INFORMASI TENTANG BUMI Ukuran, bentuk, dan gerak Bumi Kompetensi Dasar: Memahami bentuk, ukuran, dan gerak Bumi Judhistira Aria Utama, M.Si. Lab. Bumi & Antariksa Jur. Pendidikan Fisika FPMIPA UPI

Ukuran & Bentuk Bumi Observasi menyarankan bentuk lengkung permukaan Bumi: Sinar Matahari terus berlanjut menerangi angkasa dan puncak-puncak gunung meskipun piringan Matahari sudah terbenam Kapal laut yang berlayar menjauhi pantai terlihat perla- han-lahan tenggelam di cakrawala Bayang-bayang Bumi yang jatuh di permukaan Bulan saat terjadi gerhana Bulan berbentuk lengkungan Bukti yang lebih kokoh: Era penjelajahan samudera Era antariksa Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Perkembangan Pemikiran Perjalanan panjang pengetahuan sebelum ini: Anaximander (611–547 SM) “Langit berupa bola raksasa yang melingkupi Bumi yang datar yang berada di pusat bola” Pythagoras (582–507 SM) “Berspekulasi bahwa Bumi berbentuk bola” Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Garis tengah Matahari sekitar 7x garis tengah Bumi. Philolaus (pengikut Pythagoras, abad ke-6 SM) “Bumi tidak berada di pusat alam semesta dan bahwa Bumi bergerak” Aristarchus (310–250 SM) “Bumi bergerak mengitari Matahari dan berputar pada porosnya” Seperti halnya Anaxagoras, Aristarchus memiliki gagasan tentang ukuran relatif Matahari, Bumi, dan Bulan. Memang jauh dari tepat, tapi gagasannya benar bahwa Bumi lebih kecil daripada Matahari. Garis tengah Matahari sekitar 7x garis tengah Bumi. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Bagaimana Eratosthenes Mengukur Keliling Bumi? Eratosthenes (276–195 SM) “Keliling Bumi sekitar 250.000 stadia” (5000 stadia = 10 hari perjalanan dengan unta) Bagaimana Eratosthenes Mengukur Keliling Bumi? Eratosthenes mengguna-kan metode pengamatan Matahari, pengetahuan geometri, dan geografi untuk menghitung keli-ling Bumi. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Hasil perhitungan Eratosthenes sebesar 46 Hasil perhitungan Eratosthenes sebesar 46.250 km untuk keliling Bumi lebih besar 15% dibandingkan hasil pengukuran modern 40.030 km. Perbedaan hasil yang ada karena Eratosthenes meyakini kedua kota, yaitu Syene dan Alexandria, berada di bujur geografis yang sama. Pada kenyataannya kedua kota ini terletak di bujur yang berbeda; 320 56’ BT untuk Syene dan 290 55’ BT untuk Alexandria. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Alih-alih berbentuk bola, menurut Newton bentuk Bumi yang berotasi adalah oblate ellipsoid, yaitu me-ngalami pendataran di kutubnya dan menggelembung di daerah khatu-listiwa. Anggap Bumi tidak berotasi dan kita dapat membuat lubang menuju ke pusat Bumi di sepanjang radiusnya dari arah sumbu rotasi dan khatulistiwa. Bila lubang ini diisi dengan air tekanan hidrostatik di pusat Bumi akan mempertahankan kolom air yang sama di kedua arah radius. Bagaimanapun, karena Bumi nyatanya berotasi, rotasi ini menghasilkan gaya sentrifugal di khatulistiwa. Gaya ke arah luar ini melawan gaya gravitasi dan menarik kolom air ke atas. Sebagai akibatnya tekanan hidrostatik kolom air di pusat Bumi menjadi berkurang. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Taksiran Newton lebih besar dari nilai aktual, yaitu 0,3%. Berkurangnya tekanan hidrostatik di pusat Bumi membuat kolom air sepanjang sumbu rotasi menjadi surut. Bila Bumi adalah sebuah bola hidrostatik, bentuk Bumi yang berotasi akan berupa oblate ellipsoid. Dengan mengganggap kerapatan Bumi konstan, pendataran di kutub saya taksir sekitar 0,5%. Taksiran Newton lebih besar dari nilai aktual, yaitu 0,3%. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Dengan bentuk oblate ellipsoid-nya, diameter kutub Bumi (12 Dengan bentuk oblate ellipsoid-nya, diameter kutub Bumi (12.714 km) lebih pendek daripada diameter khatulistiwa (12.756 km). Radius rata-rata Bumi didefinisikan sebagai “radius sebuah bola yang volumenya sama dengan volume Bumi sebenarnya”. Andai a menyatakan radius khatulistiwa dan b adalah radius kutub, maka radius rata-rata adalah: Latihan: Metode apa sajakah yang dapat digunakan untuk mengetahui massa Bumi? Jelaskan! Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Gerak Bumi Bumi melakukan dua gerakan sekaligus; rotasi dan revolusi. Periode rotasi Bumi (dengan acuan bintang-bintang ja- uh): 23jam 56menit 4detik * Arah rotasi Bumi: dari barat ke timur (arah negatif) Periode revolusi Bumi (dengan acuan bintang-bintang jauh): 365,256hari * Arah revolusi Bumi: dari barat ke timur (arah negatif) Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Percobaan yang Membuktikan Bumi Berotasi Percobaan Benzenberg (1802): Menjatuhkan benda dari puncak sebuah menara tinggi. Percobaan Reich (1831): Menjatuhkan benda ke dasar sebuah sumur pertambangan. Hasil yang diperoleh: “Jika suatu benda dijatuhkan dari tempat yang tinggi, ketika ben- da tiba di Bumi letak jatuhnya bergeser ke arah timur relatif ter- hadap posisi proyeksi yang seharusnya” Percobaan Leon Foucault (1851): Menggantung-kan bandul dengan benang baja sepanjang sekitar 60m  Garis jejak yang dibentuk bandul mengikuti arah yang berbeda-beda  Rotasi! Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Akibat-akibat Rotasi Bumi Gerak semu harian benda langit (terbit di timur, terbenam di barat) Pergantian siang dan malam Bentuk Bumi yang oblate ellipsoid (bulat pepat)  perbedaan percepatan gravitasi Perbedaan waktu (terkait arah rotasi dan perbedaan bujur geografis) Terjadinya pembelokan arah angin Sesuai Hukum Buys Ballot: * Udara bergerak dari tempat bertekanan tinggi  rendah * Di belahan Bumi utara angin membelok ke kanan dan sebaliknya Terjadinya pembelokan arus laut Arus laut membelok searah jarum jam di belahan Bumi utara dan sebaliknya Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Hasil Pengamatan yang Membuktikan Bumi Berrevolusi Efek paralaks  Perubahan kedudukan bintang dekat relatif terhadap bintang-bintang latar belakang yang lebih jauh letaknya. Aberasi cahaya bintang  Perubahan posisi bintang dari posisi yang sebenarnya sebagai akibat kombinasi gerak Bumi dalam ruang dan keberhinggaan kelajuan cahaya yang berasal dari bintang yang diamati tersebut. * Analog dengan tetes hujan Efek Doppler  Pergeseran garis-garis spektrum bintang (ke arah merah atau biru) karena perubahan posisi pengamat akibat rotasi. Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Gerak semu tahunan Matahari Membeloknya jejak cahaya dari sumbu optik teleskop karena aberasi cahaya bintang menimbulkan cacat yang disebut “koma” (coma – comet-like image). Gerak semu tahunan Matahari Perubahan panjang siang dan malam  Hanya saat Matahari berada di khatulistiwa langit, siang dan malam sama panjang (12 jam). Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

* Ketika Matahari berada di belahan utara Bumi  Pergantian musim * Ketika Matahari berada di belahan utara Bumi  Benua Asia mengalami musim panas  di Indonesia musim kemarau * Ketika Matahari berada di belahan selatan Bumi  Benua Asia mengalami musim basah  di Indonesia musim hujan Kemunculan rasi bintang yang berbeda di langit malam setiap bulannya  Keperluan praktis masyarakat agraris. Latihan: Berapakah kelajuan Bumi mengitari Matahari bila orbit Bumi dianggap lingkaran dengan radius orbit sebesar 1,496x1011 m? Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012