Gambar Sampul IPA · Bab 15 Matahari dan Bumi
IPA · Bab 15 Matahari dan Bumi
DewiGanawati

24/08/2021 13:36:32

SMP 9 KTSP

Lihat Katalog Lainnya
Halaman

Matahari dan Bumi

313

Matahari dan Bumi

P

eta

K

onsep

Setelah kalian memahami peta konsep di atas, perhatikan kata-kata kunci berikut

yang merupakan kunci dan cara memahami materi ini.

Matahari

Bulan

Bumi

Satelit

•Revolusi

•Rotasi

Struktur

Matahari

Sumber Energi

Matahari

Bumi

Rotasi Bulan

Manfaat Satelit

Orbit Bumi

Inti Matahari, Fotosfer,

Kromosfer, Korona, dan

Protuberans

Gerhana Bulan, Gerhana

Matahari, Pasang dan

Surut Air Laut

Matahari dan Bumi

menjelaskan

terdiri atas

menyebabkan

Untuk mempermudah memahami materi ini, perhatikan peta konsep berikut ini.

Kita hidup di bumi tak lepas dari peranan matahari. Matahari merupakan

sumber energi terbesar di bumi. Tanpa matahari mungkin tidak pernah ada

kehidupan di muka bumi ini. Yang menjadi pertanyaan adalah apa matahari itu

sebenarnya sehingga menjadi sumber energi dalam kehidupan di bumi serta

bagaimana peredaran bumi, bulan dan satelit terhadap matahari dan pengaruh

interaksinya terhadap kehidupan di bumi? Untuk menjawab pertanyaan ini perlu kita

bicarakan dan diskusikan bersama dalam bab selanjutnya.

Bab

15

K

ata

K

unci

IPA Terpadu IX

314

A. Struktur Matahari

Matahari adalah pusat tata surya kita. Matahari

merupakan sebuah bintang yang ukurannya tidak

terlalu besar jika dibandingkan dengan bintang-

bintang yang lain misalnya bintang netron, dan

bajang putih (

white dwarf

). Mengapa matahari

kelihatan lebih besar dan lebih terang dibandingkan

dengan bintang-bintang yang lain yang ada di langit?

Tentu saja karena letaknya dekat dengan bumi.

Letak matahari dari bumi kira-kira 149.600.000

km atau 1,49 x 10

8

km, ini disebut

satuan astronomi

(AU)

. Bintang yang terdekat berikutnya adalah

Alpha

Centauri

, jauhnya lebih dari 4 x 10

13

km. Ahli

astronomi modern telah paham bahwa matahari kita

hanya salah satu bintang dari kira-kira 100 milyar

bintang yang ada dalam galaksi Bimasakti.

Secara fisis matahari mempunyai sifat seperti dalam

tabel. Pada tabel, menunjukkan bahwa massa matahari

sebesar 333.000

M

†

. Sedangkan jari-jarinya 6,96 x

10

8

m atau sekitar 109

R

†

dan mempunyai temperatur

efektif di permukaan sekitar 5770 K. Namun temperatur

dan tekanan di pusat (inti) tentunya sangat besar

untuk mendukung beratnya, mengapa? Temperatur

pusat matahari 1,6 x 107 K dengan luminositasnya

(energi yang diradiasikan) sekitar 3,86 x 10

26

watt.

Tabel Sifat Matahari

Massa

1,99 x 1030 kg

Jari-jari

6,96 x 108 m

Kerapatan rata-rata

1410 kg/m

3

Gravitasi di permukaan

2,74 x 102 m/s

2

Temperatur

5770 K

Luminositas

3,86 x 1026 W

Medan magnet:

Bintik hitam

0,3 T

Global

0,0001 T

Periode rotasi

26-35 hari

Matahari dan Bumi

315

Dengan jarak matahari-bumi 1

AU dan berdasarkan hukum ber-

banding terbalik kuadrat jarak, kalian

bisa memperkirakan berapa watt

energi yang jatuh di permukaan

bumi? Dengan perhitungan secara

teoritis tentunya akan berbeda

dengan empiris. Perbedaan ini dapat

digunakan untuk menafsirkan

unsur-unsur yang ada pada

atmosfer bumi. Kerapatan rata-rata

matahari adalah 1410 kg/m

3

, nilai

ini konsisten dengan komposisi

matahari yang sebagian besar

merupakan gas hidrogen 71% dan

helium 27,1%. Namun kalian bisa

membayangkan keberadaan gas

hidrogen dan helium pada

temperatur yang tinggi, sehingga

menimbulkan suatu pertanyaan

yaitu, apakah bentuk gas hidrogen

dan helium sama seperti yang ada

di permukaan bumi atau yang

pernah kalian jumpai? Untuk

menjawab ini tentu kalian berfikir

bahwa suatu zat bila dipanaskan

akan mengubah wujud, dalam hal

ini gas hidrogen dan helium dalam bentuk terionisasi

yang disebut plasma.

Oleh karena massa bumi yang sangat besar maka

matahari mempunyai suatu tarikan gravitasi 2,74 x

102 m/s

2

atau sebesar 28 kali lebih kuat daripada

tarikan gravitasi bumi, lihat persamaan gaya

gravitasi. Besarnya medan magnet pada saat

terjadinya bintik hitam atau sunspot akan lebih besar

yaitu 0,03 T dan temperatur permukaan turun

sekitar 4000° K daripada keadaan normal. Periode

rotasi rata-rata 25,4 hari dan bervariasi dari 34,4

hari di kutub dan 25,1 hari equator matahari. Periode

rotasi yang tidak sama ini menunjukkan struktur

matahari tidak dalam bentuk benda tegar padat

tetapi dalam bentuk fluida.

