:
a. Suhu berubah sangat cepat (suhu tertinggi 110o C dan terendah –170o C).
b. Bunyi tidak dapat merambat, akibatnya sangat sunyi.
c. Tidak ada peredaran air, akibatnya kering kerontang.
Sinar bulan berasal dari pantulan sinar matahari. Sesuai dengan pantulan ini permukaan bulan dapat berubah – ubah. Perubahan penampakan bulan disebut fase dan fase bulan terjadi karena bulan mengitari bumi (revolusi).
Alam Semesta
Terjadinya alam semesta telah dipelajari oleh manusia sejak dahulu. Pada awalnya dipelajari atas dasar legenda yang berkembang dari mitos. Kemudian dikembangkan oleh orang–orang Yunani Kuno. Sejak abad 17, perkembangannya sangat pesat dengan ditemukannya alat–alat teropong bintang dan lain–lainnya.
Ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang alam semesta adalah Astronomi. Pengamatan lebih lanjut yang dilakukan oleh para ahli Astronomi dengan menggunakan alat–alat atau instrumen mutakhir menunjukkan bahwa di alam semesta ini terdapat bintang–bintang beredar mengikuti suatu pusat yang berupa suatu kabut gas pijar yang sangat besar, dikelilingi oleh kelompok–kelompok bintang yang sangat dekat satu sama lain dan juga dikelilingi oleh gumpalan–gumpalan kabut gas pijar yang lebih kecil dari pusatnya dan ribuan bintang yang tersebar. Semua itu disebut galaksi, yang jumlahnya lebih dari satu. Galaksi ini terdiri dari ribuan bintang dan salah satu bintang itu adalah matahari kita (galaksi dimana matahari kita berinduk diberi nama Milky Way/Bhima Sakti).
Matahari merupakan pusat sistem tatasurya kita (Heliosentris), dikelilingi oleh planet–planet, komet-komet, meteor-meteor, debu dan gas antar planet. Peredaran planet mengelilingi matahari disebut gerak revolusi. Planet–planet disamping mengitari matahari juga beredar mengelilingi sumbunya, gerakan ini disebut gerak rotasi.
Perkembangan Pemikiran Tentang Alam Semesta
Pemikiran tentang alam semesta telah dimulai sejak zaman Babylonia (700–600 SM), yang menganggap bahwa bumi bentuknya datar dan langit merupakan selungkupnya, sehingga mereka membayangkan bahwa alam semesta bentuknya setengah bola. Namun yang menakjubkan bahwa mereka telah mengenal bidang edar matahari, satu kali matahari beredar kembali ke tempat semula memerlukan waktu 365,25 hari (satu tahun). Walaupun saat ini kita tahu , bahwa itu tidak benar.
Pada zaman Yunani Kuno, Thales (624-546 SM), menyatakan bahwa bintang memancarkan sinarnya sendiri, sedangkan bulan hanya memantulkan sinar matahari. Ia juga berpendapat bahwa bumi seperti piring datar yang terapung di atas air.
Anximander (610-546SM), berpendapat bahwa alam semesta berbentuk seperti bola dan bumi sebagai pusatnya. Langit dan isinya beredar mengelilingi bumi. Faham yang mengatakan bahwa bumi sebagai pusat alam semesta disebut “Geosentris”. Anaximader juga mengajarkan penentuan waktu atas dasar bayangan suatu tongkat. Sementara Phytagoras (580-500 SM) berpendapat bahwa bumi itu bulat dan berputar, karena berputar maka tampaknya alam semesta yang berputar mengelilingi bumi. Aristoteles (384-322 SM) berpendapat bahwa bumi itu bulat dan menjadi pusat dari alam semesta yang mengelilinginya. Ptolomeus (127-151) berpendapat bahwa bumi itu bulat dan diam.Bintang-bintang menempel tetap pada langit dan berputar mengelilingi bumi,sekali putar memerlukan waktu 24 jam. Planet – planet beredar mengelilingi bumi dengan garis edar yang letaknya antar bumi dan bintang.
Dengan makin berkembangnya alat pengamat bintang dan semakin meningkatnya kemampuan berpikir manusia, maka terjadi perubahan besar dalam pemikiran tentang alam semesta ini.
