orbit planet

5/8/2018 Orbit Planet - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/orbit-planet 1/10

Orbit Planet-planet

Oleh : Dr. Chatief Kunjaya

Planet-planet berevolusi mengelilingi Matahari pada orbit yang hampir sebidangdengan arah putaran yang sama, juga searah dengan rotasi Matahari dan juga arahrotasi planet-planet kecuali planet Venus dan Neptunus. Orbit planet-planetumumnya hampir lingkaran. Fakta-fakta ini memberikan indikasi kuat bahwaMatahari dan planet-planet lahir melalui suatu mekanisme bersama, tidak saling

bebas.

Pada Majalah Astronomi Vol 1 no 2, Maret 2009, Widya Sawitar sudahmenjelaskan tentang bagaimana Tata Surya terbentuk dari pengerutan awan gasantar bintang. Awan yang mengerut itu akan berotasi sehingga terbentuk piringan.Bagian pusat akan menjadi Matahari, sedangkan pada piringan akan terbentuk

pengerutan-pengerutan yang lebih kecil membentuk planet-planet. Karena orbit planet-planet berasal dari orbit piringan yang sama , maka dapat dipahamimengapa orbit planet-planet hampir sebidang dan masing-masing orbit itu

berbentuk hampir lingkaran.

Sifat-sifat orbit ke delapan planet dapat diterangkan dengan baik oleh teori kabutdan teori protoplanet, tetapi sifat-sifat Pluto tidak. Tidak seperti orbit planet-planetlain yang hampir lingkaran, orbit Pluto lonjong sehingga kadang -kadang lebihdekat ke Matahari daripada planet Neptunus. Bidang orbitnya juga menyimpang17° dari bidang orbit Bumi. Ukurannya tidak besar seperti planet-planet Jovian dantidak diselubungi kabut gas tebal. Fakta-fakta ini membuat para astronom

menduga, Pluto tidak lahir dengan cara yang sama dengan plan et-planet lain. Makasejak tahun 2006 Pluto tidak lagi dikategorikan planet melainkan planet kerdil.

Planet-planet yang lebih dekat ke Matahari dari pada Bumi, yaitu Merkurius danVenus, nampak dari Bumi hanya pada pagi hari sebelum Matahari terbit atau so rehari setelah Matahari terbenam. Kedua planet itu nampak selalu mengikutiMatahari dari jarak yang tidak terlalu jauh. Jarak sudut antara planet denganMatahari dilihat dari Bumi disebut elongasi. Paling jauh Merkurius hanya berjarak sudut sekitar 28° dari Matahari sedangkan Venus sekitar 47°. Karena orbit Bumidan planet dalam berbentuk elips, sudut elongasi terbesar ini juga berbeda -beda

dari satu periode ke periode berikutnya. Sudut-sudut itu, berturut-turut disebutelongasi terbesar Merkurius dan Venus. Hal ini dapat dijelaskan secara geometris pada gambar di bawah ini :

Karena dekatnya dengan Bumi, kalau sedangnampak, Venus seperti bintang yang sangat terang,ketiga paling terang di langit setelah Matahari danBulan. Maka Venus sering dinamai Bintang Pagi



atau Bintang Timur kalau kebetulan nampak pada pagi hari dan disebut BintangSore ketika kelihatan sore hari. Dahulu Venus disebut bintang karena orang zamandahulu tidak bisa membedakan bintang dengan planet. Ketika sudut elongasi planet0° dikatakan planet dalam keadaan konjungsi. Konjungsi ada dua macam, jika

planet berada diantara Bumi dan Matahari dikatakan planet dalam keadaan

konjungsi inferior, sedangkan jika planet berada di belakang Matahari dikatakankonjungsi superior.

Pada saat konjungsi inferior, kalau planet Merkurius atau Venus tepat berada di bidang ekliptika diantara Bumi dan Matahari kita bisa mengamati fenomenatransit, yaitu peristiwa melintasnya planet di piringan matahari. Karena cahayamatahari sangat terang planet yang transit akan tampak sebagai lingkaran hitam.