Info

MEDIA

Bimasakti atau Milky Way

adalah galaksi tempat sistem

tata surya kita berada. Galaksi

ini memiliki sekitar 100 miliar

bintang, termasuk matahari.

Selain bintang, Bimasakti juga

tersusun atas awan gas dan

debu, baik yang berwarna gelap

maupun berwarna cemerlang.

Para ahli astronomi

memperkirakan massa total

Bimasakti sekitar 200 miliar kali

dari massa matahari.

Gambar 15.1

Matahari

Sumber:

www.bnsc.gov.uk

IPA Terpadu IX

316

Matahari dengan massa dan volume yang sangat

besar terdiri atas beberapa lapisan:

1. Inti Matahari

Inti matahari adalah bagian paling tengah dari

matahari dengan jari-jarinya sekitar

1

4

jari-jari

matahari dan suhunya 1,6 x 10

7

K. Pada bagian

inilah terjadinya reaksi inti yang merupakan sumber

energi pancaran matahari. Reaksi inti yang terjadi

adalah reaksi fusi.

Reaksi fusi

adalah reaksi

penggabungan inti atom hidrogen menjadi inti atom

helium yang menghasilkan energi.

2. Fotosfer

Lapisan fotosfer menyelubungi matahari dengan

ketebalan lapisan 330 km dan suhu rata-rata 5.700

K. Lapisan fotosfer ini tampak oleh mata kita

berwarna kuning. Pada lapisan ini terdapat butiran-

butiran gelap terang yang formasinya tidak merata.

3. Kromosfer

Kromosfer disebut juga bola warna. Lapisan ini

menjulang sejauh 2000 km di atas permukaan

matahari. Suhu rata-rata pada lapisan ini

diperkirakan 4.273 K.

4. Korona

Korona disebut juga

"

mahkota

" matahari, karena

berbentuk lingkaran cahaya putih

yang indah yang panjangnya

berjuta-juta kilometer ke arah

ruang angkasa. Suhu korona

dapat mencapai 2 x 10

6

K dengan

gas pada daerah korona sangat

tipis. Tebal lapisan korona matahari

mencapai 2,5 x 10

6

km. Untuk

mengamati korona dapat

menggunakan teleskop khusus

yang disebut

koronagraf

.

Info

MEDIA

Walaupun matahari berada 149

juta km dari bumi, sinarnya

masih cukup terang untuk

merusak mata secara

permanen. Matahari tidak boleh

dilihat secara langsung dan

tentunya tidak melalui teleskop

atau teropong. Galileo menjadi

buta karena memandang

matahari.

Matahari dan Bumi

317

5. Protuberans

Protuberans merupakan pita-pita yang sangat

besar dan panjang dari gas yang menyala dan

kadang-kadang mencapai ketinggian beratus-ratus

kilometer memasuki daerah korona.

Di samping bagian-bagian matahari yang telah

dijelaskan di atas, pada matahari terdapat juga noda-

noda atau gangguan-gangguan pada matahari.

Adapun noda-noda matahari antara lain:

a. Gumpalan pada atmosfer

Lapisan fotosfer tampak tidak licin tapi berupa

gumpalan-gumpalan. Hal ini disebabkan adanya aliran

gas panas yang mengumpul dari dalam.

b. Bintik-bintik hitam matahari

Gejala bintik-bintik matahari dapat diamati

dengan jelas jika menggunakan teropong. Bintik-

bintik matahari ada yang berumur beberapa menit

dan ada yang berumur berpuluh-puluh hari.

Gambar 15.2

Protuberans

Sumber:

www.bweems.comb

Gambar 15.3

Bintik matahari

Sumber:

Kamus Visual

Bintik matahari

Granulasi

IPA Terpadu IX

318

Bintik-bintik hitam matahari berwarna sangat gelap

disebut

umbra

yang dikelilingi oleh bagian yang agak

terang disebut

penumbra

. Bintik-bintik hitam

menyebabkan temperatur permukaan turun sekitar 4.000

K. Hal ini disebabkan karena terhalangnya aliran gas dari

dalam inti matahari, gangguan magnetik pada matahari.

Diameter bintik matahari mencapai 8 x 10

5

km.

c. Lidah api

Lidah api adalah fenomena pada matahari yang

keluar dari permukaan fotosfer. Tingginya dapat

mencapai ribuan kilometer dan memancar ke segala

arah lihat Gambar 15.1!

Diskusikan dengan teman kalian!

1. Mengapa bisa terjadi juluran lidah api?

2. Mengapa pada saat terjadinya bintik-bintik hitam dapat

mengganggu saluran komunikasi yang ada di bumi?

Tugas 15.1

d. Prominensa

Prominensa terjadi pada permukaan kromosfer

bagian tepi. Prominensa merupakan gas panas yang

terlepas dengan dahsyat dari permukaan matahari

yang menyerupai lidah api besar dan bentuknya

melengkung. Lengkungan ini dapat mencapai ribuan

kilometer.

Gambar 15.4

Prominensa

Sumber:

www.leoniko.or.id

Matahari dan Bumi

319

B. Sumber Energi Matahari

Pada tahun 1850-an ahli fisika

Jerman,

Herman Von Helmholtz

mengusulkan bahwa energi cahaya

dan panas matahari itu datang dari

kontraksi atau penciutan matahari.

Menurut teori ini, energi yang

dilepaskan sebagai akibat adanya

perbedaan gaya gravitasi matahari

dan tekanan gas matahari ke

dalam suatu volume yang semakin

lama semakin kecil. Helmholtz

memperhitungkan bahwa suatu

pengurangan pada diameter matahari yang hanya

85 m per tahun akan mempertahankan tingkat

keluaran energi matahari selama 25 x 10

6

tahun mulai

dari waktu asal mula matahari.