Copernicus (1473-1543) mengajarkan bahwa sebenarnya bumi adalah salah satu planet yang bersama planet – planet lain beredar mengitari matahari. Faham yang menyatakan bahwa matahari sebagai pusat alam semesta disebut “Heliosentris”. Copernicus juga menyatakan bahwa bulan mengelilingi bumi, bersama bumi mengelilingi matahari dan bumi berputar pada porosnya dengan arah barat ke timur. Bruno (1548-1600) menyatakan bahwa alam semesta ini tidak ada batasnya dan bintang-bintang tersebar di alam semesta. Keppler (1571-1630) mengungkapkan bahwa planet-planet beredar mengitari matahari dengan orbit berbentuk elips dengan satu fokus (Hukum Keppler I), bila ditarik garis khayal dari suatu planet ke matahari, sementara planet tersebut bergerak menurut garis edarnya, maka luas bidang yang ditempuh pada jangka waktu yang sama adalah sama luasnya. Hukum Keppler II dan pangkat dua dari waktu yang dibutuhkan suatu planet mengelilingi matahari secara penuh sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet tersebut ke matahari (Hukum Keppler III).
Galileo (1564-1642) mengatakan bahwa ada empat buah bulan (satelit) yang mengelilingi planet Yupiter, di bulan ada gunung-gunung,di matahari ada bintik hitam yang sangat penting untuk menghitung kecepatan rotasi matahari, taburan bintang di alam semesta dimana matahari kita menjadi bagiannya diberi nama Milky Way dan ditemukan cincin Saturnus.
Terbentuknya alam semesta
Ada dua teori tentang terbentuknya alam semesta,yaitu:
a.Teori Ledakan (Big Bang)
Georges Lematire (1930) mengatakan bahwa ada suatu massa yang sangat besar dengan berat jenis yang sangat besar,meledak dengan hebat,melemparkan semua jasad ke segala arah menjauhi pusat ledakan.Massa yang bergerak ini membentuk kelompok –kelompok bintang galaksi.
b.Teori Ekspansi-Konstraksi.
Herman Bondi,Thomas Gold dan Fred Hoyle (1948) mengatakan bahwa alam semesta dalam keadan diam hanya mengalami siklus “masa ekspansi”( mengembang ) dan “masa kontraksi”(mengkerut) pada masa ekspansi terbentuk galaksi serta bintang-bintangnya dan menghimpun energi sedangkan masa kontraksi bintang-bintang itu melepaskan energi .Berdasarkan teori ini alam semesta tidak berawal dan tidak berakhir.
Terbentuknya Galaksi.
Ada satu hipotesis tentang terbentuknya galaksi,yaitu hipotesis Fowler.
Menurut Fowler (1957),di alam semesta ada kabut gas hidrogen yang besar sekali mengadakan rotasi sehingga berbentuk bulat,karena gaya beratnya ia berkontraksi.Akibat kontraksi ini massa bagian luar banyak yang tertinggal,sehingga terbentuklah bintang-bintang.Bintang-bintang ini kemudian berkontraksi,melepaskan energi dan panas.Setelah sekian lama mempunyai bentuk yang tetap,seperti matahari kita.
Terbentuknya Tatasurya
Ada beberapa teori terbentuknya tatasurya, yaitu:
a. Hipotesis Nebular.
Kant dan Laplace (1796), mengatakan bahwa tata surya terbentuk dari kondensasi massa kabut gas yang sangat panas. Pada proses kondensasi tersebut, massa kabut gas yang jauh dari pusat massa tertinggal, tidak ikut tertarik ke arah pusat. Setelah mendingin, pusat massa menjadi bintang atau matahari dan massa yang tertinggal mengelilingi matahari menjadi planet–planet dan benda angkasa lainnya.
b. Hipotesis Planettesimal
Chamberlain dan Moulton (1905), mengemukakan bahwa pembentukan sistem tata surya tidak berasal dari satu massa, tetapi dua massa kabut gas saling berdekatan akan menimbulkan gaya tarik menarik, akibatnya sebagian massa dari kedua massa kabut gas tersebut terlepas dan setelah mendingin terbentuklah benda – benda kecil yang padat (planettesimal). Benda–benda kecil yang padat tersebut akan menggumpal menjadi besar dan inilah yang menjadi planet–planet dan benda–benda angkasa lainnya.
c. Hipotesis Tidal.