Peristiwa transit hanya bisa terjadi pada planet Merkurius dan Venus, saat itulahletak planet terdekat dari Bumi. Planet luar seperti Mars, Jupiter dan lain-lain tidak

bisa mengalami transit karena tidak akan pernah bisa berada diantara Matahari dan

Bumi. Saat planet luar terdekat dari Bumi adalah saat oposisi, yaitu ketika arah ke planet dan arah ke Matahari dari Bumi nampak berlawanan. Untuk pengamat didekat khatulistiwa, ketika Mars oposisi, saat matahari terbenam Mars baru terbit,Mars akan nampak di atas horizon sepanjang malam dan nampak lebih terang dari

pada saat-saat lain. Planet luar seperti Jupiter, Saturnus dan lain-lain tidak dapatdilihat pada saat konjungsi, karena berada di belakang Matahari. Meskipun planetluar menyimpang sedikit dari keadaan konjungsi, sehingga tidak terhalang oleh

piringan Matahari, tetap sulit melihatnya karena jauh dari Bumi sehingga lebihredup, diperparah lagi oleh gangguan cahayamatahari yang menyilaukan.

Apakah pada saat oposisi planet luar, Bumi danMatahari satu garis lurus? Bisa! Tapi umumnyatidak persis satu garis lurus karena bidang orbit

planet-planet dan bidang orbit Bumi tidak persissatu bidang, melainkan membentuk suatu sudutkecil.

Saat oposisi adalah saat terbaik mengamati planetluar, karena jaraknya yang dekat sehinggatampak lebih terang, lagi pula saat oposisi adalah

saat planet luar nampak paling lama pada malam hari. Oposisi yang sempatmembuat heboh adalah oposisi planet Mars tahun 2003. Mengapa demikianmenghebohkan ? padahal dalam waktu tidak sampai dua tahun bisa ada dua kalioposisi. Karena oposisi Mars 2003 adalah oposisi terdekat yang sangat jarangterjadi. Mars nampak sangat terang sehingga menjadi benda langit malam palingterang setelah Bulan. Mengapa ada oposisi dekat ada oposisi jauh? Karena orbit

planet-planet tidak lingkaran sempurna, melainkan agak lonjong. Kelonjonganorbit planet dinyatakan dalam eksentrisitase, yang didefinisikan sebagai berikut:



e = ¥(1-(b2 / a2))

Dengan a = setengah sumbu panjang elips

b = setengah sumbu pendek

Jarak perihelion (terdekat dari Matahari): a(1 - e)

Jarak aphelion (terjauh dari Matahari): a(1 + e)

Jika kebetulan pada saat oposisi Mars, Bumi dekat dengan aphelion (titik terjauhdari matahari) sedangkan Mars dekat dengan perihelion (titik terdekat dariMatahari), maka jarak Bumi ± Mars menjadi lebih dekat daripada saat oposisi

biasanya, dan Mars menjadi sangat terang.

Garis-garis pada

Spektrum Bintang

intang memancarkan cahaya sendiri karena ada peristiwa pembangkitan energi di pusatnya. Energi yang tercipta kemudian merambat kepermukaan dan akhirnyadipancarkan keluar dari bintang itu sebagai radiasi elektromagnetik dalam berbagai

panjang gelombang. ifat-sifat radiasi yang dipancarkan oleh bintang antara laindijelaskan oleh hukum lanck.

Gambar 1 Kurva distribusi energi Planck untuk benda hitam bersuhu 7000 K, puncaknya berada pada § 4100Å

Menurut lanck, suatu benda yang memiliki sifat sebagai pemancar dan penyerapyang baik akan memancarkan radisi elektromagnetik dengan distribusi tertentu.Lebih tepatnya jika kita membuat grafik antara intensitas radiasi terhadap panjanggelombang kita akan mendapati bentuk seperti gunung (lihat gambar 1). osisi



puncak gunung itu ada pada panjang gelombang berapa, tergantung padatemperatur benda itu. emakin tinggi temperatur benda pemancar, letak puncak gunung itu akan semakin ke arah kiri (ke arah panjang gelombang yang lebih

pendek). Jadi sebagai indikator temperatur benda pemancar radiasi.

Akan tetapi kalau kita perhatikan spektrum bintang-bintang, distribusi intensitas itutidak semulus yang digambarkan oleh hukum lanck, melainkan kebanyakanmenampakkan adanya celah-celah tajam. alau kita lihat foto spektrumnya akannampak garis-garis gelap yang bersesuaian dengan posisi celah-celah tajam itu,yang merupakan garis serapan.

Gambar 2 atas distribusi energi yang dipancarkan bintang kelas A yang bertemperatur sekitar 7500 K, bawah, spektrum bintang kelas A. Grafik diatasdapat diperoleh dengan merunut spektrum bintang sehingga grafik atas seringdisebut spektrum satu dimensi

ementara itu, ada bintang-bintang lain yang justru menampakkan bentuk sepertiduri menonjol keatas pada spektrumnya. Jika kita lihat foto spektrumnya,bintang - bintang semacam ini menampakkan garis-garis terang, yang menunjukkan bahwa pada panjang gelombang itu intensitas radiasi yang dipancarkan bintang lebihtinggi daripada panjang gelombang sekitarnya. Ini yang disebut garis emisi.



Gambar 3 Contoh spektrum bintang yang mengandung garis emisi, sumber : www.astrosurf.com/~buil/us/peculiar2/wolf.htm

agaimana garis-garis serapan dan emisi itu dapat terbentuk ? Hal ini dapatdijelaskan oleh hukum irchoff. Jika cahaya terpancar dari sebuah sumber yang

panas dan bertekanan tinggi, distribusi intensitasnya akan mulus seperti yangdijelaskan oleh hukum lanck. Jika cahaya dari sumber itu melewati gas yang lebihdingin dan bertekanan rendah, maka akan terbentuk garis-garis serapan, dengan

pola yang bergantung pada jenis gas yang dilewati. uatu gas bertekanan rendahyang dipijarkan atau mendapat cahaya dari arah lain akan memancarkan garis-garisemisi. enjelasannya dapat dilihat pada gambar 4.

Gambar 4. Proses terjadinya garis absorpsi dan emisi.

1. Jarak Planet Merkurius pada titik perihelionnya adalah 0,341 SA dariMatahari dan setengah sumbu panjangnya adalah 0,387 SA. Luas daerah yangdisapunya dalam satu periode adalah :

a. 0,467 SA2

b. 0,312 SA2

c. 0,104 SA2

d. 0,213 SA2

e. 0,621 SA2

Jawab:



Pada Majalah Astronomi Vol 1 no 3 hal 25, telah dijelaskan tentang rumus jarak perihelion : a(1-e), dengan demikian dapat diperoleh eksentrisitas orbit Merkurius :0,119. Dengan rumus b2=a2(1-e2)

Dapat diperoleh b = 0,384

Luas elips : ab = 0,467 SA2

2. Callisto merupakan bulannya planet Jupiter, mengedari planet Jupiter pada jarak 1,88 juta km dan dengan periode 16,7 hari. Apabilamassa Callisto diabaikankarena jauh lebih kecil daripada massaJupiter, maka massa planet Jupiter adalah «

a. 10,35 × 10-4 massa Matahari

b. 9,35 × 10-4 massa Matahari

c. 8,35 × 10-4

massa Mataharid. 7,35 × 10-4 massa Matahari

e. 6,35 × 10-4 massa Matahari

Jawab:

Jika massa Jupiter dinyatakan dalam massa Matahari, jarak dalam SA, 1,88 juta km= 0.0125 SA waktu dalam tahun, 16,7 hari = 0.0457 tahun, hukum Kepler untuk satelit-satelit Jupiter dapat dinyatakan sebagai :

a3/T2 = Mj/Mo, Mj adalah massa Jupiter dan Mo massa Matahari dan T adalah periode satelit Jupiter.

Dengan demikian diperoleh M j = 9,35 × 10-4 massa Matahari

3. Jika jarak terdekat komet Halley ke Matahari adalah 8,9 x 10 10meter, dan periodenya 76 tahun, maka eksentrisitasnya adalah :a. 0,567

b. 0,667c. 0,767

d. 0,867e. 0,967

Jawab:

Dengan Hukum Kepler III dapat diperoleh setengah sumbu panjang orbit kometHalley: a

3=762



Maka a = 17,94 SA

Jarak perihelion : 8,9 x 10 10 meter = 0,593 SA = a(1-e)

Maka e = 0.967

4. Sebuah pesawat ruang angkasa mengelilingi Bulan dengan orbit yang berupalingkaran dengan radius orbit 1737 km dan dengan periode orbit sebesar 2 jam.Apabila gaya gravitasi yang disebabkan Bulan pada pesawat ruang angkasa inisama dengan gayasentrifugalnya, maka massa Bulan yang ditentukan berdasarkankeduagaya ini adalah ..... (G = 6,67 x 10 -11 m3 kg-1 s-2)a. 5,98 x 1026 kg

b. 5,98 x 1024 kgc. 5,98 x 1022 kgd. 5,98 x 1020 kge. Masa bulan tidak bisa ditentukan dengan cara ini

Jawab:

Radius orbit : 1737 km = 1737000 m (mengorbit dekat dengan permukaan bulan)

Periode orbit 2 jam = 7200 detik

Gaya sentrifugal (=sentripetal) = gaya gravitasi bulan

2r = GM bln/r 2 , M bln adalah massa bulan

M bln = 4 2 r 3 /GT2 = 5,98 x 1022 kg

Soal ini bisa juga dijawab dengan hukum Kepler III

agaimana proses ini dapat terjadi pada bintang sehingga spektrum suatu bintangmenampakkan garis absorpsi, sementara bintang lain garis emisi? ebenarnya diatmosfir bintang proses emisi dan absorpsi selalu terjadi, dengan sumber cahayakontinum yang berasal dari proses pembangkitan energi di pusat bintang, tinggal

proses mana yang lebih dominan. ada bintang yang atmosfirnya tidak terlalu tebaldibandingkan dengan radius bintang, proses absorpsi akan lebih dominan,sedangkan pada bintang beratmosfir tebal proses emisi lebih dominan. Hal inidapat dilihat pada gambar 5.



Gambar 5. Bintang beratmosfir tipis dan beratmosfir tebal.

agi pengamat, daerah yang menghasilkan garis absorpsi adalah atmosfir bagianA, sedangkan yang menghasilkan emisi adalah daerah . ada gambar 5a tampak volume daerah A lebih besar daripada daerah + , sehingga proses absorpsi lebihdominan dan spektrum bintang menampakkan garis-garis absorpsi. ada gambar 5b daerah A lebih kecil daripada daerah + , sehingga proses emisi lebihdominan dan spektrum bintang menampakkan garis-garis emisi.

ontoh Sol:Sol engolhn dt OS 2005

pektrum bintang

Di bawah ini diperlihatkan empat buah spektrum bintang lengkap dengan g aris-garis absorpsi yang tampak pada setiap spektrum. Nama-nama unsur kimia yangditulis di bagian atas spektrum nomor I berlaku untuk keempat spektrum,sedangkan nama unsur yang berada di bagian bawah setiap spektrum hanya

berlaku untuk spektrum di atasnya saja.

a. Urutkanlah keempat spektrum bintang di bawah berdasarkan temperaturnyamulai dari yang terpanas ke yang terdingin, dan jelaskan alasannya mengapa kamumengurutkan seperti itu!

b. ebutkan unsur atau elemen kimia pada garis spektrum yang diberi n omor 1, 2dan 3 di bawah spektrum nomor I.



c. Jelaskan mengapa terjadi perbedaan penampakan garis-garis spektrum bintangseperti yang diperlihatkan di bawah.

Jawab:

a. intang IV adalah bintang yang dingin, terbukti dari adanya garis molekul TiOyang hanya bisa terbentuk pada temperatur rendah. intang III adalah yang

terpanas, demikian panasnya sehingga Helium pun bisa terionisasi, lagipula bagian biru dari spektrumnya adalah yang paling terang. Adanya garis-garis band dan G band pada bintang II menunjukkan temperatur yang tidak terlalu tinggi, lebihrendah dari bintang I,tapi lebih tinggi daripada bintang IV. Maka urutan bintang

berdasarkan temperatur, dimulai dari yang terpanas adalah : III, I, II, IV

b. Dilihat dari urutan keteraturannya : 1. H , 2. H ,3. Hc.

c. erbedaan penampakan garis-garis spektrum bintang itu karena perbedaantemperatur. ada bintang bertemperatur tinggi, Hidrogen banyak yang tereksitasike tingkat energi tinggi, bahkan ionisasi,sehingga yang tersisa di tingkat energi n=2

yang menyebabkan garis-garis almer menjadi sedikit.Temperatur tinggi mampumengionosasi Helium sehingga garis Helium terionisasi bisa nampak. ada bintangyang bertemperatur lebih rendah, lebih banyak Hidrogen di tingkat energi n=2,sehingga garis-garis almer lebih kuat, dan paling kuat pada bintang kelas A yangdiwakili oleh bintang I. ada bintang yang bertemperatur lebih rendah dari kelas A,

banyak elektron yang berada dalam keadaan dasar sehingga yang di n=2 lebihsedikit dan garis almer lebih lemah. ada bintang yang lebih dingin, lebih banyak elektron Hidrogen yang berada dalam keadaan dasar. ehingga garis -garis



Hidrogen almer lebih lemah lagi bahkan tidak kelihatan, tapi muncul garismolekul TiO.

orbit planet

Documents