1

Sejarah dan masa depan alam semesta

TIM IAD JPMIPA UNIVERSITAS AHMAD DAHLAN

2

- Dari manakah kita?- Di manakah kita? - Mau kemanakah kita?

3

Di manakah kita?

4

5

6

Di manakah bumi ini berada?

Plato dan Eudoxus : Bumi adalah pusat alam semesta. Benda-benda angkasa beredar pada kulit-kulit bola konsentris dengan bumi berada di pusatnya. Terdapat 27 kulit bola semacam itu.

Aristoteles : terdapat 55 kulit bola. Ptolomaeus : Bumi adalah pusat alam semesta. Benda-

benda angkasa beredar pada orbit kecil yang disebut epicycle. Benda-benda angkasa pada orbit-orbit kecil ini bergerak memutari bumi.

Tycho Brahe : Bumi adalah pusat alam semesta. Matahari dan bulan beredar mengelilingi bumi. Planet-planet beredar mengelilingi matahari.

7

8

Copernicus : Bumi bukanlah pusat alam semesta.

9

10

Di manakah tata surya kita berada?

Matahari merupakan satu dari 100 milyar bintang yang

berada di Bimasakti.Sebagian dari bintang-bintang itu adalah pusat dari sistem-

sistem tata surya

11

Herschel : Bimasakti berupa sebuah spiral

raksasa dengan diameter sekitar

130.000 tahun cahaya dan tebal rata-rata

sekitar 12.000 tahun cahaya Matahari berada

pada tangkai Orion dan beredar mengelilingi pusat

Bimasakti pada jarak 2,61020 m

dengan periode 2,5108 tahun.

12

Apakah Bimasakti merupakan satu-satunya galaksi yang ada?

Dahulu orang beranggapan bahwa Bimasakti inilah alam

semesta.

Kabut-kabut spiral yang tampak di langit dikira sebagai bagian

dari Bimasakti.

13

1929 Edwin Hubbel menemukan bahwa

kabut-kabut spiral itu merupakan struktur-

struktur lain yang terpisah dari

Bimasakti dan berada jauh di luar

Bimasakti.

Jadi, Bimasakti bukanlah alam

semesta secara keseluruhan.

14

Galaksi-galaksi membentuk - kelompok-kelompok, - gugus-gugus (clusters) - adigugus (superclusters).

15

Bimasakti berada dalam kelompok galaksi yang disebut KelompokLokal yang beranggotakan 43 buah galaksi.

Di manakah Bimasakti kita berada?

16

Planet baru ditemukan di galaksi bimasakti

AP Photo/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

17

Bintang Kembar : Kabut Nebula Proto Planet Teori Pasang Surut Teori Planetisimal Big Bang

Bagaimanakah alam semesta berawal?

18

13,7 milyar tahun yang lampau alam semesta kita berupa sebuah “titik“ (atom primeval). Saat itu belum ada ruang dan waktu.

“Titik” itu kemudian “meledak”. Peristiwa ini disebut Dentuman Besar.

Sampai detik ke 10−35 setelah Dentuman Besar, alam semesta mengalami fase inflasi, yakni mengembang secara cepat (eksponensial). Alam semesta mengembang hingga 10N kali lebih besar daripada sebelumnya, dengan N antara 100 sampai 1000. Sampai detik ke 10−35 ini disebut era kemanunggalan agung.

Setelah fase inflasi selesai, alam semesta mulai mengalami ‘pendinginan‘.

Bagaimanakah alam semesta berawal?

19

Pada awal pendinginan, alam semesta hanya berisi ‘bubur‘ yang tersusun dari quark-quark, gluon-gluon, partikel mediator interaksi listrik-lemah dan partikel-partikel eksotik serta antipartikel untuk masing-masing partikel itu. Fase ini disebut era quark.

Pada detik ke 10−6 setelah Dentuman Besar terbentuklah proton dan neutron. Inilah era hadron. Tetapi era ini sangat singkat. Pasangan baryon-antibaryon segara mengalami anihilasi sehingga muncul foton yang kini kita tangkap sebagai radiasi latar gelombang mikro kosmik (CMB). Baryon-baryon yang tak berpasangan dengan antimaterinya tetap bertahan.

Sekitar 104 s setelah dentuman besar muncullah elektron-elektron, muon-muon dan neutrino-neutrino. Tetapi lepton-lepton berat seperti muon terus mengalami anihilasi sementara produksinya terus menurun. Maka elektron menjadi dominan. Alam semesta waktu itu berupa bubur yang terbuat dari elektron-elektron, positron-positron, neutrino-neutrino dan proton serta neutron. Era ini disebut era lepton.

1 detik setelah dentuman besar, temperatur telah sampai pada 1010 K dan rapat massa alam semesta cukup rendah untuk terjadinya interaksi antara neutrino dengan partikel-partikel lain. Hal ini mengakibatkan neutrino-neutrino bebas berkeliaran dan membentuk radiasi latar sebagaimana foton.

20

Pada saat 180 sekon setelah dentuman besar era pembentukan inti-inti atom (nucleosynthesis) dimulai.

Setelah itu era radiasi dan dilanjutkan era materi.

1 juta tahun setelah Dentuman Besar terbentuklah galaksi-galaksi dan quarsar-quarsar.

21

22

23

24

25

Bagaimanakah masa depan jagat raya ini ?

26

TATA SURYASusunan Matahari dan anggota tata surya yang

mengitarinya. Anggota Tata Surya

1. Planet2. Asteroid

3. Satelit4. Meteoroid5. Komet

27

1.Planet Planet adalah benda langit yang tidak dapat

memancarkan cahaya sendiri.Contoh : Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus

MerkuriusVenusBumiMars

Asteroid

YupiterSaturnus

NeptunusUranus

Komet

28

a. Bumi sebagai pembatas planet dikelompokkan menjadi dua yaitu planet inferior dan planet superior.

• Planet inferior adalah planet yang orbitnya berada di dalam orbit bumi.

• Yang termasuk planet inserior antara lain Merkurius dan Venus

• Pengelompokan Planet

Planet superior adalah planet yang orbitnya berada diluar orbit bumi.

Yang termasuk planet superior adalah Mars, Jupiter , Saturnus, Uranus dan Neptunus

Planet inferior

Planet superior

Bumi

29

Planet dalam

Planet luar

Asteroid

b. Asteroid sebagai pembatas planet dikelompokkan menjadi dua planet dalam dan planet luar

Planet dalam planet yang orbitnya di dalam peredaran Asteroid

Yang termasuk planet dalam antara lain Merkurius, Venus, Bumi dan Mars. • Planet luar adalah planet yang garis edarnya berada diluar garis edar Asteroid,

• Yang termasuk planet luar antara lain Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus.

30

Planet Terestrial

Planet Jovian

c. Berdasarkan ukuran dan komposisi penyusunnya, Planet dikelompokkan menjadi planet Terrestrial dan Jovian

Planet Terrestrial yaitu planet yang memiliki ukuran dan koposisi yang hampir sama dengan bumi,

Yang termasuk planet Terrestrial antara lain Merkurius, Venus, Bumi dan Mars.

• Planet Jovian yaitu planet yang memiliki ukuran sangat besar dan komposisi penyusunnya hampir sama dengan planet Jupiter.

• yang termasuk planet Jovian antara lain Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus.

31

Periode Revolusi Akibat Revolusi bumi1. Terjadinya pergantian musim di bumi2. Terlihatnya rasi bintang yang berbeda tiap

bulan3. Terjadi perbedaan lamanya waktu siang dan

malam 4. Gerak semu tahunan matahari

Periode revolusi adalah waktu yang diperlukan planet mengitari matahari satu kali putaran

KU

KS

21 Maret

21 Juni

23 September

22 Desember

Belahan Bumi Utara lebih condong ke matahariawal musim panasSiang lebih lama dari malam

Belahan Bumi Utara menjauhi matahariawal musim dinginMalam lebih panjang dari siang

Belahan Bumi Utara Awal musim gugur, Malam sama panjang dengan siang

Belahan Bumi Utara Awal musim semi, Malam sama panjang dengan siang

Belahan Bumi Selatan menjauhi matahariawal musim dinginmalam lebih lama dari siang

Belahan Bumi Selatan lebih condong ke matahariawal musim panasSiang lebih panjang dari malam

Belahan Bumi Selatan Awal musim semi, Malam sama panjang dengan siang

Belahan Bumi Selatan Awal musim gugur, Malam sama panjang dengan siang

32

Akibat Rotasi 1. Pergantian siang dan malam2. Perbedaan waktu dibumi yang garis bujurnya berbeda3. Gerak semu harian matahari4. Bentuk bumi menggelembung pada katulisiwa dan pepat pada kutubnya.5. perubahan arah angin di katulistiwa

Periode rotasi adalah waktu yang diperlukan planet berputar pada sumbunya satu kali putaran

Siang Malam

Matahari

33

Tabel data planet

Mercurius Venus Bumi Mars Jupiter Saturnus Uranus Neptunus

Jari-jari katulistiwa(x Jari-jari Bumi )

0.3825 0.9488 1 0.5325 11.21 9.449 4.007 3.883

Massa(x massa Bumi)

0.0553 0.8150 1 0.1074 317.8 95.16 14.54 17.15

Massa jenis (g/cm3) 5.4 5.2 5.5 3.9 1.3 0.69 1.3 1.6

Periode Rotasi (hari)

58.6 -240 1 1.03 0.414 0.444 -0.718 0.671

Periode Revolusi (tahun)

0.2408 0.6152 1 1.881 11.86 29.46 84.01 164.8

Jarak rata-rata ke matahari (SA)

0.3871 0.7233 1 1.524 5.203 9.59 19.10 30

Jumlah Satelit 0 0 1 2 63 56 27 13

Data Microsoft encarta Incyclopedia 2008

34

Asteroid Planet – planet kecil yang berada diantara

orbit Mars dan orbit Jupiter.

Sumber data Microsoft Encarta encyclopedia 2008.

5.43.06318Interamnia5.73.18326Davida5.53.13408Hygiea3.62.36530Vesta4.62.77532Pallas4.62.77950Ceres*

Periode revolusi(Tahun)

Jarak rata-rata ke matahari (Bumi = 1 )

Diameter ( km )

nama

35

Foto Asteroid

Asteroid 243 Ida

Asteroid 433 Eros

36

SATELIT Satelit merupakan benda langit yang

mengorbit planet dan mengiring planet di dalam mengorbit matahari

PlanetSatelit

Matahari

Satelit alam juga dinamakan Bulan

Satelit buatan yang digunakan untuk komunikasi

37

Periode Rotasi Bulan

Bulan melakukan tiga gerakan putaran sekaligus

1. Bulan berputara mengitari Bumi ( Revolusi )

2. Bulan berputar pada porosnya ( Rotasi )3. Bulan bersama Bumi mengitari

matahari.

Bulan didalam berevolusi bidang orbit bulanmembentuk sudut 5o terhadap bidang edar bumi ( ekliptika )

5o

Bidang edar bulan dan bidang edar bumi yang membentuk sudut 5o menyebabkan terjadinya gerhana bulan maupun gerhana matahari.

BL

38

Fase Bulan

Matahari

BL

BL baru / BL matiKonjungsi

Bulan sabit awal

Kuartil awal

Bulan tiga perempat

Bulan purnamaOposisi

Bulan tiga perempat

Kuartil akhir

Bulan sabit akhir

39

Matahari

BL

Matahari

BumiBulan

PenumbraUmbra

Penumbra

Terjadi gerhana bulan

Gerhana Bulan

Bumi

Penumbra

Umbra

Penumbra

40

Matahari

Gerhana Matahari

Bumi

Penumbra

Umbra

Penumbra

Tempat terjadi Gerhana Matahari Total

Gerhana matahari terjadi ketika posisi matahari , bulan dan bumi segaris dan sebidang

41

Pasang surut air laut

Matahari

BL

Pasang PurnamaAtau pasang perbani

Pasang neap

Pasang neap

Pasang PurnamaAtau pasang perbani

42

METEOR Batuan meteorid yang masuk ke

atmosfir bumi dan menghasilkan jejak cahaya.

43

Meteor juga dinamakan bintang beralih

44

Komet Benda langit yang mengorbit matahari dengan lintasan

yang sangat lonjong Komet juga dikenal dengan nama Bintang berekor Ekor komet selalu menjauhi matahari

Bagian dari komet Inti,Coma,Awan Hidrogen dan Ekor

45

Rata-rata jari-jari bumi 6.730 km, Rata-rata keliling khatulistiwa sepanjang 40.041,47 km, Luas permukaan bumi :

daratan seluas 148.940.000 km2 (29,2 % berupa perairan. 361.132.000 Km2 (70,8 %)

Bumi dinamis : Gempa tsunami letusan gunung

Bumi memiliki bentuk permukaan dan struktur dengan variabel yang sangat kompleks.

 

BUMI

46

Bumi adalah planet ketiga dari delapan planet dalam Tata Surya

Jarak antara Bumi dengan matahari adalah 149.6 juta kilometer

Bumi merupakan batuan yang mempunyai kepadatan tertinggi dan gravitasi permukaan terbesar serta mempunyai lempeng tektonik yang aktif

47

48

49

50

Lapisan Bumi berdasarkan sifat-sifat kimia (chemical properties) Kerak Bumi (Crust ) :Silika dan

AmagnesiumKerak benua (Continental Crust), tebalnya 10 – 70 km terdiri unsur – unsur Si (silika) dan Al (aluminium)

Kerak samudera (Oceanic Crust), ketebalannya 8 – 13 km terdiri (silika) dan Mg (magnesium).

1. Struktur Interior Bumi

51

Mantel (Mantle)◦Upper Mantle (mantel bagian atas), memiliki

ketebalan 400 kmplastis (padat tapi kenyal) atau semiplastis◦ Lower Mantle (mantel bagian bawah), kedalaman antara 1000 – 2900 km, kaya unsur nikel dan besi

Inti (Core )◦ Inti luar , kedalaman 2900 – 5100 km, komposisi silika, belerang dan O2 bersifat cair.

◦Inti dalam, kedalaman 5100 – 6730 km, komposisi besi padat (Fe) dan nikel (Ni) bersifat padat.

52

Lapisan Bumi berdasarkan sifat-sifat fisika (physical properties)

Lithosphere, (0-60 km) (yang terdiri dari crust & upper mantle)Asthenosphere, (di antara upper mantle dan lower mantle)Upper mantle, (35-660) km (lapisan luar dari mantel) Lower mantle, (660-2890) km.(dalam mantel yang memiliki suhu lebih panas)Inti Luar (Outer Core), (2890-5150 )km, (fase cair berada di kedalaman 2890-5150 km, kaya akan unsur besi dan nikeL).Inti Dalam (Inner Core), (5150-6360) km (bersuhu ekstrim tetapi berupa fase padat yang disebabkan oleh tekanan yang sangat tinggi)