Teori penciptaan Helmholtz tidak bahwa bertahan

lama. Kemudian muncul suatu gagasan baru yaitu

sumber energi matahari adalah hasil reaksi fusi baik

fusi proton-proton atau fusi helium dan reaksi siklus

karbon berdasarkan umur bintang.

Reaksi ini merupakan reaksi inti yang

menghasilkan bahan bakar matahari dan bintang

yang lain dengan temperatur ini mencapai 15 juta K

dan menghasilkan energi sekitar 25 MeV.

C. Bumi

proton-

proton

helium

fusion

siklus

karbon

Gambar 15.5

Reaksi fusi

Bumi merupakan salah satu dari planet dalam

sistem tata surya yang merupakan tempat kita hidup

dan bisa untuk cerminan ilmiah di dalam mempelajari

jagad raya.

IPA Terpadu IX

320

1. Bentuk Bumi

Bentuk bumi kita adalah bulat

pepat. Ini disebabkan rotasi planet

bumi yang dapat mengubah bentuk

bumi dan mengidentifikasikan

komposisi bumi bukan merupakan

bentuk benda tegar melainkan

bentuk fluida yang agak plastis.

Sehingga menjadikan sebuah

bentuk yang seimbang dengan

kekuatan rotasi dan gravitasi.

Diameter bumi dari kutub ke

kutub adalah 12.700 km dan

diameter di sepanjang ekuator

12.750 km, sehingga ada

perbedaan sekitar 50 km. Untuk

menentukan tingkat kepipihan (

oblate

),

e

, dapat

ditentukan dengan persamaan:

e

=

r-r

r

ep

e

Dengan

r

e

adalah jari-jari di equator dan

r

p

adalah

jari-jari di kutub.

2. Dimensi Bumi

Bumi mempunyai massa dan volume. Menurut

taksiran para ahli, massa bumi adalah 5,98 x 10

24

kg

atau 5,98 x 10

27

gram. Kerapatan rata-rata bumi

ditentukan dengan membandingkan antara massa

bumi dan volume. Sedangkan bumi sendiri memiliki

volume 1,083 x 10

27

cm

3

.

Jadi, kerapatan bumi:

U

=

5,8 10 gram

1,083 10 cm

27

27

3

=5,5 gram/cm

3

Angka 5,5 adalah sebagai angka kerapatan rata-

rata bumi.

Gambar 15.6

Bumi

Sumber:

Ensiklopedi Geografi

Matahari dan Bumi

321

Bumi kita adalah yang terpadat di antara planet yang lain.

Jelaskan pendapat kalian! Diskusikan dengan teman kalian!

Di samping massa dan kerapatan bumi, bumi

memiliki gaya gravitasi dan gaya magnet. Pada abad

XVII

Sir Isaac Newton

memperjelas pengertian

tentang gravitasi pada saat ia merumuskan hukum

gravitasinya yang terkenal, lihat Bab 14. Istilah

gravitasi, tepatnya gravitasi bumi diterapkan pada

kekuatan gravitasi yang dilakukan oleh bumi. Masalah

gravitasi akan dijelaskan lebih jauh pada bab

berikutnya.

Gaya magnet (magnetisme)

adalah kekuatan

suatu benda untuk menarik benda lain. Hukum magnet

menyatakan bahwa kutub-kutub yang sama akan tolak

menolak dan kutub-kutub yang berbeda akan tarik

menarik. Sebuah magnet mempunyai dua kutub yaitu

kutub utara dan kutub selatan. Mengapa bumi

mempunyai gaya magnet? Pada tahun 1600,

Sir William

Gilbert

, seorang ahli fisika Inggris, mengajukan gagasan

bahwa bumi itu bertingkah laku seperti magnet raksasa,

yang berkutub utara dan berkutub selatan. Gagasan

ini sekarang diterima secara luas.

Bila kalian menggunakan sebuah kompas, jarum

akan menunjukkan sepanjang garis kekuatan yang

melingkar dari kutub magnet yang satu ke kutub yang

lain yang disebut

garis gaya

. Di mana kutub-kutub

magnet tidak bersesuaian secara tepat dengan kutub-

kutub geografi yaitu membentuk penyimpangan.

3. Bagian Bumi

Bumi terdiri atas tiga bagian yaitu udara, air, dan

bagian padat yang berlapis yang terdiri atas atmosfer,

hidrosfer, dan litosfer.

Kegiatan

IPA Terpadu IX

322

a. Atmosfer

Kita bernapas membutuhkan oksigen, oksigen

yang kita ambil berasal dari atmosfer bumi. Udara

yang mengelilingi bumi terdiri atas 78 % nitrogen,

21 % oksigen, dan 1 % gas lain termasuk di

dalamnya uap air dan karbon dioksida.

Bagian-bagian atmosfer:

1) Troposfer

Lapisan ini berkaitan dengan

cuaca, karena pada troposfer

terjadi perubahan suhu, tekanan,

dan kadar uap air. Pada batas luar

troposfer terdapat zona pemisah

antara troposfer dengan stratosfer

selanjutnya yang disebut

tropopause

. Semakin ke atas

temperatur dalam troposfer

menurun secara tetap sampai pada

ketinggian tropopause yaitu 15 km.

2) Stratosfer

Panjang lapisan stratosfer

adalah 15 km sampai 40 km di atas

permukaan bumi. Inilah zona di mana aliran udara

kuat dan bergerak cepat, yang dapat mencapai

kecepatan 400 km per jam. Temperatur di lapisan

stratosfer naik dari tingkat bawah –60° C pada

ketinggian 15 km sampai ke tingkat atas 0° C pada

ketinggian 40 km. Pada lapisan stratosfer terdapat

lapisan ozon (O

3

).

