Dikarenakan garis edar planet yang berbentuk elips jarak antara Matahari dengan planet menjadi

Table of Contents Show

Dari Mana Asalnya Gravitasi?
Apa Bukti Planet-planet Mengelilingi Matahari?
Hukum Kepler I
Hukum II Kepler
Hukum III Kepler
Video yang berhubungan

Ilustrasi. Kredit: Playbuzz

Info Astronomy - 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. Tapi, mengapa planet-planet mengitari Matahari? Adakah bukti-buktinya? Alasan ilmiah yang mendasar tentang mengapa planet-planet mengelilingi Matahari adalah: 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. Lalu, mengapa kemudian planet-planet ini melakukan gerak revolusi dalam jalur orbit yang berbentuk elips, bukan bergerak lurus? Hal ini terjadi karena planet-planet memiliki kecepatan dalam arah yang tegak lurus terhadap kekuatan tarikan Matahari. Dengan kata lain, Matahari menarik planet-planet dengan gaya gravitasinya, namun di sisi lain planet-planet juga memiliki gaya gravitasi yang sama. Hasil dari gaya tarik menarik di antara keduanya ini pun membuat ada gaya lain yang dikenal sebagai gaya sentripetal dan gaya sentrifugal. Gaya sentripetal sendiri merupakan sebuah gaya yang membuat objek langit untuk bergerak melingkar mengitari pusat revolusi, sementara itu gaya sentrifugal merupakan semacam lawan dari gaya sentripetal, yakni gaya yang menjauhi pusat putaran. Jika tidak ada Matahari, maka planet-planet akan melakukan perjalanan lurus tanpa arah. Namun, gravitasi Matahari mengubah jalurnya, menyebabkannya mengelilingi Matahari, dalam bentuk yang hampir melingkar sempurna alias elips.

Dari Mana Asalnya Gravitasi?

Sebentar, memangnya gravitasi itu ada? Bukannya cuma hoaks? Dasar antek elit global!!1!11! Gravitasi, dalam bahasa sederhananya, adalah sebutan untuk gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta, seperti halnya Matahari yang saling tarik-menarik dengan planet-planet di tata surya kita ini. Gravitasi bisa timbul karena alam semesta bukanlah ruang yang benar-benar kosong, melainkan berisi partikel dan benda langit yang sangat banyak jumlahnya, bahkan mungkin tidak terhitung. Setiap partikel dan benda langit itu, kecuali partikel foton, memiliki apa yang disebut massa. Dengan begitu, interaksi di antara partikel bermassa satu sama lain disebutlah sebagai gaya gravitasi.

Sudah mudeng, kan???

Massa juga diketahui berbanding lurus dengan gravitasi. Semakin besar massa sebuah partikel atau benda langit, maka semakin besar gravitasinya. Itulah mengapa Matahari kita sanggup menundukkan planet-planet dan bahkan benda-benda kecil lain di tata surya; sebab massanya lebih besar daripada anggota tata surya lainnya.

Apa Bukti Planet-planet Mengelilingi Matahari?

Di zaman modern ini, seluruh penjelasan sains mengatakan bahwa sistem tata surya kita adalah heliosentris, yakni Matahari sebagai pusat peredarannya. Tapi bagaimana kita tahu? Adakah bukti-buktinya? Dalam sains, klaim besar harus memiliki bukti yang besar pula, begitupun bukti untuk heliosentris. Mari kita naik mesin waktu dulu untuk kembali ke sekitar tahun 230 SM. Pada saat itu, filsuf Yunani Aristarchus menghitung seberapa besar ukuran Bumi. Ia juga membuat perkiraan yang baik dan runut mengenai jarak antara Bumi ke Bulan dan ke Matahari. Aristarchus merupakan filsuf yang menyatakan bahwa Bumi berputar pada porosnya dan juga mengorbit pada Matahari. Namun, orang-orang pada masa itu tidak menyukai dan tidak percaya dengan gagasan ini. Mereka justru memilih pendapat fisuf lain, yaitu Aristoteles, yang mengatakan bahwa Bumi merupakan pusat dari alam semesta. Hemm, sombong betul manusia kala itu ya. Aristoteles mengatakan bahwa, Bulan, Matahari, planet-planet dan juga bintang-bintang mengelilingi Bumi dengan kecepatan berbeda-beda. Pada masa kegelapan itu, orang-orang mempercayai gagasan Aristoteles selama kurun waktu yang panjang, hingga pada akhirnya sebuah teleskop ditemukan pada awal abad ke-17, dan Aristarchus terbukti benar.

