Materi ini ditulis bersama dengan Dra. Etty Jaskarti, M.Pd.
Sistem Tata Surya merupakan kumpulan benda langit yang terdiri atas Matahari, planet, planet kerdil, asteroid, komet, serta meteoroid, yang semuanya mengitari Matahari akibat gaya gravitasi.
Gambar 1. Perbandingan jarak dari Matahari dan ukuran planet di Tata Surya. (NASA/JPL)
Matahari merupakan pusat Tata Surya. Bumi yang hanyalah satu dari anggota Tata Surya. Pun Matahari hanya satu dari jutaan bintang yang ada di Galaksi.
Sebagai bintang, Matahari sama saja dengan bintang-bintang lain. Karena jauh lebih dekat ke Bumi dibandingkan bintang-bintang lain, Matahari tampak seperti piringan cahaya besar. Bintang-bintang lain sangat jauh dari Bumi sehingga hanya tampak sebagai titik-titik cahaya.
Semua anggota Tata Surya beredar mengitari Matahari, atau berevolusi, dalam lintasan elips. Akibatnya, anggota Tata Surya pada suatu waktu berada pada titik terdekat dan pada waktu lain berada pada titik terjauh dari Matahari. Titik terdekat dengan Matahari disebut perihelion, sedangkan titik terjauhnya disebut aphelion. Laju revolusi anggota Tata Surya tidak tetap. Di dekat dekat perihelion, kelajuannya lebih besar dibandingkan dengan di dekat aphelion. Bentuk orbit, laju revolusi, serta hubungan antara ukuran orbit dan kala revolusi dirangkum dalam Hukum Kepler.
Sampai saat ini, dikenal delapan planet yang mengelilingi Matahari, yaitu Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Planet-planet tersebut tidak memancarkan cahaya sendiri, tetapi memantulkan cahaya Matahari. Kata planet berasal dari bahasa Yunani, yaitu planetei, yang artinya pengembara. Namanya demikian karena kedudukan planet terhadap bintang-bintang pada bola langit tidak tetap. Selain mengitari Matahari, planet juga berotasi pada sumbunya. Periode revolusi dan rotasi setiap planet dapat dilihat dalam tabel di bawah.
Tabel 1. Delapan planet yang mengelilingi Matahari.
planet kala rotasi
(jam)kala revolusi
(hari)rerata jarak
ke Matahari
(juta km)Merkurius 58,6 88 57,9 Venus 243 224,7 108,23 Bumi 23,9 365,25 150 Mars 24,6 687 228 Jupiter 9,8 11,9 778 Saturnus 10,2 29,5 1.427 Uranus 10,8 84 2.870 Neptunus 15,6 164,8 4.497
The Source
Matahari merupakan bintang terdekat dari Bumi. Jarak rata-rata Bumi dari Matahari yaitu 149.600.000 km. Jarak ini dijadikan rujukan satu satuan astronomi (SA: Satuan Astronomi atau AU: Astronomical Unit).
Matahari merupakan pusat gerak anggota Tata Surya. Gaya gravitasi Matahari menjadikan semua planet beredar mengitari Matahari, dan demikian juga benda-benda lainnya, seperti asteroid dan komet. Matahari sendiri berotasi dengan arah sesuai arah rotasi sebagian besar planet dan satelit.
Gambar 2. Foto Matahari. Nampak letupan plasma Matahari, yang cukup besar dibandingkan jari-jari Matahari. (NASA/ESA)
Periode rotasi ekuator Matahari yaitu sekitar 34 hari, sedangkan rotasi kutubnya butuh waktu sekitar 27 hari. Perbedaan itu disebabkan wujud gas Matahari. (Sebenarnya, materi di Matahari berwujud plasma, bukan gas. Meskipun demikian dalam banyak kasus, dapat dianggap materi di Matahari berwujud gas.) Matahari bukanlah bintang yang besar. Letaknya yang lebih dekat dari Bumi dibandingkan bintang-bintang lainnya menjadikan Matahari tampak seperti bola besar bercahaya, sedangkan bintang-bintang lainnya tampak seperti titik bercahaya.
