Ilmu Alamiah Dasar ( Bab 2 )

Standard

Bab II

Ruang Lingkup Ilmu Pengetahuan Alam

A. Alam Semesta

Pengertian Alam Semesta
Alam Semesta adalah ruang dimana di dalamnya terdapat kehidupan biotik maupun abiotik serta segala macam peristiwa alam yang dapat diungkapkan maupun yang belum dapat diungkapkan oleh manusia.

Teori Terbentuknya Alam Semesta

  • Teori Dentuman
    Berdasarkan teori ini, alam semesta terbentuk karena adanya ledakan massa yang sangat hebat yang disebabkan oleh adanya reaksi inti.
  • Teori Ekspansi dan Kontraksi
    Teori ini mengungkapkan bahwa galaksi dan bintang-bintang terbentuk pada saat masa ekspansi.

A.1 Galaksi
Galaksi (Yuniani: galaxias, Milky Way) adalah kumpulan bintang-bintang, bersama dengan awan interstellar berupa debu dan gas (nebulae) yang menempati volume yang sangat besar di angkasa. Tipe galaksi berdasarkan bentuknya :

  1. Galaksi elips
    Galaksi Elips adalah galaksi yang sudah tua, terbentuk dari bintang-bintang yang sudah tua, lebih redup dibandingkan dengan tipe spiral, dengan banyak bintang merah besar, mengandung sedikit awan gas dan debu interstellar, pembentukan bintang baru sudah berhenti.
  2. Galaksi spiral
    Galaksi Spiral berbentuk spiral amat besar dengan inti di tengah (nukleus) dan lengan spiral dan cakaram (disk). Pada lengan ini terkonsentrasi debu dan gas (nebulae), dimana terdapat pembentukan bintang aktif. Tipikal galaksi spiral terdiri dari 100.000 juta bintang dan berdiameter 100.000 tahun cahaya. Mempunyai halo galaktik yang mengandung gas dan debu, bintang individual dan globular cluster.
  3. Galaksi tidak beraturan
    Galaksi tak beraturan terdiri dari bermilyar-milyar bintang muda, tidak mempunyai bentuk yang pasti.

Kecepatan cahaya       = 300.000 km/detik

                                = 1 milyar 80 juta km/jam

Pesawat supersonik = 3.500 km/jam

Roket = 30.000 km/jam

Jarak yang ditempuh cahaya dalam 1 jam akan ditempuh oleh roket selama 36.000 jam = 4 tahun 2 bulan 12 hari

Garis tengah *galaksi Bima Sakti ± 100.000 tahun cahaya

Galaksi Bima Sakti (The Milky Way)
Galaksi di mana Sistem Tata Surya berada. Berbentuk spiral raksasa yang bergerak berputar, diameter = 100.000 tahun cahaya. Bintang-bintang bertebaran pada lengan spiral, ± 100.000 juta bintang. Matahari berada pada lengan spiral, pada jarak 30.000 tahun cahaya dari pusat galaksi. Mempunyai 2 galaksi satelit yang lebih kecil : Large Magellanic Cloud dan Small Magellanic Cloud.

A.2 Bintang

  • Matahari adalah bintang.
  • Bintang lain yang terdekat adalah proxima centuri (berjarak 1,31 PC) 1 PC (parsec) = 206.265 AU (astronomical unit) 1 AU = jarak matahari ke Bumi = 149,6 juta km.
  • Temperatur dan Warna Bintang

Blue

11.000o – 25.000oC

Rigel, Regulus

Blue-white

8.000o – 11.000 oC

Vega, Altait, Sirius

White

6.000o – 8.000oC

Polaris, Procyon

Yellow-white

5.000o – 6.000oC

Sun, Capella

Orange

3.500o – 5.000oC

Aldebaran, Arcturus

Red

3.000o – 3.500oC

Betelgeuse, Antares

B. SISTEM TATA SURYA

Pengertian Sistem Tata Surya
Sistem Tata Surya (The Solar System) adalah suatu sistem organisasi yang teratur pada matahari di mana matahari sebagai pusat peredaran dan dikelilingi oleh pengikut-pengikutnya (planet, satelit, asteroid, komet, dan meteor). Semua pengikut matahari mengelilingi matahari dengan garis edar tertentu.

