Tata Surya, Hukum Keppler Dan Hukum Gravitasi Newton Antara Planet

Alam semesta terdiri atas berjuta-juta galaksi. Galaksi merupakan gugusan bintang-bintang. Setiap bintang membentuk susunan tersendiri yang terdiri dari bintang tersebut, planet dan benda-benda lain yang mengelilinginya.

Matahari termasuk salah satu bintang dan membentu suatu susunan yang disebut tata surya. Tata surya terdiri dari matahari, planet-planet, satelit, asteroid, komet, meteor dan meteorid.

Satelit adalah benda yang mengorbit atau mengiringi planet berdasarkan periode revolusi dan rotasi tertentu. Satelit bersama dengan planet-planet mengelilingi matahari.

Asteroid adalah benda berukuran lebih kecil daripada planet, tetapi lebih besar daripada meteoroid. Asteroid disebut planetoid. Asteroid beredar antara planet Mars dan Jupiter. Contoh asteroid, yaitu Ceras, Vesta, Juno dan Pallos.

Komet adalah benda yang mengelilingi matahari dengan garis edar atau lintasan berbentuk lonjong. Komet terdiri dari kumpulan debu dan gas yang membeku. Ekor komet selalu menjauhi matahari karena terkena angin matahari. Dalam perjalanannya komet kehilangan sebagian massanya, sehingga ekornya semakin pendek dan memudar seiring dengan menjauhnya dari matahari.

Meteor adalah bagian dari meteoroid yang masuk ke atmosfer Bumi karena panas yang dihasilkan oleh tekanan ram (tekanan yang dihasilkan benda yang bergerak dengan kecepatan supersonik di dalam medium fluida (gas atau cairan) dan menimbulkan pijaran pada malam hari. Meteor disebut juga bintang jatuh.

Meteoroid adalah benda berukuran lebih kecil daripada asteroid, tetapi lebih besar daripada molekul. Meteoroid berasal dari pecahan-pecahan komet dan asteroid. Meteoroid dapat menguap sebagian jika memasuki atmosfer sebuah planet.

Meteorid adalah batuan yang jatuh ke permukaan bumi yang berasal dari meteoroid.

Matahari sebagai pusat tata surya yang dikelilingi oleh planet-planet.  Dalam tata surya terdiri atas 9 planet.

Bumi mengorbit matahari pada jarak 150 juta km. Cahaya bergerak dengan kecepatan 300.000 km/detik. Lama cahaya sampai ke bumi adalah 500 detik atau 8 menit dan 20 detik.

Bumi mengikuti orbit elips mengelilingi matahari pada jarak 147.000.000 km – 152.000.000 km. Pada titik terdekat, sinar matahari membutuhkan waktu 490 detik untuk mencapai bumi. Pada titik terjauh, sinar matahari membutuhkan waktu 507 detik untuk mencapai bumi.

Jarak Planet Dari Matahari Dalam Satuan Astronomi (sa) :

- Merkurius = 0,38 sa

- Venus = 0,723 sa

- Bumi = 1,000 sa

- Mars = 1,524 sa

- Jupiter = 5,204 sa

- Saturnus = 9,582 sa

Rumus jarak 1 tahun cahaya :

Jarak = 1 detik x 1 tahun x 300.000

       = 1 x 365 x 3600 x 24 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km

Planet terbagi menjadi dua jenis berdasarkan perbatasan dengan bumi yaitu:

- Planet interior adalah Merkurius dan Venus.

- Planet superior adalah Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus dan Pluto.

Planet terbagi menjadi dua jenis berdasarkan perbatasan dengan asteroid, yaitu planet dalam dan planet luar. Planet-planet yang termasuk planet dalam dan planet luar adalah planet-planet kecil yang beredar antara planet Mars dan Jupiter.

Planet terbagi menjadi dua jenis berdasarkan ukurannya, yaitu :

- Planet terestrial adalah planet yang berukuran hampir sama dengan planet Bumi, yaitu Merkurius, Venus, Mars dan Pluto.

- Planet mayor adalah planet yang berukuran lebih besar daripada bumi, yaitu Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus.

Data-Data Planet

Nama Planet	Periode Rotasi (hari)	Periode Revolusi (hari)	Jarak Minimum Dari Matahari (km)	Perbandingan Massa (Massa Bumi = 1)	Diameter (km)	Kepadatan (g/cm3)
Matahari				332.488.000	13,9 x 105	1,4
Merkurius	58,65	87,97	46 juta	0,053	4.880	5,4
Venus	243	224,70	107,5 juta	0,815	12.104	5,2
Bumi	23,93	365,26	147,1 juta	1,000	12.756	5,5
Mars	24,62	686,98	206,6 juta	0,108	6.794	3,9
Jupiter	9,93	11,86	740,6 juta	317,900	142.984	1,3
Saturnus	10,66	29,46	1,51 miliar	95,220	120.536	0,7
Uranus	17,24	84,01	3,01 miliar	14,550	51.118	1,3
Neptunus	16,11	164,79	4,54 miliar	17,230	49.532	1,6
Pluto		284,4	5,9 miliar	0,180	6.000	1,9

Teori Pembentukan Tata Surya

1. Teori Nebula (Teori Kabut) oleh Immanuel Kant dan Loplace.

2. Teori Planetesimal oleh Thomas C Chamberlin dan Forest R Moulton.

3. Teori Bintang Kembar.

4. Teori Proto Planet oleh Von Weiszecher dan Gerald G Kuiper.

Hukum Peredaran Planet (Hukum Keppler)

- Hukum I Keppler adalah semua planet bergerak pada lintasan planet berbentuk elips yang mengitari matahari sebagai salah satu fokusnya.

- Hukum II Keppler adalah garis penghubung planet dengan matahari menyapu luasan yang sama dalam waktu yang sama.

- Hukum III Keppler adalah kuadrat periode planet dalam revolusinya sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya ke matahari dari setengah sumbu panjang elips.

T₂ ~ R₃ atau T₁²/T₂² = R₁³/R₂³

k = T²/R³

atau

k = 4π²

    GM

Keterangan :

T adalah periode revolusi planet

R adalah jarak antara planet dengan matahari

G adalah tetapan gravitasi

M adalah massa matahari

Hukum Gravitasi Newton Antara Planet

Besarnya gaya tarik-menarik partikel berbanding lurus dengan massa masing-masing partikel dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

Rumus :

F = G . m¹ . m²

       R²

g = G . m/R²

M = g . R²/G

m  = g . r²/k

Keterangan :

G adalah tetapan gravitasi umum (6,67 . 10^-11 kg^-2m^-2)

R adalah jarak matahari – planet

F adalah gaya tarik-menarik partikel

M adalah massa jenis (kg)

m adalah massa (kg)

g adalah gravitasi (m/s²)

k adalah konstanta (9.10^-11 Nm²/kg²)

r adalah jari-jari planet (m)

Merkurius dan Venus tidak memiliki satelit alami yang mengorbit, sehingga dulu massa kedua planet ini belum diketahui.

Rumus :

Kecepatan (dalam detik) = jarak matahari – Bumi/8,3 . 60

Jarak matahari – Bumi (S) = V . t

Jarak ke sebuah target ditentukan oleh waktu antara sinyal yang dikeluarkan oleh radar ke target, lalu dikembalikan ke radar.

Rumus :

R = c.∆t/2

t = 2.R.c

Keterangan :

R adalah jarak radar ke target

c adalah kecepatan gelombang elektromagnetik (3 x 10⁸ m/s)

∆t adalah selisih waktu antara pulsa transmit dan penerima.

  

Contoh 1 :

Jika jarak planet A dan B ke matahari mempunyai perbandingan 1 : 4, periode revolusi A 88 hari, maka periode revolusi B adalah ?

Jawab :

R_A : R_B = 1 : 4

T_A = 88 hari

T²/R³ = k

T_A²/R_A³ = T_B²/R_B³

88²/1³ = T_B²/4³

7744/1 = T_B²/64

T_B = √64 x 7744

T_B = 8 x 88 = 704 hari

Contoh 2 :

Untuk mengukur jarak Bumi ke planet Mars dengan menembakkan gelombang radar dari Bumi dan Mars dan gelombang kembali setelah 8,9 menit. Berapa kecepatan gelombang radar Bumi – Mars ?

Jawab :

Jarak antara Bumi ke Mars = 225 juta km

∆t = 8,9 menit = 534 sekon

Gelombang radar = gelombang elektromagnetik

R = c.∆t/2

225 juta = c . 534/2

225 juta = c.267

225 juta/267 = c

842.697 m/s = c

Contoh 3 :

Jarak planet Mars ke matahari adalah 1,5 kali jarak Bumi ke matahari. Tentukan periode Mars dalam revolusinya !

Jawab :

T²/R³ = k

T_B²/R_B³ = T_M²/R_M³

1 tahun/R_B³ = T_M²/(1,5R)³

T_M² = 1,5³

T_M = √3,375 = 1,837 tahun bumi

Contoh 4:

Jika massa Bumi 6,6 . 10²⁴ kg. Hitunglah massa Jupiter dengan data berdasarkan tabel di atas!

Jawab :

r = ½ . d

  = ½ . 142.984 = 71.492

m = g . r²/k

   = 10 . 71.492²/9.10^-11

   = 10 . 5111106064/9.10^-11

   = 51111060640/9.10^-11 = 5,68 kg

Contoh 5:

Planet A dan planet B mengorbit matahari. Jika perbandingan antara jarak masing-masing planet ke matahari adalah 2 : 3, berapa perbandingan periode planet A dan planet B mengelilingi matahari ?

Jawab :

R_A : R_B = 2 : 3

T²/R³ = k

T_A²/R_A³ = T_B²/R_B³

(T_A/T_B)² = (R_A/R_B)³

(T_A/T_B)² = (2/3)³

T_A/T_B = √8/27

      = 2,83/5,2 = 0,54 hari