Materi Astronomi

download Materi Astronomi

of 21

  • date post

    17-Jul-2016
  • Category

    Documents

  • view

    116
  • download

    15

Embed Size (px)

Transcript of Materi Astronomi

MATERI "Astronomi"

WAKTU Setiap hari kita selalu memperhatikan waktu. Minimal pasti kita melihat jam atau tanggal di kalender. Waktu memiliki satuan yang sangat bervariasi, dari detik, menit, jam, hari, minggu, bulan, tahun sampai abad. Bahkan beberapa daerah memiliki kalendernya masing-maing, ada yang berdasarkan bulan maupun berdasarkan matahari. Lalu bagaimana sebenarnya standar waktu yang universal itu? Apa acuannya menentukan lamanya satu hari atau satu detik? Mengapa ada yang disebut tahun kabisat? Apa bedanya kalender Hijriah dengan kalender Masehi? Waktu macam apa yang dipakai oleh para ilmuwan? Diharapkan semua pertanyaan ini dapat dijawab pada artikel-artikel berikut ini. Lagipula salah satu silabus olimpiade astronomi meliputi hal-hal tersebut di atas.

ACUAN WAKTU UNIVERSAL (UNIVERSAL TIME)Bagaimanakah orang mendefinisikan satu hari? Dasar definisi satu hari pada awal mulanya selalu berdasarkan rotasi bumi. Rotasi ini yang menyebabkan benda langit terlihat bergerak di langit, terbit di timur dan terbenam di barat. Definisi satu hari adalah waktu yang diperlukan oleh matahari untuk berada di titik tertinggi di langit (kulminasi atas) kemudian kembali lagi ke titik tertingginya. Waktu tempuh matahari ini disebit Solar Day/Solar Time. Orang membagi waktu satu hari ini menjadi 24 jam, dan 1 jamnya dibagi menjadi 60 menit serta 1 menitnya dibagi menjadi 1 detik. Inilah awalmula definisi hari sampai detik. Dengan kata lain 1 hari sama dengan 86.400 detik.

Boleh dikatakan bahwa satu detik adalah satu hari dibagi 86.400. Waktu ini disebut Waktu Universal (Universal Time UT). Acuan waktu universal adalah di Greenwich (sehingga disebut juga : Greenwich Mean Time GMT), tempat di mana lewat garis bujur nol. Semua lokasi dipermukaan bumi harus mengacu pada waktu Greenwich ini. Setiap perbedaan 15 derajat dari Greenwich akan memiliki perbedaan waktu sebanyak 1 jam (15 derajat per jam). Karena rotasi bumi yang menuju Timur, maka pada waktu yang sama, setiap daerah 15 derajat ke arah timur Greenwich (Bujur timur), waktu UT harus ditambah 1 jam dan setiap daerah 15 derajat ke arah barat Greenwich (Bujur Barat) waktu UT harus berkurang 1 jam. Kota Bandung yang memiliki lokasi di 107,6 derajat Bujur Timur, akan memiliki pertambahan waktu dari UT sebesar 107,6/4 = 7,17 jam. Oleh Pemerintah Indonesia diberi ketetapan bahwa daerah barat Indonesia (meliputi Sumatera, Jawa dan Kalimantan) diseragamkan berbeda 7 jam dari UT (disebut: waktu Indonesia Bagian barat WIB). Jadi jika di Bandung pukul 11.00 WIB, maka di Greenwich adalah 11.00 07.00 = 04.00 UT.

DELTA_TTernyata keseragaman waktu Universal ini mulai goyang dikarenakan rotasi bumi yang tidak tetap setiap waktu. Artinya bumi tidaklah berotasi tepat 24 jam. Ada variasi rotasi yang disebabkan oleh banyak hal, misalnya gravitasi bulan atau matahari. Hal ini membuat pernyataan 1 detik = 1/86.400 x 1 hari tidak lagi tetap panjangnya. Untuk itu orang membuat acuan waktu lain dari satu detik, yaitu :1 detik = 9.192.631.770 kali periode radiasi yang berkaitan dengan transisi dari dua tingkat hyperfine dalam keadaan ground state dari atom Cesium-133 pada suhu nol Kelvin. Alat pengukurnya disebtu jam atom.

Panjang waktu dari 1 detik ini tidak akan berubah oleh gravitasi atau karena perubahan rotasi bumi, dan waktu yang dibakukan ini disebut WAKTU EFEMERIS. Hari yang panjangnya diukur dengan jam atom ini disebut HARI EFEMERIS.Melalui observasi, ditemukan adanya perbedaan Hari Efemeris dengan Hari Matahari. Perbedaan ini disebut Delta_T. Pada tahun 1620, besar Delta_T adalah 124 s, sedangkan tahun 2009 besar Delta_T adalah 66s. Perbedaan ini bervariasi setiap tahunnya seperti yang diperlihatkan oleh grafik berikut ini (dari: www.eramuslim.com) :

Pengukuran Delta_T hanya bisa dilakukan secara observasi (dan dari hasil observasi ini bisa dibuat rumus-rumus pendekatan untuk menentukan nilai delta_T), dan hasil delta_T ini sangat mempengaruhi ketepatan perhitungan dari banyak hal dalam astronomi, misalnya penentuan waktu fase-fase bulan, kapan mulainya bulan baru, bulan purnama, dll. Juga bisa dipakai untuk perhitungan terbit dan terbenamnya matahari, kapan terjadinya gerhana, dll. Bahkan perhitungan bisa diurut maju atau mundur dengan akurat dari ratusan sampai ribuan tahun sebelumnya atau sesudahnya. Tanpa koreksi dari Delta_T, maka hal-hal tersebut di atas tidak akan bisa ditentukan dengan tepat. Tetapi perhitungan-perhitungan yang memanfaatkan koreksi dari Delta_T diluar dari pokok bahasan kita kali ini sehingga tidak diuraikan disini.

HARI BINTANGSelain hari Matahari dengan acuan matahari, dikenal pula sistem waktu bintang. Sama seperti matahari, bintangpun terlihat bergerak di langit karena bumi berotasi pada porosnya. Bintang juga terbit di timur dan terbenam di barat. Meskipun demikian, ada perbedaan dengan hari matahari, hal ini karena bintang berada di tempat yang sangat jauh dari bumi sehingga tidak terpengaruh gerakan revolusi bumi, sedangkan hari matahari terpengaruh karena revolusi bumi, sehingga satu-satunya pengaruh gerakan bintang adalah dari rotasi bumi saja. Acuan yang dipakai adalah waktu yang diperlukan bintang untuk terlihat berada di satu posisi di langit kemudian kembali ke posisi tersebut. Waktunya lebih cepat dari hari matahari. Satu hari bintang (1 Siderial Day) = 23j 56m 4,0982 s, atau boleh dikatakan 3 menit 56 detik lebih cepat dari hari matahari (Untuk keperluan praktis sering dipakai nilai 4 menit). Perhatikan gambar berikut ini :

Artinya, jika suatu bintang terlihat terbit pada pukul 19.00 WIB, maka esok hari ia akan terbit lebih cepat 3m 56s, atau terbit pukul 18.56.04 WIB. Standar waktu untuk menunjukkan waktu bintang tetap diukur dari Greenwich sebagai patokannya dan disebut Grrenwich Siderial Time (GST), dan nilai waktu di daerah lain sama saja dengan perhitungan UT.Di langit, acuan dari hari matahari adalah matahari itu sendiri, lalu bagaimana dengan waktu bintang? Telah ditentukan bahwa untuk hari bintang, maka acuan yang dipakai adalah titik Aries.

UKUM KEPLER 2 & 3 Materi Hukum Kepler 2Suatu garis khayal yang menghubungkan matahari dengan planet menyapu luas juring yang sama dalam selang waktu yang sama

Hukum Kepler yang kedua memberikan implikasi mengenai kecepatan planet yang berbeda-beda pada saat mengelilingi matahari. Jika jarak planet ke matahari dekat maka kecepatannya besar dibandingkan ketika jaraknya dekat

Hukum Kepler 3Kuadrat periode revolusi planet sebanding dengan pangkat tiga setengah sumbu panjang orbitnya untuk semua planetJika diubah kedalam rumus matematik maka persamaannya menjadi :

Atau

Dimana T adalah waktu yang diperlukan oleh planet untuk mengelilingi matahari (disebut periode planet) dan a adalah setengah sumbu panjang orbit : a = (perihelion + aphelion)/2.Jika hukum ini diterapkan pada data planet-planet, maka kita akan peroleh tabel berikut ini :

Perbandingan yang tetap dalam Hukum Kepler 3 memang berlaku untuk tiap planet.Sekitar setengah abad kemudian, ditahun 1687, Newton merumuskan Hukum Gravitasi Universal melalui persamaan :

Melalui mengotak-atik persamaannya ini, ternyata kita dapat menghasilkan ketiga Hukum Kepler, sehingga bisa dikatakan bahwa Hukum Kepler adalah kasus dari Hukum yang lebih universal, yaitu Hukum Gravitasi. Bahkan konstata perbandingan planet dapat ditentukan dari Persamaan Gravitasi ini. Karena itu Hukum Kepler 3 yang lengkap adalah :

Dimana G adalah konstanta gravitasi (yang nilainya ditentukan sekitar seabad kemudian (1798) oleh Cavedish, G = 6,672 x 10^-11 Nm^2kg^-2) dan M1 maupun M2 adalah massa kedua benda yang saling berinteraksi dengan gaya gravitasi.

Dalam soal-soal olimpiade, jarang sekali digunakan satuan MKS (meter, kilogram, sekon), tetapi menggunakan satuan-satuan yang biasanya dipakai dalam astronomi. Pada soal-soal dengan kasus Hukum Kepler, maka jenis soal yang sering muncul ada tiga tipe, yaitu :

Soal Tipe 1 : Benda pertama (sebagai pusat) adalah matahari dan benda yang mengorbit adalah planet, asteroid, komet atau pesawat ruang angkasa. Untuk jenis tipe 1 ini satuan yang digunakan biasanya jarak dalam SA (Satuan Astronomi) dan waktu orbit/periode dalam tahun. Jika demikian halnya, maka rumus Kepler 3 dapat menjadi sangat sederhana, yaitu :

Dan ternyata konstanta di suku sebelah kanan dengan ajaibnya memiliki nilai sama dengan 1, maka :

Soal Tipe 2 : Benda pertama adalah planet (yang ada di tata surya) dan benda kedua adalah satelit alamnya atau satelit buatan yang mengorbit planet tersebut. Satuan yang biasanya dipakai untuk soal jenis ini adalah massa planet dalam massa matahari, periode orbit dalam hari dan jarak dalam km. Untuk tipe ini rumus Kepler 3 bisa diubah menjadi :

Soal Tipe 3 : Benda yang terlibat adalah dua buah bintang dalam sistem bintang ganda. Untuk kasus bintang ganda ini biasanya massa bintang dalam massa matahari dan periode orbit dalam tahun, maka rumus Kepler 3-nya sama saja dengan soal tipe 1.Jika ternyata ada soal tentang Hukum Kepler 3 yang bukan tipe-tipe di atas, maka haruslah menggunakan rumus Kepler 3 yang aslinya.Supaya lebih jelas lagi, silahkan mengerjakan soal-soal olimpiade tentang Hukum Kepler yang ada disini. HUKUM KEPLER 1 - Materi Johannes Kepler (1571-1630), adalah seorang astronomi berkebangsaan Jerman yang berguru pada Tycho Brahe (1546-1602). Karir astronominya sebagian besar dihabiskan untuk mengutak-atik data peninggalan gurunya.

Tycho Brahe adalah seorang bangsawan Denmark yang memiliki hidung logam, yang bukan dalam makna kiasan, tetapi hidungnya memang dari logam, hal ini dikarenakan hidungnya pernah hilang dalam suatu duel sehingga diganti dengan logam. Raja Frederick II menghadiahi Tycho sebuah pulau kecil bernama Hveen yang tidak disia-siakan olehnya. Brahe membangun sebuah observatorium yang terbaik pada saat itu, dilengkapi dengan pera