  1. Matahari
    Matahari adalah bintang kuning, berbentuk bola, dengan diameter 865.000 mi (1 mi = 1,609 km), lebih dari 100X diameter bumi. Salah satu bintang anggota galaksi Milky Way (Bima Sakti). Matahari sangat penting bagi proses kehidupan di Bumi karena mensuplai panas, cahaya, dan radiasi lain. Matahari memiliki garis tengah: 1.392.000 km massa : 331.950 massa bumi. Temperatur permukaan matahari mencapai 6.000°K, inti mencapai 15.000.000°K, bintik-bintik hingga 4.000°K, dan tekanan mencapai 400×109 atm bumi.
  2. Planet
    Planet adalah Benda langit yang tidak memiliki sumber cahaya sendiri. Planet-planet dalam Tata Surya berbeda-beda dalam ukuran dan komposisi, terdiri:

    • Kelompok Planet Dalam: planet-planet yang dekat dengan matahari, ukuran relatif kecil, solid, rocky, massa jenis besar (Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars)
    • Kelompok Planet Luar: planet-planet yang jauh dari matahari, gas planets, terbentuk sebagian besar oleh H dan He (Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Planet terluar, Pluto, berukuran kecil dan terdiri dari es)

    Bumi
    Bumi memiliki Garis tengah ekuatorial : 7.923 mil. Sedangkan antarkutub 7.900 mil. Berat jenis : 5,5 dan beratnya 6,6 x 1021 ton.Inti dalam bumi tebalnya 815 mil, inti luar 1.360 mil, mantel bumi 1.800 mil dan lapisan lithosfer 20 mil. Lapisan bumi yang cair disebut hidrosfer yang menutupi 71% muka bumi dengan kedalaman rata-rata 4.000 meter. Sedangkan lapisan yang berupa gas disebut atmosfer, terdiri dari troposfer setebal 10 mil.
    Secara struktur lapisan dalam bumi, dibagi menjadi tiga bagian, yaitu sebagai berikut :