Venus dalam fase Sabit diamati lewat teleskop modern. Kredit: Shahgazer.net

Teleskop pertama tersebut datang pada tahun 1610 M. Adalah Galileo Galilei, yang mengarahkan teleskop barunya menuju planet Venus. Kala itu, Galileo melihat bahwa planet Venus memiliki fase seperti Bulan. Lalu, apa menariknya Venus yang memiliki fase seperti Bulan? Nah, jadi, adanya fase pada planet Venus ini merupakan sebuah bukti. Fase Venus hanya bisa terjadi jika Venus memiliki orbit yang lebih dekat ke Matahari daripada orbit Bumi di tata surya. Atau dengan kata lain, Venus (dan Bumi) haruslah mengelilingi Matahari). Sebab bila Venus (dan benda-benda langit lain di tata surya) yang mengelilingi Bumi, maka seharusnya Venus muncul dengan fase penuh, bukannya sabit. Dengan teleskop yang lebih baik beberapa tahun hingga abad kemudian, para astronom mulai mencari bukti lain dari Bumi yang memang berevolusi terhadap Matahari: paralaks bintang. Apa itu paralaks? Orbit Bumi dalam mengelilingi Matahari sangatlah besar, berdiameter sekitar 300 juta kilometer. Jadi, jika kita mengukur posisi sebuah bintang di langit, dan kemudian mengukurnya lagi enam bulan kemudian, posisi bintang tersebut akan bergeser sedikit relatif terhadap bintang latar belakang yang lebih jauh. Adanya paralaks bintang membuktikan bahwa Bumi sebenarnya tidak diam, Bumi bergerak dalam orbit untuk mengelilingi Matahari. Paralaks bintang pertama diukur pada tahun 1838 M oleh seorang astronom asal Jerman, Friedrich Wilhelm Bessel. Ia dengan cermat berhasil mengukur paralaks bintang 61 Cygni.

Paralax bintang yang membuat posisi bintang berubah karena Bumi berevolusi. Kredit: Discover Magazine

Bukti terakhir adalah, bayangkan kamu sedang berdiri diam di tengah hujan yang airnya turun dengan gerak lurus. Untuk menjaga tubuhmu tetap kering, kamu membuka payung. Tapi, ketika kamu mulai berjalan, kamu pasti perlu memiringkan payung ke "arah" hujan, meskipun sebenarnya air hujan turun lurus ke bawah. Semakin cepat kamu berjalan, semakin besar kemiringannya. Nah, saat Bumi mengorbit Matahari, kita bisa mendeteksi "kemiringan" cahaya bintang yang kita lihat. Astronom Inggris James Bradley menemukan fenomena ini pada tahun 1725 secara tidak sengaja saat dia sedang mencari paralaks bintang. Penyimpangan cahaya bintang ini adalah akibat dari cahaya yang memiliki kecepatan yang terbatas serta adanya gerak Bumi mengelilingi Matahari. Jadi, itulah mengapa planet-planet bisa mengelilingi Matahari, beserta dengan bukti-buktinya. Sumber: Astronomy.com, WIRED Science, Cornell University.

Jawaban yang tepat untuk pertanyaan tersebut adalah C.

Hukum kedua Kepler menjelaskan tentang kecepatan orbit suatu planet. Bunyi dari hukum keduanya yaitu: “Setiap planet bergerak sedemikian sehingga suatu garis khayal yang ditarik dari matahari ke planet tersebut mencakup daerah dengan luas yang sama dalam waktu yang sama.”

Jadi, jawaban yang tepat adalah C.

Jika fenomena alam yang rutin kita alami setiap harinya, yakni matahari terbit dari timur tenggelam ke barat. Mengapa fenomena? Karena apakah benar matahari bergerak mengelilingi bumi atau sebaliknya bumi mengelilingi matahari? Hal tersebutlah yang terciptanya hukum kepler. Lebih lanjut simak penjelasan mengenai hukum kepler I, II maupun III pada artikel kali ini.

Hukum Kepler merupakan hukum yang ditemukan oleh matematikawan sekaligus astronom Jerman, yakni Johannes Kepler (1571 - 1630). Penemuan hukum tersebut didasari oleh data yang diamati oleh seorang astronom terkenal Denmark, yakni Tycho Brahe (1546-1601).

Sebelum hukum Kepler ada orang zaman dahulu menganut paham geosentris, yakni paham yang membenarkan bumi sebagai pusat dari alam semesta. Anggapan tersebut berdasarkan pengalaman dari indrawi manusia yang terbatas. Dimana manusia setiap hari mengamati matahari, bulan maupun bintang bergerak, sedang bumi diam.

Anggapan tersebut kemudian dikembangkan astronom Yunani, yakni Claudius Ptolemeus (100 - 170 M) dan paham ini bertahan hingga 1400 tahun. Menurut Claudius, bumi berada pada pusat tata surya sedangkan matahari serta planet - planet mengelilingi bumi dalam lintasan melingkar.

Setelah itu pada tahun 1543, astronom Polandia yang bernama Nicolaus Copernicus (1473-1543) mencetuskan model heliosentris. Heliosentris yang berarti bahwa bumi beserta planet - planet lain mengelilingi matahari dalam sebuah lintasan yang melingkar. Namun, dalam pendapat tersebut ada yang masih kurang yakni masih tetap menggunakan lingkaran sebagai bentuk dari lintasan gerak planet.

Tahun 1596 Kepler menerbitkan buku di bidang astronomi, yang mana buku tersebut merupakan buku pertamanya. Buku tersebut diberi judul The Mysteri of the Universe. Dalam buku tersebut Kepler memberikan pemaparan mengenai kekurangan dari dua model sebelumnya, yakni tidak ada keselarasan antara lintasan - lintasan orbit planet dengan data dari hasil pengamatan Tycho Brahe. Oleh karena itu Kepler meninggalkan model Copernicus serta Ptolemeus kemudian mencari sebuah model baru.

Tahun 1609 ditemukan bentuk orbit yang pas dengan data pengamatan Brahe, yakni berbentuk elips. Kemudian penemuan tersebut dipublikasikan dalam sebuah buku dengan judul Astronomia Nova, dimana yang juga disertai dengan hukum kedua Kepler.

Setelah hukum pertama serta hukum kedua diplubikasikan, Kepler juga mempublikasikan hukum ketiga. Hukum ketiga Kepler tersebut tertulis dalam Harmonices Mundi. Hukum tersebut dipublikasikan setelah sepuluh tahun publikasi hukum kedua.

Hukum Kepler I

Hukum I Kepler menjelaskan bahwa semua planet bergerak dalam sebuah orbit yang berbentuk elips dan matahari sebagai titik fokusnya. Hal tersebut menunjukkan bahwa jarak planet dengan matahari tidak selalu tetap. Pada suatu saat dititik terdekat (perihelion) serta disaat lain berada pada titik terjauh (aphelion).

Lihat pada gambar 2.25, apabila M serta N titik fokus elips maka jarak tiap titik pada elips ke M serta N tetap sehingga berlaku PM + Pn = Dn + Dm = BN + BM dan seterusnya.

CM/CA = eksentrisitet (ditulis e)

AC = BC = setengah sumbu besar (ditulis a)

DC = EC = setengah sumbu kecil (ditulis b)

Rumus:

b² = a² (1 – e¹) luas elips = πab

MA = a (1 – e) bila e = 0 maka elips berbentuk lingkaran

MB = a (1 + e)

Sehingga dapat disimpulkan bahwa jarak planet ke matahari umumnya tidaklah tetap, terkadang dekat dan terkadang terjauh. Jika dilihat pada gambar 2.25, matahari pada posisi titik M, titik terdekat planet (A) disebut dengan perihelion sedangkan titik terjauh (B) disebut dengan aphelion.

Hukum II Kepler

Hukum kepler II dikenal juga dengan nama hukum petak. Hal tersebut dikarenakan menurut hukum kepler II garis hubung matahari dengan planet dalam waktu yang sama menyapu luas petak yang sama.

Garis hubung matahari – planet dalam selang waktu yang sama menyapu luas daerah yang sama. Sebagai contohnya suatu planet pada saat tertentu berada di titik A. Dalam selang waktu tertentu, misalkan saja ∆t, planet menempuh AA’. Beberapa saat kemudian planet di B. Dalam waktu ∆t, planet menempuh BB’. Maka berdasarkan hukum kepler II luas MAA’ = luas MBB’ jika ∆t pada keduanya sama. Akibat dari hal tersebut, planet bergerak cepat apabila jarak planet tersebut dekat dengan matahari dan lambat apabila jauh dari matahari.

Hukum III Kepler

Hukum kepler III menjelaskan bahwa T2 pangkat waktu peredaran tiap – tiap planet dalam mengelilingi matahari berbanding lurus dengan pangkat tiga jarak rata – rata antara planet dan matahari d3.

Penjelasan dari hukum kepler III ini terkait dengan revolusi planet. Lebih jelasnya mengenai hal tersebut silahkan simak artikel 3 Macam Gerakan Bumi: Rotasi Bumi, Revolusi Bumi dan Presesi Bumi.

Demikian artikel mengenai hukum kepler I, II dan III semoga dapat membantu kalian dalam mempelajari hukum kepler. Jika ada hal – hal yang perlu ditambahkan dalam artikel ini silahkan tulis dikolom komentar. Selamat belajar. :)

Referensi:

1. Mulyo, Bambang Nianto dan Purwadi Suhandini. 2015. Geografi 1 untuk Kelas X SMA Dan MA. Solo: PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri.
2. www.softilmu.com/2015/10/Pengertian-Fungsi-Bunyi-Hukum-Kepler-I-II-III-Adalah.html

*Penulis: Hasna Wijayati

Materi lain: