Makalah Sistem dua Benda Langit

MAKALAH

ILMU PENGETAHUAN BUMI DAN ANTARIKSA

"SISTEM DUA BENDA LANGIT"

OLEH:

KELOMPOK : 5

HILDAWATI

MEGAWATI

NURLAENI

NURJANNAH

NUR WAHYUNI

WAHYUNI

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SULAWESI BARAT

2019

KATA PENGANTAR

Puja dan puji syukur selalu kami haturkan kehadirat Allah SWT. Karena berkat limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayah-Nya, kami bisa menyelesaikan tugas penyusunan Makalah Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa dengan judul “Sistem Dua Benda Langit”.

Kami selaku penyusun makalah mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dewi Sartika, S. Pd., M. Pd., selaku dosen mata kuliah Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa yang telah memberikan kepercayaan untuk membuat makalah ini, orang tua yang senantiasa berdoa untuk kelancaran tugas kami, serta pada teman-teman yang telah memberikan motivasi dalam pembuatan makalah ini.

Tak ada gading yang tak retak, begitulah adanya makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Dengan segala kerendahan hati, saran dan kritik yang membangun sangat kami harapkan. Semoga makalah ini bisa memberikan suatu manfaat bagi kami dan para pembaca serta dapat dijadikan referensi untuk penyusunan makalah di waktu yang akan datang.

 

Majene, 27 April 2019

Penulis 

DAFTAR ISI

Kata pengantar    i

Daftar isi    ii

BAB I PENDAHULUAN

Latar belakang    1

Rumusan masalah    1

Tujuan penulisan    2

Manfaat penulisan    2

BAB II PEMBAHASAN

Pengaruh gravitasi terhadap bumi    3

Pasang surut air laut    4

Orbit planet    9

BAB III PENUTUP

Kesimpulan    11

Saran    11

BAB I
PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Alam semesta ini tercipta dalam keadaan teratur dan rapi. Keteraturan gerakan bintang termasuk matahari, planet, satelit, komet, dan benda langit lainnya menyebabkan gerakan benda-benda tersebut dapat dipelajari dengan seksama.

Seperti yang kita tahu, planet-planet di tata surya, termasuk Bumi kita, mengalami dua gerakan di alam semesta, yakni rotasi dan revolusi. Rotasi merupakan perputaran planet pada porosnya, sementara revolusi adalah perputaran mengelilingi Matahari. 

Planet-planet mengelilingi Matahari karena gravitasi Matahari yang membuat keseluruh planet tetap berada dalam orbitnya. Sama kasusnya seperti Bulan yang mengorbit Bumi karena tarikan gravitasi Bumi, dan Bumi mengorbit Matahari karena tarikan gravitasi Matahari. Planet-planet ini melakukan gerak revolusi dalam jalur orbit yang berbentuk elips, karena planet-planet memiliki kecepatan dalam arah yang tegak lurus terhadap kekuatan tarikan Matahari.

Gerak planet mengitari Matahari. Satelit yang mengelilingi Bumi dan bintang-bintang yang mengitari pusat Galaksi, diatur oleh gaya sentral yang bekerja sepanjang garis lurus yang menghubungkan benda langit terhadap sumber gaya tersebut. Aturan untuk menerangkan gaya sentral ini lazim disebut hukum gravitasi Newton, “ Gaya tarik menarik antara dua titik massa adalah berbanding langsung dengan hasil kali massa mereka serta berbanding terbalik dengan

Untuk memudahkan pemahaman terhadap Sistem dua benda langit, diperkenalkan semua benda langit memiliki Massa dan Gravitasi. Selain memiliki gravitasi, juga memiliki medan gravitasi yang saling mempengaruhi satu sama lainnya. Selanjutnya Gaya gravitasi ini menarik benda-benda disekitarnya menuju pusat gravitasi. Di dalam makalah ini akan dibahas mengenai pengaruh gravitasi terhadap bentuk bumi, pasang surut, orbit planet.

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh gravitasi terhadap bentuk bumi?