Gambar 3. Foto permukaan Matahari, diambil menggunakan wahana Hinode. (JAXA/NASA)
Panas dan cahaya Matahari berasal dari reaksi fusi, yaitu penggabungan inti hidrogen menjadi helium pada suhu dan tekanan yang sangat tinggi. Suhu di pusat Matahari sekitar 14.000.000°C. Panas ini merambat dari dalam ke luar bola Matahari. Suhu di permukaan Matahari sekitar 6.000°C. Panas inilah yang dipancarkan ke ruang angkasa hingga akhirnya mencapai permukaan Bumi.
The Bold
Merkurius berdiameter 4.878 km dan merupakan planet terdekat dari Matahari. Jarak rata-rata Merkurius-Matahari yaitu 57,9 juta km. Karena ukuran dan kedekatannya dengan Matahari, planet ini sulit diamati dari Bumi jika tanpa teleskop. Merkurius dapat diamati sebagai titik terang di dekat cakrawala timur sebelum Matahari terbit atau di dekat cakrawala barat sesudah Matahari terbenam. Laju revolusinya mencapai 48 km/s dan kala revolusinya 88 hari Bumi.
Gambar 4. Foto Merkurius. Nampak banyak kawah tumbukan. (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington)
Meskipun Merkurius memiliki permukaan yang mirip Bulan, namun struktur dalamnya lebih menyerupai Bumi. Diperkirakan bahwa Merkurius sebagian besar juga terdiri atas besi dan unsur-unsur berat seperti di Bumi. Keadaan cuaca di Merkurius sangat kering dan panas pada bagian siang, serta hampir tanpa udara. Intensitas sinar Matahari di permukaannya tujuh kali lebih kuat dibandingkan di permukaan Bumi. Atmosfer Merkurius sangat tipis dan tidak menyerap banyak sinar Matahari. Dampaknya yaitu suhu siang hari di Merkurius mencapai 427°C, sedangkan suhu malam hari mencapai -173°C. Tipisnya atmosfer Merkurius juga menyebabkan langit Merkurius gelap sehingga mungkin bintang-bintang terlihat di siang hari.
Gambar 5. Caloris Basin, satu daerah di permukaan Merkurius, dipotret menggunakan wahana Mariner 10. (NASA)
Worldly Hell
Venus dikenal sebagai kembaran Bumi karena ukuran keduanya hampir sama. Diameter Venus 12.100 km, atau 644 km lebih kecil dari diameter Bumi. Jarak terdekat Venus dari Bumi yaitu 41,4 juta km, lebih dekat dari jarak terdekat Mars dari Bumi (55,7 juta km). Jarak Venus-Matahari sekitar 108 juta km. Venus mengitari Matahari dalam 225 hari. Dilihat dari Bumi, Venus merupakan benda langit paling terang setelah Matahari dan Bulan. Kala rotasi Venus sangat lama, yaitu 243 hari. Tidak seperti Bumi dan planet lain yang arah rotasinya sama dengan arah revolusinya, arah rotasi Venus berlawanan dengan arah revolusinya (retrograde).
Gambar 6. Permukaan Venus, dipotret dalam sinar radio dan ditampilkan dalam warna sintetik. (NASA)
Para geolog mengalami kesulitan mempelajari permukaan Venus karena terhalang awan tebal. Dengan radar pada wahana ruang angkasa Venera, Pioneer, dan Magellan, informasi tentang permukaan Venus dapat diperoleh. Permukaan Venus sangat kering dan panas. Tidak ada zat cair pada permukaan Venus akibat tingginya temperatur, yang menyebabkan semua cairan menguap.
Gambar 7. Venus dalam sinar tampak. Permukaannya tidak terlihat karena sinar tampak tidak dapat menembus atmosfernya yang kedap. (NASA/Ricardo Nunes)
Atmosfer Venus lebih tebal dari atmosfer planet kebumian lain. Penyusun utama atmosfernya adalah karbondioksida serta sejumlah kecil nitrogen dan uap air. Tekanan atmosfer Venus diperkirakan mencapai 90 kali tekanan atmosfer Bumi. Temperatur lapisan paling atas Venus sekitar 13°C, namun temperatur permukaannya 462°C, lebih panas dibandingkan permukaan planet lainnya. Tingginya suhu permukaan Venus merupakan akibat efek rumah kaca. Energi sinar Matahari masuk dan ditahan oleh molekul-molekul udara di Venus; awan tebal dan atmosfer Venus menjadi "penjebak" energi sinar Matahari.