Info

MEDIA

Sejak terbentuknya bumi,

kandungan kimiawi atmosfer

telah berevolusi. Karbon

dioksida menurun secara

signifikan antara 4.500 dan

3.000 juta tahun yang lalu.

Kenaikan nitrogen mengalami

hal yang serupa. Tingkat

oksigen mulai naik pada saat

yang bersamaan karena

fotosintesis tumbuhan primitif

yang menggunakan CO

2

dan

mengeluarkan oksigen.

Tugas 15.2

1. Pernahkah kalian mendengar adanya lubang pada lapisan ozon?

2. Apa fungsi lapisan ozon terhadap kehidupan kita?

3. Apa penyebab terjadinya lubang ozon dan apa akibatnya

terhadap kehidupan manusia di bumi?

Matahari dan Bumi

323

3) Mesosfer

Tebal lapisan ini adalah 40 km sampai sekitar 70

km di atas permukaan planet kita. Suhu pada lapisan

mesosfer dari 0° C pada ketinggian 40 km sampai

tingkat bawah –90° C pada ketinggian sekitar 75

sampai 80 km ke atas.

4) Termosfer

Termosfer adalah lapisan dengan daerah yang

meluas dari 70 km sampai 400 km di atas bumi. Pada

daerah ini udaranya sudah menipis. Lapisan termosfer

ini sering disebut

lapisan ionosfer

, karena terbuka

oleh radiasi dari ruang angkasa dan matahari.

Temperatur di lapisan ini naik seiring dengan ketinggian

sampai pada level 1500 K – 2000 K. Banyak molekul

dan atom-atom yang terionisasi. Namun demikian

selalu terjadinya suatu keseimbangan dikarenakan

adanya elektron bebas yang dengan cepatnya

merekombinasi kembali dengan ion-ion tersebut.

Jelaskan, mengapa pada lapisan termosfer banyak molekul-molekul

yang terionisasi! Diskusikan dengan teman kalian!

5) Eksosfer

Lapisan eksosfer ini berada pada ketinggian 400

km atau lebih. Lapisan ini adalah lapisan luar dari

atmosfer.

b. Hidrosfer

Bumi diperkirakan adalah satu-satunya planet

yang mengandung air. Sekitar tiga per empat

permukaan bumi terdiri dari perairan. Hampir 96%

berat air bumi tersusun dari hidrogen dan oksigen.

Di samping itu natrium, klorin dan banyak unsur

lain juga ditemukan di perairan samudra.

Tumbuh-tumbuhan dan berbagai hewan yang

ditemukan di laut merupakan sumber yang sangat

besar nilainya, yang memberi orang makanan, pupuk,

Tugas 15.3

IPA Terpadu IX

324

dan bahan-bahan lainnya. Lautan atau samudra

mengandung banyak sekali mineral yang bernilai

tinggi seperti garam dapur (NaCl), magnesium, emas,

uranium, tembaga, dan sebagainya.

c. Litosfer

Lapisan litosfer merupakan lapisan paling atas

dari bumi, terdiri atas berbagai jenis batuan antara

lain batuan gunung berapi, batuan endapan dan

batuan metamorfik, serta tanah. Lapisan litosfer ini

akan dijelaskan lebih jauh pada Bab 16.

4. Gerak Bumi

a. Rotasi bumi

Bumi dalam mengitari matahari mengalami rotasi

dan revolusi. Periode rotasi sekitar 23 jam 56 menit

4,09 detik atau sekitar 24 jam.

Akibat daripada rotasi bumi, maka bumi

mengalami gerak semu terhadap matahari. Sekali

bumi berotasi (satu periode rotasi), semua tempat

di bumi telah menjalani perputaran 360° bujur,

dengan rotasi ditempuh 24 jam. Berarti setiap

derajat bujur ditempuh dalam waktu 24 x 60 menit:

360 = 4 menit. Dengan demikian perbedaan waktu

antara dua tempat yang berbeda bujurnya 15° adalah

15 x 4 menit = 60 menit = 1 jam. Oleh karena itu,

perbedaan waktu antara dua daerah waktu yang

berdampingan tersebut adalah 1 jam.

Bumi dibagi dalam wilayah

meridian

yaitu garis

lingkar yang melewati kutub utara dan selatan. Tempat-

tempat yang terletak pada garis meridian yang sama

mempunyai waktu yang sama. Sebagai waktu pangkal

ditetapkan waktu yang berlaku untuk meridian yang

melewati Greenwich (Inggris) dan ditetapkan sebagai

bujur 0°. Waktu pangkal ini dinamakan

waktu

Greenwich

atau

Greenwich Mean Time (GMT)

.

Setiap garis bujur 15° atau kelipatan 15° di

sebelah timur atau sebelah barat bujur 0° ditetapkan

sebagai bujur standar. Waktu pada bujur standar

disebut

waktu standar

atau

waktu lokal

. Indonesia

Matahari dan Bumi

325

mempunyai tiga bujur standar yaitu 105°, 120°, dan

135° BT. Jika letak bujur standar di sebelah barat

bujur 0°, waktunya dikurangi. Jika letaknya di sebelah

timur 0° waktunya ditambah. Berarti, waktu lokal

105° BT adalah GMT +

105

15

x 1 jam = GMT + 7 jam.

Waktu lokal 120° BT adalah GMT +

120

15

x 1 jam =

GMT + 8 jam. Waktu lokal 135° BT adalah GMT +

135

15

x 1 jam = GMT + 9 jam. Setiap daerah waktu

kira-kira meliputi wilayah 7,5° di sebelah barat dan di

sebelah timur suatu bujur standar.

Rotasi bumi mengakibatkan wilayah Indonesia

terbagi menjadi 3 daerah waktu:

1) Waktu Indonesia Bagian Barat dengan bujur

standar 105° BT yang meliputi Sumatera, Jawa,

Madura, Kalimantan Barat, dan Kalimantan Tengah.

2) Waktu Indonesia Bagian Tengah dengan bujur

standar 120° BT yang meliputi Sulawesi, Bali,

Kalimantan Timur, Kalimantan Selatan, Nusa

Tenggara Barat, dan Nusa Tenggara Timur.

3) Waktu Indonesia Bagian Timur dengan bujur

standar 135° BT yang meliputi kepulauan Maluku

dan Papua.

Bujur 180° telah ditetapkan sebagai batas

Penanggalan Internasional (

International Date Line

).

Artinya, tanggal di belahan bumi timur (dari 0° sampai

180° BT) lebih dahulu 1 hari daripada tanggal di belahan

bumi Barat (dari 0° sampai 180° BB). Letak batas

Penanggalan Internasional berada di Samudra Pasifik.

Rotasi bumi juga mengakibatkan peristiwa lain

seperti penggembungan bumi pada khatulistiwa dan

pemepatan bumi pada kutub-kutubnya serta

mengakibatkan angin pasat dan angin barat.

b. Revolusi bumi

Di samping berotasi bumi mengalami revolusi.

Selama berevolusi sumbu miring 23,5° dari garis

tegak lurus pada ekliptika. Revolusi yang demikian

IPA Terpadu IX

326

mengakibatkan pergantian musim dan perubahan

lamanya siang dan malam. Kedudukan matahari yang

paling utara dicapai pada tanggal 21 Juni, yaitu pada

garis 23,5° lintang utara. Garis 23,5° lintang utara

disebut

garis balik utara

karena setelah tiba di garis

ini matahari terlihat balik ke selatan.

Pada tanggal 23 September kutub utara dan

kutub selatan bumi berada sama jauhnya dari

matahari yang berada pada khatulistiwa. Kedudukan

matahari yang paling selatan dicapai pada tanggal

22 Desember, yaitu pada garis 23,5° lintang selatan,

garis ini disebut

garis balik selatan

, karena setelah

tiba di garis ini matahari balik ke utara. Pada tanggal

21 Maret matahari berada di khatulistiwa lagi, hanya

letak bumi berseberangan orbitnya dengan

kedudukan pada 23 September.

Dari gambar di atas dapat disimpulkan:

1) Tanggal 21 Maret sampai 21 Juni

Belahan bumi utara mengalami musim semi

sedangkan belahan bumi selatan mengalami musim

gugur. Di belahan bumi utara siang hari lebih panjang

daripada malam hari, sedangkan di belahan bumi

selatan siang hari lebih pendek daripada malam hari.

2) Tanggal 23 September sampai 22 Desember

Belahan bumi utara mengalami musim gugur,

sedangkan belahan bumi selatan mengalami musim

semi. Belahan bumi utara mengalami siang yang

soltisi musim

panas

soltisi musim

dingin

Matahari

titik musim

gugur

musim gugur

musim

dingin

titik musim

semi

musim semi

musim

panas

Gambar 15.7

Musim-musim dalam setahun

Sumber:

Kamus Visual

Matahari dan Bumi

327

D. Rotasi Bulan

makin pendek daripada malam hari, sedangkan

belahan bumi selatan mengalami siang yang makin

panjang daripada malam hari.

3) Tanggal 22 Desember sampai 21 Maret

Belahan bumi utara mengalami musim dingin

sedangkan belahan bumi selatan mengalami musim

panas. Belahan bumi utara menjalani siang yang

makin panjang, walaupun masih tetap lebih pendek

daripada malam hari. Belahan bumi selatan

mengalami siang yang makin pendek, tetapi masih

lebih panjang daripada malam hari.

Catatan

Bagian bumi yang terletak antara 23,5° lintang utara

dan 23,5° lintang selatan tidak mengalami

pergantian empat musim tersebut.

Akibat lain dari adanya revolusi bumi adalah

terlihatnya rasi bintang yang berbeda dari bulan ke

bulan.

Rotasi bulan adalah perputaran bulan pada

porosnya. Periode rotasi bulan sama dengan periode

revolusi bumi. Sekali putaran bulan menempuh waktu

24 jam sedangkan untuk mengedari bumi, bulan

membutuhkan waktu 27,3 hari.

Fase Bulan

Mengapa bentuk bulan selalu berubah jika dilihat

dari bumi? Perubahan fase bulan dikarenakan selama

bulan bergerak mengelilingi bumi dalam waktu satu

bulan akan mempunyai sudut antara matahari, bulan,

dan bumi yang selalu berubah.

Pada saat bulan berada di antara bumi dan

matahari, sisi bulan yang menghadap bumi akan

gelap karena bulan lebih dekat ke matahari. Fase itu

disebut

bulan baru

. Bagaimana jika bulan disebut

kuartir awal

?

IPA Terpadu IX

328

Bulan di kuartir awal tampak seperti setengah

cakram karena separuh bagian bulan yang

menghadap bumi mendapat cahaya matahari. Mula-

mula bulan tampak sabit tetapi lama kelamaan makin

besar sampai setengah cakram yang sebenarnya

1

4

dari seluruh bola bulan.

Dari kuartir awal bulan menuju ke kuartir kedua

yang sering kita sebut

bulan purnama

. Pada fase ini

bulan bersinar paling terang karena seluruh bagian bulan

yang menghadap bumi mendapat cahaya matahari.

Setelah bulan purnama atau fase bulan kuartir kedua,

menuju ke

kuartir ketiga

. Di mana pada fase ini bentuk

bulan sama dengan bentuknya pada kuartir pertama,

tetapi yang kelihatan setengah cakram bagian bulan

yang sebelahnya menghadap ke bumi.

Dari kuartir ketiga bulan kembali baru. Pada fase

ini bulan mengecil atau mati sehingga sering dikenal

dengan bulan mati. Setelah bulan baru terbentuk,

fase bulan akan kembali berulang.

aspek cakram bulan

seperti tampak dari

bumi

bulan

purnama

orbit bulan

perempat

terakhir

bulan

baru

Fase-Fase Bulan

cahaya

matahari

perempat pertama

Gambar 15.8

Fase-fase bulan

Sumber:

MoonPhasesrukyatulhilal.or

Matahari dan Bumi

329

E. Gerhana Bulan dan Gerhana Matahari

Gerhana bulan terjadi pada saat bumi terletak

antara bulan dan matahari. Di mana matahari - bumi-

bulan terletak pada satu garis lurus. Pada saat itu

bulan tidak mendapat cahaya matahari karena

terhalang oleh bumi. Sedangkan gerhana matahari

terjadi apabila matahari - bulan - bumi terletak pada

satu garis lurus. Bulan akan menutupi matahari

selama gerhana matahari berlangsung.

Pada saat gerhana bulan dan gerhana matahari

akan membentuk dua bayangan.

1. Umbra

Umbra adalah bayangan yang dibentuk oleh bumi

dan atau bulan berbentuk kerucut. Umbra

merupakan ruang gelap yang tidak terkena cahaya

sama sekali.

2. Penumbra

Penumbra adalah bayang-bayang kabur yang

berada di sekitar umbra. Penumbra merupakan

daerah agak kabur karena masih terkena sedikit

cahaya.

Pada gerhana bulan atau syarat terjadi gerhana

apabila bulan berada pada bulan purnama di dekat

salah satu simpul orbitnya. Ketika bulan masuk ke

dalam kerucut bayang-bayang gelap umbra, bulan

Ada dua jenis bulan yang diakui oleh para ahli

astronomi:

1. Bulan Sinodis

Fase bulan baru 29,5 hari bulan baru

(berikutnya)

2. Bulan Sideris

Periode orbit bulan sideris 27,5 hari. Di mana

periode bulan sideris hampir dua hari lebih

pendek daripada bulan sinodis.

IPA Terpadu IX

330

berada jauh lebih dekat ke dasar

kerucut daripada ke ujung

kerucut. Gerhana bulan dimulai

ketika bulan memasuki penumbra

dan berakhir ketika bulan

meninggalkan penumbra.

Gerhana bulan tidak akan

terjadi jika bidang edar bulan

berimpit dengan bidang edar

bumi. Akan tetapi bidang edar

bulan membentuk sudut 5°

terhadap bidang edar bumi

sehingga dalam peredarannya

mengelilingi bumi, bulan me-

motong garis edar bumi se-

banyak 2 kali. Pada saat demikian

bulan dan bumi berada dalam satu bidang. Ketika bulan

purnama masuk ke dalam bayang-bayang bumi maka

terjadilah gerhana bulan.

Info

MEDIA

Melihat secara langsung ke fotosfer

matahari (bagian cincin terang dari

matahari) walaupun hanya dalam

beberapa detik dapat mengakibatkan

kerusakan permanen retina mata

karena radiasi tinggi yang tidak ter-

lihat yang dipancarkan dari fotosfer.

Kerusakan yang ditimbulkan dapat

mengakibatkan kebutaan. Mengamati

gerhana matahari membutuhkan

pelindung mata khusus atau dengan

menggunakan metode melihat secara

tidak langsung. Kaca mata sun-

glasses tidak aman untuk digunakan

karena tidak menyaring radiasi

inframerah yang dapat merusak

retina mata.

Gambar 15.9

Gerhana matahari dan gerhana bulan

Sumber:

adiwidagdo.blogsome.com

Matahari dan Bumi

331

pasang perbani

pasang purnama

Gambar 15.10

a) Pasang purnama, b) Pasang perbani

Sumber:

tides_neaptidef4iqun.wordpress.com

(a)

(b)

F. Pasang dan Surut Air Laut

Pasangnya air laut dipengaruhi

oleh gaya gravitasi bulan dan

matahari terhadap bumi. Tetapi

pasang terutama disebabkan oleh

gaya gravitasi bulan karena jarak

antara bumi dengan bulan jauh

lebih dekat daripada jarak antara

bumi dengan matahari. Jika antara gravitasi bulan

dan gravitasi matahari bekerja dalam arah yang sama

akan terjadi pasang yang sangat besar.

Untuk setiap kali bulan melintasi meridian, akan

terjadi dua pasang yang utama karena pengaruh

gravitasi bulan. Dalam satu bulan terdapat dua

pasang purnama, Gambar 15.11a dan dua pasang

perbani, lihat Gambar 15.11b. Di mana pasang

purnama ditandai dengan pasang terbesar dan

pasang perbani ditandai dengan pasang terkecil.

Suatu gerhana matahari dapat terjadi hanya, (1)

ketika bulan berada pada bulan baru dan (2) ketika

bulan berada di dekat salah satu simpul orbitnya.

Terdapat tiga jenis gerhana matahari.

1. Gerhana matahari total

2. Gerhana matahari cincin

3. Gerhana matahari sebagian

Info

MEDIA

Pasang surut dapat dimanfaatkan

untuk pengairan sawah (sawah

pasang surut), menggerakkan

pembangkit listrik dan pembuatan

garam oleh nelayan.

orbit bulan

orbit bulan

arah matahari

arah matahari

IPA Terpadu IX

332

Pasang purnama terjadi pasang yang terbesar

karena gaya gravitasi bulan dan gaya gravitasi

matahari bekerja pada arah yang sama. Pasang

purnama terjadi pada bulan purnama dan bulan baru.

Pasang perbani terjadi karena gaya gravitasi matahari

dan gravitasi bulan membentuk sudut 90°. Pasang

perbani terjadi pada bulan seperempat.

Antara dua pasang tersebut terjadi surut. Pada

keadaan surut, air laut mundur ke tengah laut

sehingga pantai terlihat kering. Di selat yang sempit

dan muara sungai perbedaan tingginya permukaan

air laut pada saat pasang dan pada saat surut bisa

mencapai 16 meter. Tetapi di laut terbuka

perbedaannya hanya sekitar 3 meter.

G. Manfaat Satelit Orbit Bumi bagi

Kehidupan

Suatu benda yang dibawa ke luar angkasa oleh

sebuah roket disebut

muatan

. Satelit dalam roket

itu dapat berupa sebuah pesawat tak berawak tetapi

di dalamnya penuh dengan peralatan-peralatan ilmiah

dan canggih ataupun sebuah kapsul dengan

awaknya. Awak dalam kapsul itu biasanya seorang

astronaut atau beberapa astronaut.

Kapsul berawak ataupun tanpa awak itu bukanlah

roket meskipun pesawat berawak ataupun tanpa

awak itu dilengkapi dengan roket kecil untuk tujuan

gerak penerbangan. Apapun yang menjadi asal satelit

dalam roket itu biasanya dinyatakan sebagai

pesawat ruang angkasa

atau

kendaraan ruang

angkasa

. Apabila pesawat tersebut masuk dalam

orbit bumi baik yang berawak maupun tidak maka

pesawat atau kendaraan itu disebut

satelit buatan

.

Tetapi jika pesawat itu ditujukan untuk terbang

masuk ke luar angkasa guna mencari informasi

tentang benda-benda langit anggota tata surya

disebut

alat penyelidik ruang angkasa

.

Matahari dan Bumi

333

Perjalanan yang akan ditempuh oleh suatu satelit

harus benar-benar dipetakan secara hati-hati.

Adapun pemetaan untuk sebuah satelit antara

lain:

1. Memetakan perjalanan sebuah satelit.

2. Memetakan perjalanan ke sebuah planet.

3. Pengendalian di luar angkasa.

4. Akhir penerbangan.

Hampir semua pesawat ruang angkasa tak

berawak di bangun untuk memindahkan informasi

ke bumi melalui sistem telemetri. Melalui sistem ini

data yang terkumpul oleh alat-alat ilmiah di dalam

pesawat diubah menjadi sinyal-sinyal radio. Sinyal-

sinyal radio ini kemudian di transmisikan ke stasiun-

stasiun di bumi.

1. Informasi Tentang Keadaan di Ruang Angkasa

Antara lain untuk mempelajari keadaan di ruang

angkasa seperti radiasi, magnetisme, debu, meteorit,

dan sebagainya di antaranya adalah:

a. Seri Satelit Pegasus, Amerika Serikat

Dibuat untuk melaporkan kebocoran yang

disebabkan oleh benturan meteorit. Manfaat dari hasil

ekspedisi rancangan dinding pesawat ruang angkasa.

b. Seri Explorer, Amerika Serikat

Tujuan dan hasil ekspedisi: laporan tentang

radiasi, medan magnet, dan gelombang radio di

angkasa.

c. Tanggal 25 Januari 1983, Satelit Astronomi

Infra Merah (SAIM) Amerika Serikat-

Inggris-Belanda.1

Tujuan dan hasil ekspedisi:

1) mencetak panas suam-suam dari bintang-

bintang yang baru lahir

2) debu antarbintang

3) tata surya jauh

4) menemukan sebuah komet (SAIM Araki - Alcock)

yang mendekati sampai jarak 4,7 juta km dari bumi.

IPA Terpadu IX

334

2. Observasi Bumi

a. Vanguard 1 dan 2 (1958 - 1959)

Tujuan dan hasil ekspedisi:

1) Menunjukkan bahwa bumi berbentuk agak

lonjong dari kutub dan berbentuk elips di

sekeliling khatulistiwa.

2) Informasi tentang pengaruh matahari pada bumi

dan ruang angkasa (seri OGO =

Observatorium

Orbital Geologis

).

3) Zona radiasi yang luas mengelilingi bumi di atas

daerah ekuator.

b. Seri Explorer 1, 2, 12

Hasil ekspedisi: melengkapi data yang

membukakan jalan bagi penemuan dan

penganalisisan sabuk radiasi bumi.

c. Landsat 1 (23 Juli 1972) dan 3 Landsat

berikutnya (1983)

Tujuan dan hasil ekspedisi:

1) Membantu menemukan lokasi sumber-sumber

mineral bumi termasuk minyak bumi.

2) Memetakan geologi dengan harapan dapat

mengembangkan sistem dini bahaya gempa

bumi.

d. Magsat, 1979

Diluncurkan untuk mengawasi medan magnet

bumi.

3. Observasi Matahari

Bertujuan untuk meneliti partikel-partikel

matahari, jilatan api matahari, sinar ultraviolet,

korona matahari, dan angin matahari.

a. Explorer

b. Pioneer

c. Helios 1 dan 2, Jerman Barat 1974 dan 1976

d. Solar Max, 1980 mengorbit bumi 575 km.

Matahari dan Bumi

335

4. Satelit Cuaca

Pada satelit ini memberikan keuntungan dengan

menunjukkan formasi awan yang terlepas di daerah

luas pada permukaan bumi yang pengambilan

gambarnya dilakukan dengan menggunakan kamera

televisi dan disiarkan ke bumi melalui telemeter.

Misalkan Nimbus 6 yang diluncurkan tanggal 12 Juni

1975 untuk mengukur radiasi di atmosfer bumi.

5. Satelit Komunikasi

a. Amerika Serikat (Telstar, Sinkom, dan Early Bird).

b. Satelit Internasional Intelsat

c. Anik, Canada.

d. Molniya, Uni Soviet.

6. Satelit Navigasi

Satelit-satelit Transit diorbitkan oleh angkatan

laut Amerika Serikat sebagai navigator.

7. Satelit Biologi

Tahun 1966 Amerika Serikat memulai peluncuran

seri Bio Satelit.

Direncanakan untuk:

a. Menguji coba reaksi berbagai macam organisme

dalam perjalanan ruang angkasa.

b. Mempelajari pengaruh hampa daya berat, radiasi,

dan tidak adanya daur pergantian siang dan

malam.

8. Satelit Militer

Satelit semacam ini ditujukan untuk keperluan militer.

a. Midas, Amerika Serikat

Dapat melihat peluncuran peluru kendali melalui

penggunaan alat sensor inframerah.

b. Cosmos, Uni Soviet

Dapat mengambil gambar lapangan udara

Amerika Serikat, pabrik amunisi, tempat peluncur

peluru kendali.

c. 1968, seri Satelit Terpadu, 1968

Dapat mendeteksi radiasi inframerah.

IPA Terpadu IX

336

Refleksi

Rangkuman

1. Lapisan-lapisan matahari terdiri atas:

a. inti matahari

b. fotosfer

c. kromosfer

d. korona

e. protuberans

2. Noda-noda pada matahari:

a. gumpalan pada atmosfer

b. bintik-bintik hitam matahari

c. lidah api

d. prominensa

3. Bagian-bagian bumi meliputi: atmosfer, hidrosfer, dan litosfer.

4. Bagian-bagian atmosfer: troposfer, stratosfer, mesofer,

termosfer

5. Gerak bumi meliputi:

a. rotasi bumi

b. revolusi bumi

6. Gerhana bulan terjadi ketika posisi matahari, bumi, dan bulan

terletak pada satu garis lurus.

7. Gerhana matahari terjadi ketika posisi matahari, bulan, dan bumi

terletak pada satu garis lurus.

8. Manfaat satelit orbit bumi bagi kehidupan:

a. mendapatkan informasi tentang keadaan di ruang angkasa

b. observasi bumi

c. observasi matahari

d. menyelidiki cuaca

e. untuk keperluan komunikasi

f. untuk keperluan militer

Seperti yang kalian ketahai negara maju seperti Amerika Serikat

berlomba-lomba untuk meluncurkan pesawat luar angkasa, baik

untuk keperluan penelitian, komunikasi, maupun militer. Sebutkan

hasil-hasil yang diperoleh dalam misi-misi tersebut!Bagaimana

dengan Indonesia?

Matahari dan Bumi

337

A. Pilihlah satu jawaban yang benar dengan memberi tanda

silang (X) pada huruf

a, b, c,

atau

d

!

1. Di bawah ini yang

bukan

merupakan bagian-bagian dari matahari

adalah . . . .

a. inti

c. fotosfer

b. korona

d. litosfer

2. Bagian atas dari atmosfer matahari yang sering disebut sebagai

mahkota matahari adalah . . . .

a. korona

c. fotosfer

b. protuberans

d. kromosfer

3. Berikut ini yang

bukan

bagian dari noda-noda pada matahari adalah

. . . .

a. gumpalan matahari

c. lidah api

b. bintik-bintik matahari

d. prominensa

4. Besarnya kepadatan bumi adalah . . . .

a. 3,5 gram/cm

3

c. 5,5 gram/cm

3

b. 4,5 gram/cm

3

d. 6,5 gram/cm

3

5. Di bawah ini adalah lapisan atmosfer yang berada pada 10 km sampai

40 km di atas permukaan bumi adalah . . . .

a. troposfer

c. mesosfer

b. stratosfer

d. termosfer

6. Berikut ini yang

bukan

merupakan bagian-bagian daripada lapisan

bumi adalah . . . .

a. atmosfer

c. hidrosfer

b. ionosfer

d. litosfer

7. Gerakan bumi yang mempunyai kala edar 23 jam 56 menit 4,09

detik adalah . . . .

a. rotasi

c. putaran

b. revolusi

d. keliling

8. Berikut ini waktu di mana belahan bumi utara mengalami musim

gugur sedangkan belahan bumi selatan mengalami musim semi

adalah . . . .

a. 21 Juni – 23 September

b. 23 September – 22 Desember

c. 22 Desember – 21 Maret

d. 21 Maret – 21 Juni

Uji Kompetensi

IPA Terpadu IX

338

9. Bulan yang mempunyai orbit bulan 27,5 hari adalah bulan . . . .

a. sinodis

c. kuartir awal

b. baru

d. sideris

10. Bayangan inti yang berbentuk kerucut pada saat gerhana bulan

disebut . . . .

a. umbra

c. lengkap

b. penumbra

d. tak lengkap

B. Jawablah pertanyaan berikut dengan singkat dan tepat!

1. Jelaskan tentang lapisan-lapisan matahari!

2. Jelaskan tentang lapisan-lapisan bumi!

3. Sebutkan perbedaan gerhana bulan dan gerhana matahari!

4. Gerhana matahari ada 3, sebutkan dan jelaskan!

5. Jelaskan perbedaan pasang purnama dan pasang perbani!

Proyek

Kumpulkan informasi tentang aktivitas matahari dan pengaruhnya

terhadap bumi, lengkapi dengan gambar yang mendukung informasi

tersebut dan buatlah dalam bentuk kliping!