    • Kerak bumi (crush) merupakan kulit bumi bagian luar (permukaan bumi). Tebal lapisan kerak bumi mencapai 70 km dan merupakan lapisan batuan yang terdiri dari batu-batuan basa dan masam. Lapisan ini menjadi tempat tinggal bagi seluruh mahluk hidup. Suhu di bagian bawah kerak bumi mencapai 1.100 oC. Lapisan kerak bumi dan bagian di bawahnya hingga kedalaman 100 km dinamakan litosfer.
    • Selimut atau selubung (mantle) bumi merupakan lapisan yang terletak di bawah lapisan kerak bumi. Tebal selimut bumi mencapai 2.900 km dan merupakan lapisan batuan padat. Suhu di bagian bawah selimut bumi mencapai 3.000 oC.
    • Inti bumi (core), yang terdiri dari material cair, dengan penyusun utama logam besi (90%), nikel (8%), dan lain-lain yang terdapat pada kedalaman 2900 – 5200 km. Lapisan ini dibedakan menjadi lapisan inti luar dan lapisan inti dalam. Lapisan inti luar tebalnya sekitar 2.000 km dan terdiri atas besi cair yang suhunya mencapai 2.200 oC. inti dalam merupakan pusat bumi berbentuk bola dengan diameter sekitar 2.700 km. Inti dalam ini terdiri dari nikel dan besi yang suhunya mencapai 4.500 oC. Namun sebenarnya pada saat ini ditemukan sebuah fakta bahwa bumi tidak lagi hanya mempunyai 3 lapisan, tapi 7 lapisan. Pengukuran-Pengukuran dan percobaan-percobaan terbaru menunjukkan bahwa artikel yang berisi nukleus dari bumi itu berada di bawah tekanan yang sangat tinggi, tiga juta kali lebih dari permukaan bumi. Di bawah tekanan seperti itu, zat berubah bentuk menjadi solid, dan hal ini pada waktunya membuat inti bumi itu sangat solid. Inti bumi ini dikelilingi suatu lapisan zat cair dengan suhu yang sangat tinggi. Ini berarti bahwa ada dua lapisan di dalam inti bumi, bukan satu. Satu lapisan di dalam pusat yang dikelilingi lapisan zat cair. Hal itu diketahui sesudah alat-alat pengukur dikembangkan dan memberi para ilmuwan suatu perbedaan yang jelas antar lapisan-lapisan bumi bagian dalam. Jika kita turun ke bawah bumi yang keras, kita akan menemukan lapisan batu-batu yang sangat panas, yaitu batu yang berfungsi untuk membungkus. Setelah itu ada tiga lapisan terpisah, dimana masing-masing itu berbeda kepadatan, tekanan dan suhu yang berbeda-beda. kerak bumi adalah lapisan sangat tipis yang disusul dengan mantel dengan berbeda-beda ketebalannya, lalu disusul lapisan-lapsan yang terdiri zat cair, dan diakhiri dengan yang lapisan ketujuh, yaitu nukleus padat. Para ilmuwan juga menemukan bahwa atom terdiri dari tujuh lapisan atau tingkatan, dan hal ini membuktikan keseragaman ciptaan, di mana bumi mempunyai tujuh lapisan dan atom-atom mempunyai tujuh lapisan juga. Tujuh lapisan bumi itu sangat berbeda-beda dari segi struktur, kepadatan, suhu dan bahannya.
  3. Satelit
    Hampir semua planet di tata surya memiliki sitem sekunder, disebut satelit. Satelit bumi adalah bulan. Hampir semua satelit alami yang paling besar terletask di orbit sinkron, dengan satu sisinya secara tetap menghadap planet induknya.
  4. Asteroid
    Asteroid : planet-planet kecil berada di lintasan antara kelompok planet dalam dan planet luar (antara Mars dn Yupiter). Bervariasi antara tipe karbon dan tipe silikon (carbonaceous and siliceus type). Ceres adalah asteroid terbesar yang telah diketahui (Æ 1000 km). Chiron adalah asteroid asing yang mengorbit di antara Saturnus dan Uranus.
  5. Komet
    Komet disebut juga dengan “Bintang berekor”. Mengelilingi matahari dengan orbit eliptikal. Periode orbit bisa sangat lama dan sangat jauh dari Tata Surya. Tidak memiliki cahaya sendiri. Komet mempunyai inti yang mengandung air beku, methan, karbondioksida, partikel batuan, dikelilingi debu dan gas. Diberi nama berdasarkan penemunya :

    • Komet Halley (Edmud Halley) yang muncul kedalam Tata Surya setiap 74-78 tahun (terakhir tampak pada 1986).
    • Komet Kohoutek (Lubos Kohoutek), muncul tahun 1975, diperkirakan akan muncul kembali 75.000 tahun.
  6. Meteor
    Meteor adalah Benda langit yang sangat kecil, bergerak mengelilingi matahari seperti planet. Ketika melintas terlalu dekat ke Bumi dan memasuki lapisan atmosfer akan terlihat berbentuk jalur cahaya. Hujan meteor sering terlihat berkala di Bumi, yang terkenal adalah hujan Perseid yang menerangi langit malam pada setiap 27 Juli dan 17 Agustus. Meteor dapat muncul sebagai individu dan tidak terduga atau berkelompok dan muncul setiap tahun atau setiap beberapa tahun sekali. Bergerak dalam jalur tertentu, maka muncul dari titik yang sama di langit : Perseid dari Perseus, Lyrid (muncul April)dari Lyra, dan Taurid (muncul akhir Oktober dan November) dari Taurus.