Home Sweet Home
Bumi merupakan planet tempat manusia hidup, satu-satunya planet yang diketahui memiliki kehidupan sampai saat ini. Bumi merupakan planet kelima terbesar, dengan diameter kira-kira 13.000 km (lima kali diameter Pluto, yang merupakan planet kerdil, dan 1/11 kali planet Jupiter, yang merupakan planet terbesar). Bumi berada pada jarak kira-kira 150 juta km dari Matahari. Jarak ini disebut satu satuan astronomi (SA). Suhu rata-rata permukaan Bumi 14°C. Hanya planet Bumi yang atmosfernya memiliki cukup oksigen untuk mendukung kehidupan.
Gambar 8. Foto Bumi. (NASA)
Bumi mengitari Matahari dalam waktu 365 hari, 6 jam, 9 menit, 10 detik dan menempuh jarak 958 juta kilometer. Waktu yang diperlukan Bumi untuk sekali berevolusi disebut satu tahun Bumi. Pada orbitnya, Bumi bergerak dengan kelajuan rata-rata 107,2 km/jam. Kala rotasi Bumi yaitu 23 jam, 56 menit, dan 4 detik, yang disebut sebagai satu hari Bumi.
Gambar 9. Perbandingan ukuran Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars. (NASA)
The Barren
Mars merupakan satu-satunya planet yang permukaannya dapat dilihat dengan jelas menggunakan teleskop di permukaan Bumi. Mars berwarna kemerahan karena tanahnya banyak mengandung oksida besi. Jarak rata-rata Mars-Matahari yaitu 227,9 juta km. Diameter Mars diperkirakan 6.796 km, sedikit lebih dari setengah diameter Bumi. Kala revolusi Mars 687 hari dan kala rotasinya 24 jam 37 menit, sedikit lebih lama dari periode rotasi Bumi.
Gambar 10. Foto Mars. Nampak permukaan, awan, dan kutub Mars. (NASA/JPL)
Bentang alam permukaan Mars mirip dengan Bumi, dengan gunung, ngarai, gurun, dan es di kedua kutubnya, walaupun tumbuhan dan binatang tidak dapat hidup di Mars. Suhu permukaan Mars jarang lebih dari 0°C. Diperkirakan jutaan tahun yang lalu, Mars memiliki air berwujud cair dalam jumlah besar, namun saat ini, dipastikan tidak ada lagi aliran air di permukaan Mars.
Gambar 11. Kawah Victoria, Cape Verde, satu daerah di Mars, dipotret menggunakan wahana pendarat Opportunity. (NASA/JPL/Cornell University)
Atmosfer Mars lebih tipis dari atmosfer Bumi. Atmosfer Mars sebagian besar terdiri atas karbondioksida, dengan sejumlah kecil nitrogen, argon, oksigen, karbonmonoksida, neon, kripton, dan xenon. Atmosfer Mars juga mengandung uap air dalam jumlah yang sangat sedikit. Tekanan atmosfer Mars sangat kecil, kurang dari 1/100 tekanan atmosfer Bumi. Suhu permukaan Mars lebih rendah dari suhu permukaan Bumi karena Mars lebih jauh dari Matahari. Di dekat khatulistiwa, suhunya dapat setinggi 25°C, tetapi di kutub suhunya dapat serendah -123 °C.
Big Guy
Jupiter merupakan planet terbesar di Tata Surya. Diameternya mencapai 142.984 km, lebih dari 11 kali diameter Bumi. Jarak Jupiter-Matahari sekitar 778,3 juta km. Jupiter merupakan bola besar gas dan cairan, dengan sedikit padatan. Permukaannya berupa awan kemerahan, membentuk barisan mengikuti garis lintang. Kala revolusi Jupiter 4.333 hari, atau hampir 12 tahun. Jupiter berotasi dengan periode 9 jam 55 menit, paling cepat di antara planet di Tata Surya. Atmosfer Jupiter terdiri atas 86% hidrogen, 14% helium, dan gas organik seperti metana dan amonia.
Gambar 12. Foto Jupiter. Di kiri bawah, nampak bayangan Eropa, salah satu satelit Jupiter. Bintik Merah, sistem badai Jupiter, terlihat di kanan. (NASA/JPL/University of Arizona)
Suhu awan teratas Jupiter diperkirakan -140°C, dan suhu mencapai 21°C pada lapisan yang tekanan atmosfernya sepuluh kali tekanan atmosfer Bumi. Suhu pusat Jupiter bahkan jauh lebih tinggi dari suhu permukaan Matahari, yakni mencapai 24.000°C.
Gambar 13. Bintik Merah, sistem badai di Jupiter, dipotret menggunakan wahana Voyager 1. (NASA)
Primadona
Saturnus merupakan planet terbesar sesudah Jupiter. Jarak Saturnus-Matahari sekitar 1.429,4 juta km. Ciri khas Saturnus yaitu cincin di sekelilingnya. Cincin ini merupakan kumpulan partikel es. Planet lain yang juga memiliki cincin yaitu Jupiter, Uranus, dan Neptunus, walaupun tidak secerah cincin Saturnus.
Gambar 14. Foto Saturnus, dipotret dengan wahana Cassini. (NASA/JPL/STScI)
Cincin Saturnus terbagi menjadi tiga lapisan. Lebar lapisan terluar sekitar 16.990 km. Antara cincin luar dan cincin tengah terdapat ruang kosong yang lebarnya sekitar 5.000 km. Cincin dalam berjarak sekitar 11.265 km dari permukaan Saturnus. Cincin Saturnus pertama kali ditemukan oleh astronom Italia, Galileo Galilei, pada awal tahun 1600. Dengan teleskop kecilnya, Galileo mengira cincin tersebut satelit. Baru tahun 1656 menggunakan teleskop yang lebih besar, Christian Huygens dapat melihat dengan lebih jelas struktur cincin Saturnus. Dihipotesiskan awalnya cincin Saturnus merupakan kumpulan satelit yang kemudian pecah. Pecahannya menyebar mengelilingi Saturnus sehingga dari jauh tampak seperti cincin melingkar.
Gambar 15. Daerah terang pada foto merupakan badai yang menyapu Saturnus. (NASA/JPL/STScI)
Diameter Saturnus sekitar 120.540 km, hampir sepuluh kali diameter Bumi. Saturnus dapat dilihat dari Bumi dengan mata telanjang, walaupun cincinnya tidak akan terlihat. Kala revolusi Saturnus 29,5 tahun dan kala rotasinya 10 jam 39 menit. Suhu awan teratas Saturnus diperkirakan -178°C.
Modestly Dull
Uranus merupakan planet terjauh yang masih dapat dilihat dari Bumi tanpa teleskop, walaupun sangat redup. Letaknya sedemikian jauh dari Bumi sehingga intensitas sinar Matahari yang dipantulkan ke Bumi sangat kecil. Jarak rata-rata Uranus-Matahari yaitu 2.875 juta km. Cahaya memerlukan waktu 2 jam 40 menit untuk menempuh jarak sejauh ini. Diameter Uranus 51.118 km, lebih dari empat kali diameter Bumi. Atmosfer atasnya berupa awan metana hijau-biru.
Gambar 16. Foto Uranus. Titik terang di kanan adalah Ariel, salah satu satelit Uranus; bayangannya nampak di lapisan awan Uranus. (NASA/STScI)
Kala revolusi Uranus lebih dari 84 tahun, sedangkan kala rotasinya 17 jam 14 menit. Awan atau atmosfer Uranus berotasi lebih cepat dari rata-rata rotasi keseluruhan massa Uranus. Sumbu rotasi Uranus sangat miring sehingga seolah-olah Uranus menggelinding pada lintasan orbitnya.
Gambar 17. Cincin dan awan Uranus terlihat jelas, dipotret menggunakan teleskop Hubble. (NASA/ESA/M. Showalter)
Atmosfer Uranus tersusun oleh 83% hidrogen, 15% helium, 2% metana, sejumlah kecil etana, dan gas-gas lain. Tekanan atmosfer di Uranus diperkirakan 1,3 kali tekanan atmosfer Bumi. Suhu atmosfer Uranus sekitar -214°C. Makin ke dalam, suhu naik dengan cepat dan diperkirakan mencapai 7.000°C di intinya.
The Violent
Meskipun berdiameter sekitar 49.100 km, hampir empat kali diameter Bumi, Neptunus tidak dapat lagi dilihat dari Bumi tanpa teleskop. Jarak Neptunus-Matahari 4.504,3 juta km, sekitar 30 kali jarak Bumi-Matahari.
Gambar 18. Foto Neptunus. Nampak Bintik Gelap, sistem badai di Neptunus. Atmosfer Neptunus termasuk yang paling aktif di Tata Surya. (NASA)
Kala revolusi Neptunus 165 tahun. Neptunus berotasi dengan periode 16 Jam 7 menit. Laju rotasi awan Neptunus mencapai 1.100 km/jam.
Gambar 19. Beberapa sistem badai di Neptunus, dipotret menggunakan wahana Voyager 2. (NASA/Tim Voyager 2)
Neptunus terdiri atas hidrogen, helium, air dan silikat. Silikat merupakan mineral penyusun kerak Bumi, meskipun permukaan Neptunus tidak padat seperti Bumi. Awan tebal selalu menyelimuti permukaan Neptunus.
Membership Criteria
Planet di Tata Surya dapat diklasifikasikan menjadi kelompok berikut.
- Planet Dalam dan Planet Luar. Planet dalam berada di sebelah dalam sabuk asteroid dan planet luar berada di sebelah luarnya. Yang termasuk planet dalam yaitu Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars, sedangkan yang termasuk planet luar yaitu Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus.
- Planet Terestrial (Kebumian) dan Planet Jovian (Raksasa Gas). Kelompok planet terestrial meliputi Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars, yang semuanya memiliki permukaan padat. Planet Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus termasuk kelompok planet raksasa, yang semuanya diselubungi gas tebal.
- Planet Inferior dan Planet Superior. Acuan pembagian ini yaitu Bumi. Yang termasuk planet inferior yakni Merkurius dan Venus, sedangkan planet superior yaitu Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Digunakan istilah "inferior" dan "superior" untuk merujuk pada jaraknya dari Matahari dilihat dari permukaan Bumi. Pada bola langit, planet inferior tidak akan jauh dari Matahari, sementara planet superior dapat sangat jauh dari Matahari.
- Konjungsi dan Oposisi. Pembagian ini hanya untuk menunjukkan posisi. Ketika Merkurius atau Venus berada di antara Bumi dan Matahari, posisinya disebut "konjungsi bawah". Ketika keduanya berada di belakang Matahari dan tidak terlihat dari Bumi, posisinya disebut "konjungsi atas". Untuk planet superior ketika mereka terletak di belakang Matahari (tidak terlihat dari Bumi), posisinya disebut "konjungsi", sedangkan ketika berada di belakang Bumi, atau Bumi terletak di antara planet dan Matahari, maka posisinya disebut "oposisi".
Gambar 20. Kemungkinan posisi planet inferior dan superior terhadap Bumi. Planet inferior tidak akan pernah berada dalam posisi oposisi; Bumi tidak mungkin berada di antara Matahari dan planet inferior.
Bacaan
Foster, Bob (1999), Terpadu Fisika, Jakarta, Erlangga
Kamajaya (2004), Pintar Fisika, Jakarta, Ganesha
Kanginan, Marthen (1999), Seribu Pena Fisika, Jakarta, Erlangga
Malasan, Hakim L. (2002), Sistem Tata Surya, Bandung, ITB
R., Taufik Ramlan (2003), Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa, Bandung, FPMIPA-UPI
Ruwanto, Bambang (2004), Asas-asas Fisika, Yogyakarta, Yudhistira
S., Amsor (2003), Tata Surya, Bandung, FPMIPA-UPI
Williams, David R., penyuntingan terakhir 6 Januari 2005, Planetary Fact Sheets, NASA Goddard Space Flight Center, http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/planetfact.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar