A.Jagat RayaJagat raya atau alam semesta (the universe) merupakan ruang tidak terbatas yang di dalamnya terdiri atas semua materi, termasuk tenaga danadiasi. Jagat raya tidak dapat diukur, dalam arti batas-batasnya tidak dapat diketahui dengan jelas. Jagat raya terdiri atas bermilyar-milyar galaksi, dan setiap galaksi terdiri atas bermilyar-milyar bintang. Benda-benda langit yang bertebaran di jagat raya sebenarnya masing-masing terikat pada suatu susunan atau kumpulan-kumpulan tertentu, dan benda-benda langit ini ada yang bisa terlihat secara langsung dengan mata telanjang maupun dengan teropong yang besar.

Gambar 1. Jagat Raya

Besar kecilnya ukuran benda-benda langit yang terlihat bisa disebabkan jarak antara benda-benda langit yang sangat jauh. Apabila langit dalam keadaan cerah, kita akan melihat bintang-bintang di langit yang jumlahnya sangat banyak. Disamping itu, kita akan melihat kenampakan seperti embun tipis yang membentang dari utara ke selatan.Benda-benda langit tersebut secara umum dibedakan menjadi tiga kelompok utama, yaitu sebagai berikut.1. Bintang, yaitu benda yang mengeluarkn cahayanya sendiri. Benda langit itu berupa bola gas pijar yang memancarkan sinar.2. Tata Surya, yaitu susunan benda langit sebagai satuan keluarga matahari. Matahari dikelilingi oleh benda-benda angkasa yang mempunyai lintasan tetap, benda itu dikenal dengan planet. 3. Nebula, yaitu benda langit sejenis gumpalan awan di jagat raya.

B.Teori Pembentukan Jagat RayaRahasia tentang bagaimana terbentuknya asal mula jagat raya, kini telah melahirkan berbagai asumsi dan teori yang dikemukakan oleh para ahli, antara lain.a) Teori Ledakan Besar (The Big Bang Theory)Teori ini menjelaskan bahwa awal dari jagat raya adalah suatu massa yang sangat besar dengan berat jenis yang besar pula. Kemudian, massa tersebut mengalami ledakan yang sangat dahsyat karena adanya reaksi pada inti massa. Ketika terjadi ledakan besar, bagian-bagian dari massa berserakan dan terpental menjauhi pusat dari ledakan. Setelah miliaran tahun, bagian-bagian yang terpental tersebut membentuk kelompok yang kini dikenal dengan galaski dalam sistem tata surya.

Gambar 2. Teori Ledakan Besar

b) Teori Mengembang dan Memampat (The Oscillating Theory)Teori ini menjelaskan bahwa jagat raya terbentuk karena adanya suatu siklus materi yag diawali dengan massa ekspansi akibat reaksi inti hydrogen. Pada tahap ini terbentuklah galaksi-galaksi. Tahap ini berlangsung selama 30 miliar tahun. Selanjutnya, galaksi-galaksi dan bintang yang telah terbentuk akan meredup lalu memampat didahului dengan keluarnya pancaran panas yang sangat tinggi. Setelah tahap ini selesai, kembali ke tahap mengembang dan akhirnya memampat lagi.

Gambar 3. Teori Osilasic) Teori Keadaan Tetap (Steady State Theory)Teori ini mengemukakan bahwa materi baru (hidrogen) diciptakan setiap saat untuk mengisi ruang kosong yang timbul dari pengembangan jagad raya. Dalam kasus ini jagad raya akan tetap selalu tampak sama.

Gambar 4. Perbandingan Teori Evolusi dan Keadaan Tetap

C.Perspektif mengenai Tata SuryaPada penjelasan sebelumnya, kita mengetahui bahwa tata surya adalah susunan benda langit sebagai satuan keluarga matahari. Matahari dikelilingi oleh benda-benda angkasa yang mempunyai lintasan tetap, benda itu dikenal dengan planet. Adapun teori yang berkaitan dengan tata surya, antara lain.a) Teori GeosentrisTeori ini mengemukakan bahwa bumi sebagai tempat manusia adalah pusat dari jagat raya. Sedangkan matahari, bulan, planet lain dan bintang bergerak mengelilingi bumi. Pencetus teori ini adalah Aristoteles dan Ptolomeus.b) Teori HeliosentrisTeori ini menyatakan bahwa matahari adalah pusat jagat raya. Teori ini menentang teori Geosentris. Pencetus teori Heliosentris adalah Nicolaus Copernicus dan Galileo Galilei. Gambar 5. Teori Geosentris (kiri) dan HeliosentrisKet: Bumi (warna biru) & Matahari (warna kuning)

Namun, pada kenyataannya matahari bukanlah pusat dari jagad raya, melainkan pusat tata surya. Tidak semua benda langit bergerak mengelilingi matahari.

D.Teori Pembentukan Tata SuryaSetelah bermunculan teori tentang pembentukan jagat raya, para ilmuwan tidak berhenti melakukan eksperimen atau asumsi untuk pembuktian teori yang ada. Tata surya adalah bagian dari jagat raya, dan kini telah melahirkan teori tentang pembentukan tata surya, antara lain.a) Teori NebulaTeori Nebula pertama kali dikemukakan seorang filsuf Jerman bernama Imanuel Kant. Menurutnya, tata surya berasal dari nebula yaitu gas atau kabut tipis yang sangat luas dan bersuhu tinggi yang berputar sangat lambat. Perputaran yang lambat itu menyebabkan terbentuknya konsentrasi materi yang mempunyai berat jenis tinggi yang disebut inti massa di beberapa tempat yang berbeda. Inti massa yang terbesar terbentuk di tengah, sedangkan yang kecil terbentuk di sekitarnya. Karena terjadi proses pendinginan, inti-inti massa yang lebih kecil berubah menjadi planet-planet, sedangkan yang paling besar masih tetap dalam keadaan pijar dan bersuhu tinggi yang disebut matahari.

Gambar 6. Teori Nebula Teori nebula lainnya dikemukakan oleh Pierre Simon Laplace. Menurut Laplace, tata surya berasal dari bola gas yang bersuhu tinggi dan berputar sangat cepat. Karena perputaran yang sangat cepat, sehingga terlepaslah bagian-bagian dari bola gas tersebut dalam ukuran dan jangka waktu yang berbeda-beda. Bagian-bagian yang terlepas itu berputar dan akhirnya mendingin membentuk planet-planet, sedangkan bola gas asal dinamakan matahari.

b) Teori PlanetesimalHipotesis planetisimal dikemukakan oleh Thomas C. Chamberlin dan Forest R. Moulton, astronom Amerika. Hipotesis planetisimal mengatakan bahwa matahari telah ada sebelumnya sebagai salah satu dari bintang-bintang yang ada. Pada suatu masa, ada sebuah bintang berpapasan pada jarak yang tidak terlalu jauh. Akibatnya terjadilah pasang naik pada permukaan matahari maupun bintang itu. Sebagian massa matahari tertarik ke arah bintang. Pada waktu bintang itu menjauh, sebagian massa matahari jatuh kembali ke permukaan matahari dan sebagian lainnya terhambur ke ruang angkasa sekitar matahari. Hal inilah yang dinamakan planetisimal yang kemudian menjadi planet-planet dan benda angkasa lainnya dan beredar pada orbit masing-masing.

Gambar 7. Teori Planetesimal

c) Teori Pasang Surut BintangHipotesis pasang surut bintang pertama kali dikemukakan oleh James Jeans pada tahun 1917. Astronom Inggris Sir James Jeans dan Harold Jeffreys, mengemukakan pendapat bahwa tata surya, pada awalnya hanya matahari saja tanpa mempunyai anggota. Planet-planet dan anggota lainnya terbentuk karena adanya bagian dari matahari yang tertarik dan terlepas oleh pengaruh gravitasi bintang yang melintas ke dekat matahari. Bagian yang terlepas itu berbentuk seperti cerutu panjang (bagian tengah besar dan kedua ujungnya mengecil) yang terus berputar mengelilingi matahari, sehingga lama kelamaan mendingin membentuk bulatan-bulatan yang disebut planet.

Gambar 8. Teori Pasang Surut

d) Teori Ledakan Bintang/ Bintang Kembar bintang kembar awalnya dikemukakan oleh Fred Hoyle (1915-2001) pada tahun 1956. Hipotesis mengemukakan bahwa dahulunya Tata Surya berupa dua bintang yang hampir sama ukurannya dan berdekatan yang salah satunya meledak meninggalkan serpihan-serpihan kecil. Serpihan itu terperangkap oleh gravitasi bintang yang tidak meledak dan mulai mengelilinginya. Teori bintang kembar juga dikemukakan astronom Inggris bernama Lyttleton. Teori ini menyatakan bahwa pada awalnya matahari merupakan bintang kembar yang satu dengan lainnya saling mengelilingi, pada suatu masa melintas bintang lainnya dan menabrak salah satu bintang kembar itu dan menghancurkannya menjadi bagian-bagian kecil yang terus berputar dan mendingin menjadi planet-planet yang mengelilingi bintang yang tidak hancur, yaitu matahari.

Gambar 9. Teori Ledakan Bintang

e) Teori Vortex Teori Vortek dikemukakan oleh Karl Von Weiszacker. Teori ini menyatakan bahwa massa kabut (nebula) terdiri atas vorteks (pusaran) yang merupakan sifat gerakan gas. Gerakan gas dalam nebula menyebabkan pola sel-sel yang bergolak (turbulen). Pada batas antar sel turbulen, terjadi tumbukan antarpartikel yang kemudian membesar dan menjadi planet

Gambar 10. Teori Vortex

f) Teori Awan Debu (Protoplanet)Weizsaecker dan Kuiper, berpendapat bahwa tata surya berasal dari awan yang sangat luas yang terdiri atas debu dan gas (hidrogen dan helium). Ketidakteraturan dalam awan tersebut menyebabkan terjadinya penyusutan karena gaya tarik menarik dan gerakan berputar yang sangat cepat dan teratur, sehingga terbentuklah piringan seperti cakram. Inti cakram yang menggelembung menjadi matahari, sedangkan bagian pinggirnya berubah menjadi planet-planet. Ahli astronomi lainnya yang mengemukakan teori awan debu antara lain, F.L Whippel dari Amerika Serikat dan Hannes Alven dari Swedia. Menurutnya, tata surya berawal dari matahari yang berputar dengan cepat dengan piringan gas di sekelingnya yang kemudian membentuk planet-planet yang beredar mengelilingi matahari.

Gambar 11. Teori Awan Debu

E. BumiBumi adalah planet terdekat ketiga matahari. Jarak rata-rata Bumi dengan Matahari adalah 150 juta km. Diameter bumi adalah 12.760 km. Periode rotasinya adalah 24 jam, sedangkan periode revolusinya 365,25 hari. Bumi terdiri dari tiga bagian: udara, air, dan bagian padat (atmosfer, hidrosfer, dan litosfer). Udara yang mengelilingi Bumi terdiri dari 78% nitrogen, 21% oksigen, dan 1% gas-gas lain. Air di Bumi hampir 96% tersusun dari hidrogen dan oksigen. Bagian gunung berapi, batuan endapan, dan batuan metamorfik serta tanah. Bumi memiliki 1 buah satelit yakni bulan. Pada struktur perlapisannya dibagi menjadi tiga tahap, antara lain.a) Tahap pertama adalah tahap pada saat bumi merupakan planet yang homogen atau belum terjadi diferensiasi dan zonafikasi.b) Tahap kedua adalah proses diferensiasi, yaitu material besi yang lebih berat tenggelam menuju pusat bumi dan material yang lebih ringan bergerak ke permukaan c) Tahap ketiga adalah proses zonafikasi, tahap dimana bumi terbagi menjadi beberapa zona atau lapisan, yaitu inti besi yang padat, inti besi cair, mantel bagian bawah, zona transisi, astenosfer yang cair dan litosfer yang terdiri atas kerak benua dan kerak samuderaAdapun struktur lapisan bumi yang dibagi menjadi tiga bagian, yakni kerak bumi (crust), selimut atau selubung (mantle), dan inti bumi (core). Kerak bumi adalah bagian terluar dari kulit bumi. Ketebalan kerak bumi di berbagai tempat tidak sama. Kerak bumi ini dibedakan menjadi dua jenis, yakni kerak benua dan kerak samudra. Dimana kerak benua yang merupakan daratan dan kerak samudra yang tertutupi oleh perairan. Bahan utama pembentuk kerak bumi adalah batu granit dan basalt. Selimut bumi adalah lapisan antara kerak dan inti bumi. Lapisan ini terdiri atas lapisan bersifat cair dan padat. Lapisan mantel yang bersifat cari disebut astenosfer, lapisan yang berdekatan dengan kerak bumi. Sekitar 80% volume bumi merupakan lapisan mantel. Lapisan terdalam adalah inti bumi, terletak di bagian tengah/ pusat bumi dengan ketebalan sekitar 3.500 km. Pada inti bumi bagian luar terdapat bagian cari, sedangkan sebagian besar inti bumi bagian dalam berbentuk padat. Kandungan lapisan ini didominasi oleh besi dan nikel. Inti bumi sangatlah panas dengan temperature diperkirakan mencapai 3.000oC - 5.000oC.

Gambar 12. Struktur Lapisan Bumi

F.Teori Pembentukan Permukaan BumiPengetahuan terhadap bumi memberikan gambaran bahwa bumi pernah melewati fase cair pijar, di mana bagian terluar mengalami pengkristalan menjadi kulit bumi dan sewaktu-waktu mengalami retak, sehingga magma dapat menerobos ke permukaan. Teori perkembangan muka bumi antara lain dikemukakan oleh beberapa ahli, sebagai berikut:

a) Teori Kontraksi (Descartes, 1596 1650)Ia menyatakan bahwa bumi semakin lama semakin susut dan mengerut disebabkan terjadinya proses pendinginan sehingga di bagian permukaannya terbentuk relief berupa gunung, lembah, dan dataran. Teori Kontraksi didukung pula oleh James Dana (1847) dan Elie de Baumant (1852). Keduanya berpendapat bahwa bumi mengalami pengerutan karena terjadi proses pendinginan pada bagian dalam bumi yang mengakibatkan bagian permukaan bumi mengerut membentuk pegunungan dan lembah-lembah.

b) Teori Pergeseran Benua (Alfred Lothar Wegener, 1880 1930)Pada zaman dahulu, mula-mula hanya ada satu benua yang disebut dengan Benua Pangea, serta sebuah samudera bernama Tethys. Benua tersebut kemudian bergeser secara perlahan ke arah ekuator dan barat mencapai posisi seperti sekarang.

c) Teori Laurasia-Gondwana (Edward Zuess, 1884)Teori ini menyatakan bahwa pada awalnya bumi terdiri atas dua benua yang sangat besar, yaitu Laurasia di sekitar kutub utara dan Gondwana di sekitar kutub selatan bumi. Kedua benua tersebut kemudian bergerak perlahan ke arah equator bumi sehingga pada akhirnya terpecah-pecah menjadi benua-benua yang lebih kecil. Laurasia terpecah menjadi Asia, Eropa, dan Amerika Utara, sedangkan Gondwana terpecah menjadi Afrika, Australia, dan Amerika Selatan.

d) Teori Konveksi (Holmes, 1923)Bahwa di dalam bumi yang masih dalam keadaan panas dan berpijar terjadi arus konveksi ke arah lapisan kulit bumi yang berada di atasnya. Ketika arus konveksi yang membawa materi berupa lava sampai ke permukaan bumi di mid oceanic ridge (punggung tengah samudra), lava tersebut akan membeku membentuk lapisan kulit bumi yang baru sehingga menggeser dan menggantikan kulit bumi yang lebih tua.

e) Teori Pergesaran Dasar Laut (Robert Dietz)Teori pergeseran samudera merupakan hasil pengembangan dari teori konveksi. Penelitian topografi dasar laut menemukan bukti-bukti tentang terjadinya pergeseran dasar laut dari arah punggung dasar ke kedua sisinya.

f) Teori Lempeng Tektonik (Mc. Kenzie dan Robert Parker, 1968)Merupakan penyempurnaan dari teori-teori sebelumnya (teori kontraksi, teori Laurasia-Gondwana, teori Apungan Benua, teori arus konveksi, dan teori pergeseran dasar samudera.Teori menyatakan bahwa kerak bumi dan litosfer yang mengapung di atas lapisan astenosfer dianggap satu lempeng yang saling berhubungan. Aliran arus konveksi yang keluar dari punggung laut menyebar ke kedua sisinya, sedangkan bagian lainnya akan masuk kembali ke dalam dan bercampur dengan materi di lapisan itu.Daerah tempat masuknya materi tersebut merupakan patahan yang di tandai dengan adanya palung laut dan pulau vulkanis

Tugas GeokimiaRingkasan Bumi dan Alam Semesta

Oleh:Muhammad Fajri Mubarak125090700111025

JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS BRAWIJAYAMALANG

September 2014