James Jeans dan Harold Jeffreys (1919), mengemukakan bahwa planet dan benda–benda angkasa lainnya merupakan percikan dari matahari (tidal). Tidal ini terjadi karena ada dua buah matahari yang bergerak saling mendekat, maka terjadi gaya tarik menarik,terjadilah percikan-percikan dari matahari tersebut. Tidal-tidal inilah yang kemudian menjadi planet dan benda-benda angkasa lainnya.
Usaha para ilmuwan hanyalah sekedar menguji hipotesis-hipotesis tersebut. Setelah teruji, hipotesis tersebut masih mungkin untuk diperbaiki dengan hipotesis/teori yang lebih akurat. Namun demikian hipotesis/teori-teori tersebut di atas masih diyakini orang pada saat ini.
Tata surya kita terdiri dari matahari sebagai pusatnya,dikelilingi oleh planet-planet, satelit, komet, meteor, debu dan gas antarplanet. Keseluruhan sistem ini bergerak mengelilingi pusat galaksi.
Peristiwa matahari terbit maupun terbenam yang sering diabadikan orang adalah salah satu keindahan alam. Matahari merupakan sumber energi utama yang menunjang kehidupan di bumi dan satu-satunya dalam tatasurya yang memancarkan cahaya. Matahari adalah sebuah bintang yang paling dekat dengan bumi kita.
Bagian-bagian dari tatasurya kita yaitu:
a. Matahari.
Matahari sangat penting bagi kehidupan di bumi, karena
1) Merupakan sumber cahaya dan panas (energi).
2) Mengontrol peredaran planet-planet, yang berarti mengontrol terjadinya siang dan malam, pergantian hari, minggu, bulan dan tahun.
Matahari merupakan suatu bola gas yang terdiri atom Hidrogen (H), atom Helium (He), campuran unsur – unsur Karbon (C) dan atom lainnya. Cahaya matahari yang kita gunakan dalam penentuan siang dan malam sebenarnya berasal dari Fotosfer. Radiasi fotosfer sangat kuat pada gelombang tampak mata. Sedangkan atmosfer bumi dapat meloloskan panjang gelombang tampak mata. Mata manusia sangat sensitif pada panjang gelombang tampak mata ini.
Apabila kita melihat matahari dengan menggunakan filter tembus cahaya merah, hanya bekas sinar merah gas Hidrogen yang tampak, maka kita akan dapat melihat lapisan Kromosfer. Kromosfer ini permukaannya tidak mulus, tetapi ada lidah – lidah api (spikula).
Pada saat gerhana matahari berlangsung dan saat fotosfer dan kromosfer terhalang oleh bulan, tampak bagian luar yang berwarna putih perak di sekeliling matahari. Bagian inilah yang disebut Korona. Pada saat biasa, korona terlampau lemah untuk dilihat, karena kalah terang dibandingkan dengan terangnya fotosfer. Gas pada korona sangat panas dan terutama memancarkan sinar X.
Sumber energi matahari adalah perubahan atom Hidrogen menjadi atom Helium.
b. Merkurius.
Planet ini merupakan planet yang paling dekat dengan matahari. Waktu yang baik untuk melihat planet ini dari bumi sesaat sebelum matahari terbit dan terbenam. Saat Merkurius berada di sebelah barat matahari, akan terbit lebih dahulu dari pada matahari dan akan kelihatan sebagai “bintang pagi”. Sebaliknya, saat Merkurius di sebelah timur matahari, akan kelihatan sebelum matahari terbenam dan kelihatan sebagai “bintang sore” Orang awam menduga bahwa “bintang pagi” dan “bintang sore” dua bintang yang berbeda. Di Yunani sendiri, Merkurius disebut Merkurius saat sebagai “bintang pagi”, sedangkan saat sebagai “bintang sore” disebut Apollo. Merkurius tidak punya atmosfer dan tidak punya bulan (satelit).
c. Venus (Bintang Kejora).
Planet ini paling terang dari pada planet lainnya, karena cahaya yang dipantulkan sangat terang, orang Yunani menganggap planet ini paling cantik, oleh karena itu diberi nama Venus (Dewi kecantikan).
Pada saat Venus berada di sebelah barat matahari, terlihat sebelum matahari terbit, sehingga disebut “bintang pagi”. Pada saat Venus berada di sebelah timur matahari terlihat setelah matahari terbenam, sehingga disebut “bintang sore”. Orang Yunani dahulu kala menganggap dua planet yang berbeda, sehingga disebut Hesperus saat “bintang pagi” dan Phosphorous saat “bintang sore”. Rotasi Venus berlawanan dengan rotasi bumi, rotasinya timur-barat. Venus tidak punya satelit, tetapi punya atmosfer yang sangat tebal sekali dan banyak mengandung Gas Rumah Kaca.
d. Bumi.
Planet ini dijelaskan lebih detil pada bagian awal.
e. Mars. (Planet Merah).
Planet ini warnanya kemerah – merahan, akibat dari oksida besi yang banyak terdapat di permukaannya. Mengingat warna merah berkaitan dengan darah dan darah tercecer saat perang, maka planet ini diberi nama Mars (Dewa Perang).
Mars mempunyai dua satelit (Phobos dan Deimos), punya atmosfer yang hanya sedikit gas rumah kacanya. Permukaan planet Mars sangat dingin, sangat kering, banyak sinar ultraviolet, tidak ada bahan organik, sering terjadi badai, banyak pasir.
f. Jupiter.
Planet terbesar dalam sistem tatasurya kita, rotasinya tercepat. Gravitasinya 2,64 kali gravitasi bumi.
g. Saturnus.
Planet ini memiliki keunikan sendiri, ada kabut yang mengitari secara simetris, disebut “cincin Saturnus”. Cincin ini diduga satelit yang tidak pernah terbentuk, karena gaya ganggu Saturnus yang besar akibatnya calon satelit itu menjadi tidak stabil.
h. Uranus
Planet ini merupakan planet pertama yang dapat ditangkap oleh teleskop. Planet ini tidak akan kelihatan bila tidak menggunakan teleskop, karena letaknya cukup jauh dari matahari dan ukuran tidak cukup besar. Rotasinya berlawanan arah dengan rotasi bumi.
i. Neptunus.
Planet ini dilihat dengan teleskop dari bumi berwarna kebiru-biruan. Dari spektrum cahayanya, planet ini diketahui mempunyai atmosfer yang sebagian besar terdiri dari gas metana.
Benda – benda Angkasa Lain
Disamping sembilan planet yang mengitari matahari, ada benda-benda angkasa lain yang juga mengitari matahari, yaitu :
a. Asteroid
Asteroid merupakan benda angkasa kecil mirip planet, lintasannya antara planet Mars dan planet Jupiter. Asteroid pertama yang ditemukan diberi nama Ceres oleh penemunya Piazzi. Ternyata Ceres merupakan asteroid terbesar.
Asteroid adalah benda angkasa bukan bahan planet dan bukan pecahan planet, oleh karena itu disebut planettoid (bukan planet).
b. Komet (“bintang” berekor).
Ketika melintas di dekat bumi dengan cepat, benda angkasa ini menampakan ekornya yang panjang. Pada saat jauh dari matahari, komet bergerak lambat, semakin mendekat matahari gerakan semakin cepat. Pada saat mendekat ke matahari, gas pada inti komet mulai menguap menjulur pada arah yang tetap, apabila komet bergerak mendekat ke arah matahari ekornya menjauh dari matahari, apabila komet bergerak menjauh dari matahari ekornya tetap menjauh dari matahari. Hal ini akibat dorongan angin matahari.
c. Meteor ( “Bintang Jatuh )
Pada malam hari kadang – kadang terlihat seperti ada bintang beralih tempat di langit, orang menyebutnya “bintang jatuh “atau” bintang beralih”. Sebenarnya peristiwa itu merupakan masuknya benda angkasa ke dalam atmosfer bumi. Benda tersebut bergesekan dengan udara, sehingga suhu meteor akan naik, kemudian memijar lalu menguap. Pada umumnya benda tersebut habis terbakar sebelum mencapai permukaan bumi. Benda angkasa yang memasuki atmosfer bumi disebut meteoroid, sedangkan peristiwa pemijaran disebut meteor. Meteorit yang tidak habis terbakar dan sampai ke permukaan bumi disebut meteorit. Beberapa meteorit yang jatuh ke permukaan bumi menimbulkan lekukan yang dalam dan lebar di muka bumi,tempat jatuhnya meteor disebut kawah meteor. Kawah meteor dapat ditemukan di Arizona (Amerika Serikat), Aljazair, Siberia, Australia dan Kanada.
d. Satelit.
Satelit merupakan pengiring planet. Satelit beredar mengelilingi planet (revolusi), disamping berputar pada porosnya (rotasi). Bersama planet satelit mengitari matahari. Satelit yang paling dikenal adalah bulan, satelitnya bumi. Ruang diantara benda – benda angkasa bukanlah ruang kosong melainkan ruang yang isinya adalah pertikel debu antar planet.
Perkembangan dalam Astronomi
Pada bulan November 2000 ditemukan obyek di angkasa yang diberi nama Varma dan pada bulan Oktober 2002 ditemukan lagi obyek yang diberi nama Quaoar. Varma dan Quaoar dipastikan bukan planet, karena memiliki orbit yang berubah-ubah dan terletak di wilayah sabuk Kuiper, yakni suatu cakram yang mengandung ribuan serpihan batu yang diselimuti es dan mencapai orbit Neptunus.
Pada bulan Oktober 2003, seorang astronom dari Amerika Serikat berhasil memotret pertama kali benda angkasa yang diduga merupakan planet ke 10, yang untuk sementara diberi nama 2003UB313. Jaraknya 14,5 miliar km dari matahari (+ 97 kali jarak matahari–bumi). Planet-planet mengorbit matahari nyaris dalam satu bidang (ekliptika), tetapi orbit obyek ini menyilang 44o dari ekliptika. Secara informal, para astronom memberi nama obyek ini dengan Xena. Ukurannya lebih besar dari Pluto (diameter Pluto 3000 km).
Pada bulan Maret 2004, ditemukan obyek yang jaraknya 10 miliar km dari matahari dan diberi nama Sedna, diameternya 1770 km.
Pada sidang umum Himpunan Astronomi Internasional (International Astronomical Union = IAU) di Praha (Republik Ceko) tanggal 24 Agustus 2006, meredefinisi planet sebagai berikut:
1. Planet adalah benda angkasa yang mengelilingi bintang, sementara benda itu sendiri bukan bintang
2. Memiliki masa yang besar (> 1/500 masa bumi) atau diameternya > 800 km dan gravitasinya cukup besar, sehingga mampu mempertahankan bentuknya yang bulat.
3. Memiliki orbit yang jelas dan bebas dari benda angkasa lain.
Mengingat hal tersebut, maka planet Pluto ditetapkan bukan lagi termasuk kelompok planet, karena:
1. Orbit Pluto membentuk sudut 170 dengan ekliptika dan memotong orbit planet Neptunus, sehingga terkadang Pluto lebih dekat ke Matahari daripada Neptunus.
2. Planet lain kemiringan orbitnya yang terbesar 70 (Merkurius) dan yang terkecil 0.80 (Uranus) terhadap ekliptika (bidang orbit Bumi mengitari Matahari).
3. Satelit Pluto (Charon) diameternya 1/2 x Pluto, padahal bulan (satelit bumi) diameternya ¼ x bumi.
Dengan demikian maka Pluto tidak dimasukkan dalam golongan benda angkasa planet, tetapi digolongkan dalam planet kerdil, bersama Sedna, Xena, Charon.
Tanggal 24 April 2007, peneliti dari observatorium Geneva (Swiss) menyatakan bahwa mereka berhasil menemukan planet yang mengelilingi bintang redup Gliese 581 yang letaknya 20,5 tahun cahaya dari Bumi (jarak dari Bumi ke Gliese 581 setara dengan 20,5 x 9.500.000.000.000 km). Para astronom penemu planet yang serupa dengan bumi ini dengan sebutan “Super Earth”. Suhu rata-rata planet ini kurang dari 40o C, radiusnya 1,5 kali radius Bumi dan dari model yang dibuat diketahui bahwa planet ini merupakan planet batuan yang tertutup lautan, seperti halnya bumi. Planet ini mengorbit Gliese 581 sekali dalam 12,9 hari bumi.
Karena sifat khas planet ini, “Super Earth” diyakini akan jadi fokus penyelidikan para astronom, terutama yang bertujuan untuk mencari kehidupan di luar bumi (ekstraterestrial). Planet semacam ini, pasti diluar tatasurya, yang jaraknya pasti masih di luar jangkauan teknologi manusia saat ini.