C. Teori-Teori Terbentuknya Bumi

A. Teori Bigbang
Big Bang (Ledakan Dahsyat atau Dentuman Besar) dalam kosmologi adalah salah satu teori ilmu pengetahuan yang menjelaskan perkembangan dan bentuk awal dari alam semesta. Teori ini menyatakan bahwa alam semesta ini berasal dari kondisi super padat dan panas, yang kemudian mengembang sekitar 13.700 juta tahun lalu.

Para ilmuwan juga percaya bawa Big Bang membentuk sistem tata surya. Ide sentral dari teori ini adalah bahwa teori relativitas umum dapat dikombinasikan dengan hasil pemantauan dalam skala besar pada pergerakan galaksi terhadap satu sama lain, dan meramalkan bahwa suatu saat alam semesta akan kembali atau terus. Konsekuensi alami dari Teori Big Bang yaitu pada masa lampau alam semesta punya suhu yang jauh lebih tinggi dan kerapatan yang jauh lebih tinggi.

Pada tahun 1929 Astronom Amerika Serikat, Edwin Hubble melakukan observasi dan melihat Galaksi yang jauh dan bergerak selalu menjauhi kita dengan kecepatan yang tinggi. Ia juga melihat jarak antara Galaksi-galaksi bertambah setiap saat. Penemuan Hubble ini menunjukkan bahwa Alam Semesta kita tidaklah statis seperti yang dipercaya sejak lama, namun bergerak mengembang. Kemudian ini menimbulkan suatu perkiraan bahwa Alam Semesta bermula dari pengembangan di masa lampau yang dinamakan Dentuman Besar.

Pada saat itu dimana Alam Semesta memiliki ukuran nyaris nol, dan berada pada kerapatan dan panas tak terhingga; kemudian meledak dan mengembang dengan laju pengembangan yang kritis, yang tidak terlalu lambat untuk membuatnya segera mengerut, atau terlalu cepat sehingga membuatnya menjadi kurang lebih kosong. Dan sesudah itu, kurang lebih jutaan tahun berikutnya, Alam Semesta akan terus mengembang tanpa kejadian-kejadian lain apapun. Alam Semesta secara keseluruhan akan terus mengembang dan mendingin.

Alam Semesta berkembang, dengan laju 5%-10% per seribu juta tahun. Alam Semesta akan mengembang terus,namun dengan kelajuan yang semakin kecil,dan semakin kecil, meskipun tidak benar-benar mencapai nol. Walaupun andaikata Alam Semesta berkontraksi, ini tidak akan terjadi setidaknya untuk beberapa milyar tahun lagi.

B. Teori Kabut
Teori Kabut atau disebut juga Teori Nebula. Teori Nebula pertama kali dikemukakan oleh Emanuel Swedenborg (1688-1772) tahun 1734 dan disempurnakan oleh Immanuel Kant (1724-1804) pada tahun 1775.

Teori serupa juga dikembangkan oleh Pierre Marquis de Laplace secara independen pada tahun 1796. Teori ini, yang lebih dikenal dengan Teori Nebula Kant-Laplace, menyebutkan bahwa pada tahap awal, Tata Surya masih berupa kabut raksasa. Kabut ini terbentuk dari debu, es, dan gas yang disebut nebula, dan unsur gas yang sebagian besar hidrogen. Gaya gravitasi yang dimilikinya menyebabkan kabut itu menyusut dan berputar dengan arah tertentu, suhu kabut memanas, dan akhirnya menjadi bintang raksasa (matahari). Matahari raksasa terus menyusut dan berputar semakin cepat, dan cincin-cincin gas dan es terlontar ke sekeliling matahari. Akibat gaya gravitasi, gas-gas tersebut memadat seiring dengan penurunan suhunya dan membentuk planet dalam dan planet luar.