2. Bagaimana terjadinya pasang surut air laut?

3. Bagaimana orbit planet?

C. Tujuan Penulisan

1. Untuk mengetahui pengaruh gravitasi terhadap bentuk bumi.

2. Untuk mengetahui pasang surut air laut.

3. Untuk mengetahui orbit planet.

D. Manfaat Penulisan

1. Mengetahui pengaruh gravitasi tehadap bumi.

2. Mengetahui pasang surut air laut.

3. Mengetahui orbit planet

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengaruh Gravitasi Terhadap Bumi

Semua benda di alam semesta ini memiliki massa, sehingga juga memiliki gravitasi. Selain memiliki gravitasi, juga memiliki medan gravitasi yang saling mempengaruhi satu sama lainnya. Contohnya pengaruh gravitasi matahari dan gravitasi bumi mengakibatkan revolusi bumi agar bumi tidak tertarik ke dalam matahari, begitu juga pengaruh gravitasi bumi dan bulan, mengakibatkan bulan mengelilingi bumi.

     Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. Contoh : Sebuah apel jatuh ke tanah diakibatkan oleh gaya gravitasi bumi yang menarik apel tersebut ke pusat gravitasi bumi. Gaya gravitasi ini menarik benda-benda disekitarnya menuju pusat gravitasi.

1. Pengaruh Gaya Gravitasi Matahari dan Gravitasi Bumi

Nilai gravitasi matahari adalah 27.94 G (nilai G yang diakui sekarang = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2 (kekuatan gravitasi bumi)), yaitu sekitar 28 kali kekuatan gravitasi bumi. Dengan percepatan gravitasi permukaan yaitu = 274.0 m/s2, dibanding kan bumi = 9.8 m/s2.

Pengaruh gaya gravitasi matahari dan gravitasi bumi mengakibatkan bumi berputar pada porosnya (berotasi) dan bumi mengelilingi matahari (berevolusi). Gravitasi matahari menarik bumi ke pusat matahari, sedang gaya gravitasi bumi tetap mempertahankan posisi bumi, sehingga menghasilkan gaya sentrifugal yang membuat bumi berputar pada porosnya dan mengelilingi matahari agar tidak tertarik ke pusat gravitasi matahari atau tetap berada pada orbitnya.

2. Pengaruh Gaya Gravitasi Bumi dan Gravitasi Bulan

Nilai gravitasi bulan adalah 17% G (1 G = kekuatan gravitasi bumi), yaitu sekitar 0,17 kali kekuatan gravitasi bumi. Dengan percepatan gravitasi permukaan yaitu = 1,6 m/s2, dibanding kan bumi = 9.8 m/s2.Gravitasi bumi menarik bulan ke pusat bumi, sedang gaya gravitasi bulan tetap mempertahankan posisi bulan, sehingga menghasilkan gaya sentrifugal yang membuat bulan berputar pada porosnya dan mengelilingi bumi agar tidak tertarik ke pusat gravitasi bumi atau tetap berada pada orbitnya.

Pengaruh gaya gravitasi bumi dan bulan adalah pasang-surut air laut. Gaya gravitasi bulan menarik air laut ke arah bulan sehingga memengaruhi ketinggian ombak dan permukaan laut. Karena bulan mengitari bumi, maka akan ada saat di mana satu sisi dari bumi lebih dekat dengan bulan. Bagian yang dekat dengan bulan inilah yang akan mengalami air laut pasang, sedangkan bagian lainnya yang tidak dekat dengan bulan mengalami air laut surut. Pasang-surut air laut juga berkaitan dengan fase bulan. Biasanya, air laut akan mengalami pasang tinggi pada saat bulan purnama.

Selain itu juga, pengaruh gaya gravitasi bumi dan bulan adalah menjauhnya bulan dari bumi sekitar 3,8 cm tiap tahun.

B. Pasang Surut Air Laut

Pasang merupakan kondisi atau keadaan dimana air laut naik daripada biasanya. Sementara surut merupakan kondisi dimana permukaan air laut turun daripada biasanya. Pada intinya, pasang surut merupakan fenomena pergerakan naik ataupun turunnya posisi permukaan perairan laut secara berkala yang disebabkan oleh faktor- faktor tertentu.

Pasang dan surut air taut dipengaruhi oleh gaya gravitasi atau gaya tarik bulan dan matahari. Bulan yang lebih dekat dengan bumi mempunyai pengaruh yang lebih besar pada pasang dan surutnya air laut dibandingkan dengan pengaruh gravitasi matahari.Pasang dan surut terbesar terjadi pada saat bulan baru dan bulan pumama karena pada saat itu, matahari, bulan, dan bumi berada dalam bidang segaris. Pasang terendah terjadi pada saat bulan perbani. Oleh karena itu, pasang terendah disebut juga pasang perbani. Ketika pasang perbani, pasang terjadi serendah-rendahnya karena kedudukan matahari dan bulan terhadap bumi membentuk sudut 90 derajat. Oleh karena itu, gravitasi bulan dan matahari akan saling memperlemah. Perbedaan tinggi air pada saat pasang dan surut di laut terbuka mencapai 3 m. Tetapi, di tempat-tempat sempit seperti di selat atau di muara sungai, perbedaan tinggi air ini dapat mencapai 16 m. Bumi yang diselubungi air laut akan sangat dipengaruhi oleh gaya gravitasi bulan. Akibatnya, daerah yang berhadapan dengan bulan akan mengalami pasang, sedangkan daerah yang tegak lurus terhadap kedudukan bulan akan mengalami surut. 

Pasang surut laut merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi dan efek sentrifugal. Efek sentrifugal adalah dorongan ke arah luar pusat rotasi. Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa tetapi berbanding terbalik terhadap jarak. Meskipun ukuran bulan lebih kecil dari matahari, gaya tarik gravitasi bulan dua kali lebih besar dari pada gaya tarik matahari dalam membangkitkan pasang surut laut karena jarak bulan lebih dekat dari pada jarak matahari ke bumi. Gaya tarik gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan menghasilkan dua tonjolan (bulge) pasang surut gravitasional di laut. Lintang dari tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, sudut antara sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari.

1. Teori Pasang Surut

a. Teori Keseimbangan (Equilibrium Theory)

Teori keseimbangan dikemukakan oleh Sir Isaac Newton. Teori ini menjelaskan mengenai sifat- sifat pasang surut air laut secara kualitatif. Teori ini terjadi pada Bumi ideal dimana seluruh permukaannya ditutupi oleh air dan juga pengaruh kelembaban diabaikan. Teori keseimbangan juga menyatakan bahwa naik turunnya permukaan air laut ini sebanding dengan gaya pembangkit pasang surut. Maka dari itu untuk memahami gaya pembangkit dari pasang surut ini dilakukan dengan memisahkan pergerakan sistem bumi- bulan- matahari menjadi dua macam, yakni bumi- bulan dan bumi- matahari. Teori ini diasumsikan tertutup air dimana kedalaman dan juga densitas sama dan naik turun muka laut sebanding dengan gaya pembangkit pasang surut atau resultante gaya tarik bulan dan gaya sentrifugal. Teori keseimbangan ini berkaitan dengan hubungan antara laut, massa air yang naik, bulan dan juga matahari dimana gaya pembangkit ini akan menimbulkan air tinggi pada dua lokasi, dan juga air rendah pada dua lokasi. Selain faktor- faktor tersebut, menurut teori ini pasang surut air laut juga dipengaruhi oleh:

• Rotasi bumi pada sumbunya 
• Revolusi bulan terhadap matahari.
• Revolusi bumi terhadap matahari

b. Teori Pasang Surut Dinamik (Dynamical Theory)

Teori pasang surut dinamik ini dikemukakan oleh Laplace. Teori pasang surut dinamik ini melengkapi teori keseimbangan yang telah dijelaskan di atas, sehingga sifat- sifat pasang surut dapat diketahui secara kuantitatif. Teori pasang surut dinamis ini menyatakan lautan yang homogen masih diasumsikan menutupi seluruh permukaan Bumi dengan kedalaman yang konstan. Namun keberadaan gaya tarik periodik dapat membangkitkan gelombang dengan periode yang sesuai dengan konstitue- konstituenya. Teori ini juga menyatakan bahwa gelombang pasang surut terbentuk karena dipengaruhi oleh resultante gaya tarik bulan dan gaya sentrifugal, kedalaman dan luas perairan, pengaruh rotasi Bumi dan pengaruh gesekan dasar. Selain faktor- faktor tersebut, menurut teori ini pasang surut air laut juga dipengaruhi oleh:

• Kedalaman perairan dan luas perairan
• Pengaruh rotasi Bumi 
• Gesekan dasar rotasi Bumi

2. Jenis dan Sifat Pasang Surut Air Laut

Jenis dan sifat pasang surut yang terjadi dipermukaan bumi sangat bervariasi. Hal ini disebabkan karena faktor topografi yang bervariasi, terutama didaerah kepulauan dengan selat-selat sempit dan terjal akan nampak suatu pasang surut yang berbeda di laut lepas. 

Laut atau selat-selat sempit dapat meninmbulkan suatu resonansi pasang surut, sehingga dapat mempengaruhi sifat dan jenis pasang utama. Dan begitu pula pada tebing-tebing laut yang terjal akan menimbulkan tunggang air yang lebih besar. Pasang surut air laut dapat di bedakan atas 3 jenis, yaitu:

a. Diurnal tide, yaitu pasang surut tunggal yang terjadi apabila dalam waktu 24 jam terjadi dua kali air tinggi dan satu kali air rendah.

b. Semi diurnal tide, yaitu pasang surut ganda terjadi apabila dalam waktu 24 jam terjadi dua kali air tinggi dan dua kali air rendah.

c. Mixed tide, yaitu pasang surut campuran trjadi apabila dalam waktu 24 jam terdapat kedudukan air tinggi dan rendah yang tidak teratur.

Terjadinya arus di lautan disebabkan oleh dua faktor utama, yaitu faktor internal dan faktor eksternal.  Faktor internal seperti perbedaan densitas air laut, gradien tekanan mendatar dan gesekan lapisan air. Sedangkan faktor eksternal seperti gaya tarik matahari dan bulan yang dipengaruhi oleh tahanan dasar laut dan gaya coriolis, perbedaan tekanan udara, gaya gravitasi, gaya tektonik dan angin.

Menurut Bishop (1984), gaya-gaya utama  yang berperan dalam sirkulasi massa air adalah gaya gradien tekanan, gaya coriolis, gaya gravitasi, gaya gesekan, dan gaya sentrifugal. Faktor penyebab terjadinya arus yaitu dapat dibedakan menjadi tiga komponen yaitu gaya eksternal, gaya internal angin, gaya-gaya kedua yang hanya datang karena fluida dalam gerakan yang relatif terhadap permukaan bumi. Dari gaya-gaya yang bekerja dalam pembentukan arus antara lain tegangan angin, gaya Viskositas, gaya Coriolis, gaya gradien tekanan horizontal, gaya yang menghasilkan pasang surut.

a. Gaya Viskositas

   pada permukaan laut ditimbulkan karena adanya pergerakan angin pada permukaan  laut sehingga menyebabkan pertukaran massa air yang berdekatan secara periodik, hal ini disebabkan karena perbedaan tekanan pada fluida. Gaya viskositas dapat dibedakan menjadi dua gaya yaitu viskositas molecular dan viskositas eddy. Gesekan dalam pergerakan fluida hasil dari transfer momentum diantara bagian-bagian yang berbeda dari fluida. Dalam pergerakan fluida dalam aliran laminer, transfer momentum terjadi hasil transfer antara batas yang berdekatan yang disebut viskositas molekular. Di permukaan laut, gerakan air tidak pernah laminer, tetapi turbulen sehingga kelompok-kelompok air, bukan molekul individu, ditukar antara satu bagian fluida ke yang lain. Gesekan internal yang dihasilkan lebih besar dari pada yang disebabkan oleh pertukaran molekul individu dan disebut viskositas eddy.

b. Gaya Coriolis 

   Gaya Coriolis mempengaruhi aliran massa air, dimana gaya ini akan membelokan arah angin dari arah yang lurus. Gaya ini timbul sebagai akibat dari perputaran bumi pada porosnya. Gaya Coriolis ini yang membelokan arus dibagian bumi utara kekanan dan dibagian bumi selatan kearah kiri. Pada saat kecepatan arus berkurang, maka tingkat perubahan arus yang disebabkan gaya Coriolis akan meningkat. Hasilnya akan dihasilkan sedikit pembelokan dari arah arus yang relaif cepat dilapisan permukaan dan arah pembelokanya menjadi lebih besar pada aliran arus yang kecepatanya makin lambat dan mempunyai kedalaman makin bertambah besar. Akibatnya akan timbul suatu aliran arus dimana makin dalam suatu perairan maka arus yang terjadi pada lapisan-lapisan perairan akan dibelokan arahnya. Hubungan ini dikenal sebagai Spiral Ekman, Arah arus menyimpang 450 dari arah angin dan sudut penyimpangan.bertambah dengan bertambahnya kedalaman.

C. Orbit Planet

Orbit planet-planet di Tata Surya memang semuanya berada dalam satu bidang. Demikian juga dengan orbit satelit dari planet-planet tersebut. Semuanya berada dalam satu bidang yang sama. Semua planet bisa memiliki orbit pada bidang yang sama ini terkait dengan pembentukannya di dalam Tata Surya.

Tata Surya terbentuk dari awan gas dan debu raksasa yang kita kenal sebagai nebula. Di dalam nebula inilah bintang dilahirkan. Atau kalau di dalam Tata Surya, Matahari lahir di dalam nebula ini. Awalnya partikel-partikel debu berkumpul membentuk awan sferis. Awan gas dan debu ini berputar dan kemudian menarik lebih banyak materi. Interaksi gravitasi partikel-partikel di awan menyebabkan awan berkondensasi. Pada saat itu radiusnya mengecil, tapi momentum sudutnya tidak mengecil sehingga rotasinya makin cepat. Awan pun mengalami keruntuhan.

Saat terjadi keruntuhan, rotasi awan semakin cepat. Tapi tidak semua bagian dari awan ini ditarik ke pusat. Partikel di sekitar bidang yang tegak lurus sumbu rotasi mengalami gaya sentrifugal yang membuat mereka tidak mendekati pusat melainkan melawan gravitasi.  Akibatnya awan memipih dan membentuk piringan yang berputar di sekeliling inti yang sangat rapat.

Semakin banyak massa yang dikumpulkan di pusat piringan, maka temperatur juga meningkat tajam sehingga memberi kemampuan yang cukup untuk terjadinya reaksi nuklir. Atom hidrogen kemudian mengalami pembakaran menjadi helium menandai kelahiran Bintang. Sementara itu gas dan debu di piringan pipih yang berputar disekeliling bintang pun saling berinteraksi di dalam piringan. Bertabrakan dan berakumulasi membentuk planet-planet yang kemudian mengitari Bintang. Inilah yang menyebabkan planet-planet memiliki orbit pada bidang yang sama dengan Bintang.

Periode orbit

Periode orbit adalah waktu yang diperlukan bagi suatu benda untuk melakukan satu orbit penuh mengitari benda lain. Jika disebutkan tanpa mendalami astronomi, maka rujukannya adalah periode sidereal suatu benda astronomis, yang dihitung terhadap bintangnya.

Ada beberapa jenis periode orbit untuk benda-benda yang mengitari Matahari (atau benda langit lainnya):

1. Periode sidereal

adalah siklus sementara yang dibutuhkan suatu benda untuk melakukan satu orbit penuh relatif terhadap bintangnya. Ini dianggap sebagai periode orbit sejati benda tersebut.

2. Periode sinodis

adalah interval sementara yang dibutuhkan suatu benda untuk muncul kembali di titik yang sama relatif terhadap dua benda lain (node linier), contohnya ketika Bulan relatif terhadap Matahari dilihat dari Bumi kembali ke fase iluminasi yang sama. Periode sinodis adalah waktu yang berlangsung antara dua konjungsi berturut-turut dengan garis Matahari-Bumi dalam urutan linier yang sama. Periode sinodis berbeda dari periode sidereal karena Bumi mengorbit Matahari.

3. Periode drakonitik atau periode drakonik

adalah waktu yang berlangsung antara dua perlintasan benda melalui node menaiknya, titik orbitnya tempat benda tersebut melintasi ekliptika dari belahan selatan ke utara. Periode ini berbeda dari periode sidereal karena kedua bidang orbit benda dan bidang ekliptika berpresesi terhadap bintang tetap, sehingga persimpangan mereka, yaitu garis node, juga berpresesi terhadap bintang tetap. Meski bidang ekliptika sering bersifat tetap di posisi yang ia tempati pada epos tertentu, bidang orbit benda tersebut masih berpresesi dan mengakibatkan periode drakonitik berbeda dari periode sidereal.

4. Periode anomalistik

adalah waktu yang berlangsung antara dua perlintasan benda di periapsis-nya (pada planet di tata surya, disebut perihelion), titik pendekatan terdekatnya terhadap benda yang menariknya. Periode ini berbeda dari periode sidereal karena sumbu semimayor benda berjalan dengan sangat lambat.

5. Periode tropis Bumi (atau disebut juga "tahun")

adalah waktu yang berlangsung antara dua penjajaran sumbu rotasinya dengan Matahari, juga dilihat sebagai dua perlintasan benda di asensio rekta nol. Satu tahun Bumi memiliki interval yang sedikit lebih pendek dari pada orbit Matahari (periode sidereal) karena sumbu inklinasi dan bidang khatulistiwanya secara perlahan berpresesi (berotasi dalam istilah sidereal), kembali sejajar sebelum orbit selesai dengan interval yang sama dengan kembalinya siklus presesi (sekitar 25.770 tahun).

BAB III
PENUTUP

A. Kesimpulan

Semua benda di alam semesta ini memiliki massa, sehingga juga memiliki gravitasi. Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. Contoh : Sebuah apel jatuh ke tanah diakibatkan oleh gaya gravitasi bumi yang menarik apel tersebut ke pusat gravitasi bumi. Gaya gravitasi ini menarik benda-benda disekitarnya menuju pusat gravitasi.

Pasang surut air laut bukan saja merupakan sebuah fenomena biasa. Pasang surut yang terjadi di lautan ini ternyata membawa dampak baik bagi manusia yang notabene tinggal di daratan. Pasang surut air laut ini memberikan manfaat karena tenaga yang ditimbulkannya. Beberapa manfaat pasang surut air laut ini untuk manusia antara lain sebagai berikut:

• Sumber penghasil tenaga listrik 
• Dapat menghasilkan garam
• Melakukan surfing atau selancar.

Orbit pertama kali dianalisa secara matematis oleh Johannes Kepler yang merumuskan hasil perhitungannya dalam hukum Kepler tentang gerak planet. Dia menemukan bahwa orbit dari planet dalam tata surya kita adalah berbentuk elips dan bukan lingkaran atau episiklus seperti yang semula dipercaya. Orbit planet berbentuk elips karena interaksi gravitasi antara planet dan matahari beserta dengan benda langit lainnya.

B. Saran

Demikian makalah ini kami susun,  kami yakin dalam makalah ini masih terdapat jauh dari kata sempurna.  Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca guna untuk perbaikan makalah kami selanjutnya. Kami berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kami pada khususnya dan bagi pembaca pada umumnya. Aamiin…

DAFTAR PUSTAKA

 

Anonim. (2014). Terjadinya Pasang Surut di laut di https://id.wikipedia.org/wiki/pasang-surut-air-laut/2014  [25 April 2019]

 

Anonim. (2015). Pengaruh gravitasi terhadap bumi di https://id.wikipedia.org/wiki/pengaruh-gravitasi-terhadap-bumi/2015 [25 April 2019]