Laplace berpendapat bahwa orbit berbentuk hampir melingkar dari planet-planet merupakan konsekuensi dari pembentukan mereka. Teori Kabut (Nebula) menceritakan kejadian tersebut dalam 3 (tiga ) tahap :

  1. Matahari dan planet-planet lainnya masih berbentuk gas, kabut yang begitu pekat dan besar.
  2. Kabut tersebut berputar dan berpilin dengan kuat, dimana pemadatan terjadi di pusat lingkaran yang kemudian membentuk matahari. Pada saat yang bersamaan materi lainpun terbentuk menjadi massa yang lebih kecil dari matahari yang disebut sebagai planet, bergerak mengelilingi matahari.
  3. Materi-materi tersebut tumbuh makin besar dan terus melakukan gerakan secara teratur mengelilingi matahari dalam satu orbit yang tetap dan membentuk Susunan Keluarga Matahari.

Kelebihan Teori Kabut/Teori Nebula:
Teori ini berhasil menjelaskan bahwa tata surya datar, orbit ellips planet mengelilingi matahari hampir datar.

Kelemahan teori kabut/Teori Nebula:

  • James Clerk Maxwell dan Sir James Jeans menunjukkan bahwa massa bahan dalam gelang-gelang tak cukup untuk menghasilkan tarikan gravitasi sehingga memadat menjadi planet.
  • F. R. Moulton pun menyatakan bahwa teori kabut tidak memenuhi syarat bahwa yang memiliki momentum sudut paling besar haruslah planet bukan matahari. Teori kabut menyebutkan bahwa matahari yang memiliki massa terbesar akan memiliki momentum sudut yang paling besar.

Berbagai Modifikasi Teori Nebula
Astronom Jerman C. von Weizsaeckar memperkenalkan hipotesis nebulanya pada tahun 1940-an. Dia berpendapat bahwa suatu lapisan materi bersifat gas pernah muncul dan keluar sampai jauh sekali dari garis khatulistiwa matahari di jaman purba. Sebagian besar lapisan ini terdiri dari unsur ringan hidrogen dan helium. Akhirnya, tekanan panas dan radiasi matahari menghilangkan sebagian besar hidrogen dan helium serta meninggalkan unsur-unsur yang lebih berat. Unsur-unsur yang lebih berat itu secara bertahap berkumpul dalam suatu deretan konsentris yang berbentuk seperti ginjal. Deretan massa ini menarik bahan-bahan lain yang terdapat di ruang angkasa dan berkembang menjadi planet.

C. Teori Planetesimal
Sekitar tahun 1900 seorang astronom yang bernama Forest Ray Moulton dan seorang ahli geologi yang bernama T.C. Chamberlin ( dari Universitas Chicago ), mengemukakan suatu teori baru yang mereka namakan hipotesis planetesimal. Planetesimal adalah benda padat kecil yang mengelilingi suatu inti yang bersifat gas. Menurut Moulton dan Chamberlin, sebuah bintang yang menembus ruang angkasa dengan cepat berada dekat sekali dengan matahari kita. Daya tarik yang makin meninggi antar akedua bintang itu menyebabkan bintang yang satu menaikkan pasang besar di bagian gas panas bintang yang lain. Pada saat pasang matahari yang disebabkan oleh tarikan bintang yang lewat menjadi bertambah besar, massa gas terlempar dari matahari dan mulai mengorbit. Beberapa diantaranya mengikuti bintang lain ketika bintang itu meluncur ke ruang angkasa, sedangkan yang lain tertahan oleh daya tarik matahri yang mulai bergerak mengelilingi benda alam itu. Pasang matahari menurun kembali bila bintang lain itu mulai mejauh. Massa gas yang terlempar dari matahari mapan dari suatu jalan yang teratur dari sekeliling matahari. Ketika massa gas menjadi dingin, gas itu berubah bentuknya menjadi cairan yang lama-kelamaan menjadi massa pada kecil. Pecahan-pecahan yang disebut planetesimal tarik-menarik dan akhirnya membentuk planet.

D. Teori Pasang Surut Gas
Teori ini dikemukakan oleh jeans dan Jeffreys, yakni bahwa sebuah bintang besar mendekati matahari dalam jarak pendek, sehingga menyebabkan terjadinya pasang surut pada tubuh matahari, saat matahari itu masih berada dalam keadaan gas. Terjadinya pasang surut air laut yang kita kenal di Bumi, ukuranya sangat kecil. Penyebabnya adalah kecilnya massa bulan dan jauhnya jarak bulan ke Bumi (60 kali radius orbit Bumi). Tetapi, jika sebuah bintang yang bermassa hampir sama besar dengan matahari mendekati matahari, maka akan terbentuk semacam gunung-gunung gelombang raksasa pada tubuh matahari, yang disebabkan oleh gaya tarik bintang tadi. Gunung-guung tersebut akan mencapai tinggi yang luar biasa dan membentuk semacam lidah pijar yang besar sekali, menjulur dari massa matahari tadi dan merentang kea rah bintang besar itu.

Dalam lidah yang panas ini terjadi perapatan gas-gas dan akhirnya kolom-kolom ini akan pecah, lalu berpisah menjadi benda-benda tersendiri, yaitu planet-planet. Bintang besar yang menyebabkan penarikan pada bagian-bagian tubuh matahari tadi, melanjutkan perjalanan di jagat raya, sehingga lambat laun akan hilang pengaruhnya terhadap-planet yang berbentuk tadi. Planet-planet itu akan berputar mengelilingi matahari dan mengalami proses pendinginan. Proses pendinginan ini berjalan dengan lambat pada planet-planet besar, seperti Yupiter dan Saturnus, sedangkan pada planet-planet kecil seperti Bumi kita, pendinginan berjalan relatif lebih cepat.

Sementara pendinginan berlangsung, planet-planet itu masih mengelilingi matahari pada orbit berbentuk elips, sehingga besar kemungkinan pada suatu ketika meraka akan mendekati matahari dalam jarak yang pendek. Akibat kekuatan penarikan matahari, maka akan terjadi pasang surut pada tubuh-tubuh planet yang baru lahir itu. Matahari akan menarik kolom-kolom materi dari planet-planet, sehingga lahirlah bulan-bulan (satelit-satelit) yang berputar mengelilingi planet-planet. peranan yang dipegang matahari dalam membentuk bulan-bulan ini pada prinsipnya sama dengan peranan bintang besar dalam membentuk planet-planet, seperti telah dibicarakan di atas.

E. Teori Bintang Kembar
Teori ini diberi nama teori bintang kembar karna Lyttleton beranggapan bahwa tata surya (matahari dan planet) terbentuk dari dua buah bintang, yang kemudian salah satunya hancur dan membentuk panet dan yang lainnya menjadi bintang ( matahari ) adpun alsan dari pendapat ini karna setelah penelitian terhadap tata surya lain ternya ada tata surya yang memiliki bintang kembar, oleh karna itulah Lyttleton beranggapan bahwa tata surya kita terbentuk dari proses meladaknya bintang kembar. Adapun raian dari teori tersebut adalah sebagai berikut :

    • Pada awalnya di tata surya kita ada dua buah bintang kembar yaitu matahri dan kembaranya. Entah karna sebab apa kemudian lama kelamaan kembaran dari matahari tersebut mengalami ledakan-ledakan kecil sehingga pada suatu ketika kemudian kembaran dari matahari tersebut benar-benar meledak menjadi serpihan-serpihan kecil dan debu-debu.
    • Salah Satu Matahari Hancur
    • Serpihan dan debu tersebut kemudian terperangkap oleh gaya grafitasi matahari, namun tidak tersedot masuk. Kemudian debu – debu yang terbentuk nberkumpul dan mempilin sehingga membentuk planet dan serpihan-serpihan batuan membentuk jalur asteroid yang memisahkan  planet dalam dan luar.

Klik di sini untuk pembahasan selanjutnya

Sumber : http://pelitha.blogspot.com/2012/04/ruang-lingkup-ipa.html, http://nuryandi-cakrawalailmupengetahuan.blogspot.com/2012/07/asal-mula-kehidupan-di-bumi.html#ixzz2Mxn6whB8, http://sharahsepingganiswr.blogspot.com/2012/03/lapisan-lapisan-bumi-beserta-fungsinya.html

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s