.jpeg)
.jpeg)
Dalam alam semesta dimana sistem bintang, Tata Surya, planet, dan eksoplanet yang terikat di
dalamnya, tanpa diragukan lagi, Tata Surya merupakan sistem yang paling kita ketahui. Siapa
yang tidak mengetahui apa itu Matahari, planet, komet, dan asteroid. Tapi apakah pengetahuan
yang diperoleh benar adanya? Untuk mengetahui jenis objek itu berdasarkan sudut
pandang ilmiah, maka perlu ditinjau pula aturan atau pola yang bekerja pada sistem itu .
Berdasarkan pertemuan yang diadakan oleh Persatuan Astronomi International pada tanggal
24 Agustus 2016 (the resolution of the International Astronomical Union of 24 August 2016),
menyepakati bahwa objek yang berada pada Tata Surya adalah:
- planet
- satelit alami planet
- planet kerdil
- objek kecil lain: asteroid, meteoroid, komet, debu, objek sabuk Kuiper, dll
Dengan pemahaman yang sama, jika terdapat bintang lain yang dikelilingi oleh objek terrestrial
berdasarkan hukum fisika layaknya sistem pada Tata Surya, maka sistem itu dinamakan
sebagai sistem planet luar atau eksoplanet. Salah satu pertanyaan mendasar yang ingin diketahui
adalah Bagaimanakah posisi Tata Surya di alam semesta? Sedangkan Tata Surya bukan satu-
satunya sistem planet di alam semesta. Pada bab ini, kita akan mencoba untuk menjelaskan
karateristik penting dari sistem Tata Surya dan sistem eksoplanet lainnya.
Tujuan
• Menentukan posisi Matahari di alam semesta,
• Menentukan objek yang membentuk Tata Surya,
• Mengetahui secara detail karakteristik berbagai objek yang berada pada Tata Surya,
terutama karakteristik khusus yang dimiliki
Tata Surya
Sistem berdasarkan KBBI merupakan susunan yang teratur dari pandangan, teori, asas, dan
sebagainya. Sedangkan berdasarkan terminologinya, sistem merupakan kesatuan yang terdiri
dari berbagai komponen (asas, hukum, gaya, dll) yang berhubungan satu sama lain dan
bersesuaian dengan sejumlah hukum atau aturan tertentu.
Untuk mendeskripsikan Tata Surya, maka harus ditentukannya semua elemen (dalam hal ini
objek) dalam kesatuan sistem, sehingga pengertian Tata Surya: Matahari dan semua objek yang
bergerak di sekitarnya, dan terkoneksi oleh gaya gravitasi.
Fig. 1 Sistem Tata Surya berdasarkan ukuran dari objek utamanya
Tata Surya terletak pada lengan terluar dari galaksi kita, yaitu Galaksi Bima Sakti. Lengan
itu dinamakan Lengan Orion. Lengan ini berada pada daerah dengan kerapatan yang
relatif rendah.
Fig. 2: Posisi Tata Surya pada Galaksi Bima Sakti (simulasi)
Matahari beserta seluruh objek pada Tata Surya mengorbit pusat Galaksi dengan radius antara
25,000 – 28,000 tahun cahaya (diperkirakan kurang lebih setengah dari radius galaksi) dan
periode orbital antara 225 – 250 juta tahun (dalam satuan tahun galaksi Tata Surya). Tata Surya
mengelilingi pusat Galaksi Bima Sakti dalam orbit yang hampir lingkaran dengan kecepatan
220 km/s, dengan arah gerak berorientasi menuju posisi bintang Vega.
Galaksi Bima Sakti terdiri dari 200 miliar bintang, bersamaan dengan planet masing-masing
sistem bintang, dan lebih dari 1000 nebula. Total massa dari Galaksi Bima Sakti beserta seluruh
objeknya berkisar 1000 miliar kali lebih besar dari massa Matahari, dan diameternya
diperkirakan sekitar 100,000 tahun cahaya.
Sistem bintang yang paling dekat dengan Tata Surya adalah sistem Alpha Centauri (Bintang
paling terang di rasi bintang Centaurus). Sistem itu terbentuk dari 3 bintang. Dua bintang
diantaranya adalah bintang ganda (Alpha Centauri A dan B), yang sangat mirip dengan
Matahari, dan berevolusi dengan jarak 0.2 tahun cahaya pada bintang katai merah, disebut
Alpha Centauri C, dimana bintang ini memiliki lomunitas lebih rendah. Alpha Centauri C
merupakan bintang paling dekat dengan Matahari pada jarak 4.24 tahun cahaya dan oleh sebab
itu bintang ini juga disebut sebagai “Proxima Centauri”.
Galaksi Bima Sakti merupakan bagian dari galaksi grup yang disebut “Local Group”, terdiri
dari 3 galaksi spiral besar dan sekitar 30 galaksi kecil lainnya. Galaksi Bima Sakti mempunyai
bentuk spiral besar. Lengan spiral pada Galaksi terdiri dari materi antarbintang, nebula, dan
gugus bintang muda, yang lahir dari materi antarbintang itu . Pada pusat Galaksi terdiri
dari bintang tua, yang sering ditemukan berkelompok membentuk struktur bola, atau lebih
dikenal sebagai gugus bola. Pada Galaksi Bima Sakti memiliki sekitar 200 gugus bola, dan
hanya 150 gugus yang dikenal. Gugus bintang ini cenderung berada di pusat galaksi. Tata Surya
terletak pada 20 tahun cahaya di atas bidang ekuatorial galaksi dan 28,000 tahun cahaya dari
pusat galaksi. Letak pusat galaksi berada pada arah rasi bintang Sagitarius, 25,000 – 28,000
tahun cahaya dari Matahari.
Pembentukan dan Evolusi Tata Surya
Berdasarkan teori standar, sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu, Tata Surya terbentuk dari kontraksi
gravitasi pada awan gas dan debu antar bintang. Keruntuhan awan ini dimulai dari adanya
perturbasi atau gangguan yang kuat (kemungkinan ledakan supernova), yang mengakibatkan
gaya gravitasi melebihi tekanan gas.
Kekekalan momentum sudut menyebabkan nebula berotasi semakin cepat, dan memipih, dan
melahirkan protobintang di pusatnya, dan piringan protoplanet yang terbentuk dari debu dan
gas di sekitarnya. Di dalam piringan protoplanet, terkondensasi sebuah inti padat yang kecil
(planetesimal), yang kemudian terakumulasi oleh proses akresi untuk membentuk sebuah
planet.
Hipotesis primitif nebula diusulkan pada tahun 1755 oleh Emmanuel Kant dan juga secara
terpisah oleh Pierre-Simon Laplace.
Teori standar (berdasarkan “Hipotesis Nebula” awalnya diusulkan oleh Kant dan Laplace)
dapat menjelaskan protoplanet dan orbit semi-sirkular. Selain itu telah ditemukan dengan
pengamatan pada beberapa sistem planet di sekitar bintang muda lain, sehingga teori inilah
yang diterima hingga sekarang.
Matahari
Matahari merupakan bintang dengan massa menengah. Umur Matahari diperkirakan 4.6 miliar
tahun. Saat ini, Matahari telah menempuh setengah dari siklus evolusi pada deret utamanya.
Selama berada pada deret utama, hidrogen pada pusat Matahari diubah menjadi helium melalui
reaksi fusi nuklir. Setiap detik pada inti Matahari, lebih dari 4 juta tons materi diubah menjadi
energi, sehingga menghasilkan neutrino dan radiasi matahari. Komposisi Matahari sebagian
besar terdiri dari hidrogen dan helium. Persentase hidrogen berkisar 74%, dan helium berkisar
25% dari total massa Matahari, sedangkan sisa massa lainnya merupakan elemen-elemen berat
seperti oksigen dan karbon.
Fig. 3 Skema dari proses pembentukan Tata Surya, berdasarkan teori standar, “Nebular Hypotesis” (Hipotesis
Nebula) yang diusulkan oleh Kant dan Laplace pada abad ke-17
Fig. 4a: Matahari pada infamerah Fig 4b. Struktur internal Matahari
SIKLUS KEHIDUPAN MATAHARI
Dalam 5 milyar tahun, Matahari akan membesar dan menjadi bintang katai putih, dimana
nebula planet akan terbentuk. Hidrogen akan habis, dan akan menyebabkan perubahan yang
sangat besar, termasuk kehancuran Bumi di dalamnya. Aktivitas matahari, khususnya aktivitas
magnetiknya, akan terdeteksi dalam jumlah dan ukuran sebesar bintik matahari di permukaan,
hal serupa juga akan terjadi pada lidah api matahari dan variasi angin matahari. Aktivitas ini
akan menghembuskan materi komposisi Matahari ke sistem Tata Surya dan mungkin dapat
lebih jauh dari itu.
Fig. 5. Siklus kehidungan Matahari sejak protobintang hingga katai putih.
Planet
Dewasa ini, definisi planet yang digunakan merupakan hasil dari pertemuan ke-26 Persatuan
Astronomi Internasional (26th General Meeting of International Astronomical Union) yang
diadakan di Praga, tahun 2006.
Fig 6. Objek pada Tata Surya (tidak berdasarkan skala)
Di dalam Tata Surya, planet adalah objek langit yang:
1. Berada pada orbit tertentu di sekeliling Matahari,
2. Mempunyai massa yang cukup besar sehingga dapat memenuhi kesetimbangan
hidrostatik dengan ditandai oleh bentuk hampir bulat (diameter berkisar 1000 km),
3. Tidak ada objek lain pada orbitnya (“telah menyingkirkan tetangga-tetangganya”).
Objek non-satelit yang memenuhi hanya dua ciri pertama dikategorikan sebagai “planet kerdil”.
Sedangkan untuk objek non-satelit yang hanya memuhi ciri pertama disebut sebagai “objek
kecil pada Tata Surya” atau “small solar system body” (SSSB).
Berdasarkan IAU, planet dan planet kerdil merupakan dua kelas yang sangat berbeda. Pada
mulanya, ada rencana untuk memasukkan planet kerdil sebagai subkategori planet, akan tetapi
dengan pertimbangan dapat berpotensi penambahan banyak planet ke Tata Surya, akhirnya
rencana ini tidak dijalankan. Pada tahun 2006, dengan adanya definisi planet, maka hanya ada
tiga planet kerdil (Ceres, Eris, dan Makemake) dan reklasifikasi Pluto dari planet menjadi planet
kerdil. Sekarang, sudah terdapat 5 planet kerdil: Ceres, Pluto, Makemake, Haumea, dan Eris.
Hingga sekarang, masih banyak penelitian untuk memasukkan objek baru ke dalam daftar
planet kerdil.
Definisi itu juga dapat membedakan planet dengan objek kerdil, akan tetapi definisi ini
tidak dapat digunakan pada sistem bintang lain, dimana objek kerdil tidak ditemukan di
dalamnya. Definisi Exstrasolar planets, atau eksoplanet mengikuti draf pedoman
komplementer tahun 2003 (complementary 2003 draft guideline) untuk planet, dimana dapat
dibedakan dengan bintang kerdil, yaitu dengan ukuran yang lebih besar.
8 Planet di Tata Surya dapat dikelompokkan menjadi:
• 4 Planet Kebumian, pada bagian dalam Tata Surya (Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars)
- Bebatuan, dengan densitas berkisar 4 – 5 g / cm3
• 4 Planet Raksasa, pada bagian luar Tata Surya, dapat dibagi menjadi dua tipe:
- Planet Gas Raksasa: Jupiter dan Saturnus. Komposisi utama Hidrogen dan Helium, dengan
komposisi kimia mirip dengan komposisi Matahari
- Planet Es Raksasa : Uranus dan Neptunus. Memiliki lebih banyak es dibandingkan gas.
Komposisi kimia berbeda jauh dengan komposisi Matahari.
Planet raksasa lebih ringan dari planet kebumian (terrestrial), dengan densitas berkisar 0.7 g /
cm3 (Saturnus) hingga 2 g / cm3
Planet raksasa terbentuk dengan skala waktu orde 10 juta tahun (planet batuan membutuhkan
waktu sekitar 100 juta tahun). Planet tidak terbentuk secara “in situ”, namun terdapat peristiwa
migrasi yang disebabkan oleh pertukaran momentum sudut antara planet raksasa pada saat
pembentukan dan planetesimal yang tersapu ke daerah lain dari Tata Surya atau bahkan
terlempar keluar dari Tata Surya.
Karakterisasi setiap planet mempunyai makna untuk menentukan sifat umum, seperti massa,
radius, densitas, periode rotasi pada porosnya (hari), periode revolusi terhadap Matahari
(tahun), komposisi kimia dari struktur internal dan atmosfer, dll. Pada bab ini, kami tidak akan
menyajikan data tabel, karena tersedia di internet, dan di buku. Kami akan berfokus pada
deskripsi karakteristik unik untuk setiap objek, seperti asal usul, dan lainnya sehingga guru /
pengajar dapat mengembangkannya dalam melakukan pengajaran di kelas. (untuk data spesifik
setiap planet dan benda lain di Tata Surya, silahkan tinjau informasi di internet).
MERKURIUS
Merkurius merupakan planet terdekat dari Matahari dan juga planet terkecil di Tata Surya.
Merkurius termasuk dalam kategori planet terrestrial. Nama planet ini merupakan nama dewa
Seni dan Perdagangan Romawi “Mercury”.
Merkurius tidak memiliki satelit alami, dan merupakan salah satu dari 5 planet yang dapat
dilihat dari Bumi dengan mata telanjang. Planet ini pertama kali diamati dengan teleskop pada
abad ke-17. Dewasa ini, planet Merkurius telah disurvei oleh 2 wahana antariksa: Mariner 10
(tiga kali pada 1974-1975) dan Messenger (dua kali pada 2008).
Meskipun dapat dilihat dengan mata telanjang, planet ini tidak mudah untuk diamati,
dikarenakan posisi sebagai planet terdekat dengan Matahari. Posisi planet Merkurius di langit
sangat berdekatan dengan Matahari, dan hanya dapat teramati dengan baik di sekitar elongasi1
Bumi-Matahari-Merkurius, sesaat sebelum matahari terbit dan sesaat setelah matahari
terbenam. Akan tetapi, misi antariksa telah memberikan banyak informasi terkait planet
Merkurius, dan secara mengejutkan dapat disimpulkan bahwa Merkurius sangat mirip dengan
Bulan.
Fig. 7 : Merkurius
Perlu dipahami lebih lanjut untuk 2 karakteristik khusus planet Merkurius: planet terkecil di
Tata Surya dan planet terdekat dari Matahari. Merkurius memiliki eksentrisitas orbit terbesar
(e = 0.2056) dan juga inklinasi terbesar terhadap bidang ekliptikanya (i = 7°). Periode sinodis
nya sebesar 115.88 hari, yang berarti bahwa sebanyak 3 kali setahun berada pada posisi elongasi
barat maksimum terhadap Matahari (sering disebut “bintang pagi”) dan sebanyak 3 kali setahun
berada pada posisi elongasi timur maksimum terhadap Matahari (sering disebut “bintang sore”).
Pada setiap posisi itu , sudut elongasi tidak akan pernah melebihi 28°.
Merkurius memiliki radius sebesar 2440 km, dan menjadikannya sebagai planet terkecil di Tata
Surya, bahkan lebih kecil dari 2 satelit Galilean Jupiter: Ganymede dan Callisto.
Densitas sebesar 5.427 g / cm3 menjadikan planet Merkurius sebagai planet terpadat setelah
Bumi (densitas 5.5 g / cm3). Besi kemungkinan merupakan komposisi elemen berat utama (70%
besi dan 30% materi bebatuan), sehingga berkontribusi pada kerapatan Merkurius yang sangat
tinggi. Secara umum dinyatakan bahwa Merkurius tidak memiliki atsmosfer, akan tetapi
pernyataan ini kurang tepat, karena atmosfer Merkurius sangat tipis, terbentuk oleh 42%
Oksigen, 29.0% Natrium, 22.0% Hidrogen, 6.0% Helium, 0.5% Kalium, dan sejumlah kecil
Argon, Nitrogen, Karbon dioksida, uap air, Xenon, Kripton, dan Neon.
1 Sudut yang dibentuk oleh garis lurus yang menghubungkan Bumi-Matahari dengan suatu planet disebut elongasi. Sudut elongasi yang
dibentuk oleh Bumi-Matahari-Merkurius antara 00 − 280.
Merkurius merupakan satu-satunya planet selain Bumi yang memiliki medan magnetik yang
cukup besar, meskipun medan magnetik itu sebesar 1/100 kali medan magnetik Bumi,
akan tetapi cukup untuk membuat magnetosfer yang memanjang hingga 1.5 radius planet,
dibandingkan dengan kasus Bumi, magnetosfer Bumi memanjang hingga 11.5 radius Bumi.
Seperti halnya dengan Bumi, medan magnetik Merkurius terbentuk oleh efek dinamo dan kutub
yang terbentuk merupakan kutup dipolar layaknya Bumi, dengan sumbu magnetik berinklinasi
sebesar 11° terhadap sumbu rotasi.
Temperatur pada Merkurius sangat bervariasi dengan selisih yang sangat besar. Saat planet
melewati titik perihelion, suhu dapat mencapai hingga 427 °C pada ekuator tengah hari, suhu
itu cukup untuk melelehkan logam seng. Namun, saat malam hari datang (permukaan
tidak menghadap Matahari), suhu turun hingga -183 °C, yang mengakibatkan perbedaan diurnal
planet Merkurius sebesar 610 °C!
Tidak ada planet yang mengalami perbedaan sebesar itu. Perbedaan ekstrem ini disebabkan
oleh banyaknya radiasi matahari pada siang hari, tidak adanya atmosfer tebal (atmosfer
Merkurius sangat tipis), dan durasi satu hari Merkurius (interval antara fajar dan senja hampir
sebesar 3 terrestrial bulan), waktu yang cukup lama untuk menyimpan panas (atau sebaliknya,
dingin dengan proses yang sama pada malam yang panjang).
Kawah Merkurius sangat mirip dengan kawah yang ada di Bulan secara morpologi, bentuk dan
strukturnya. Kawah terbesar adalah Caloris Basin. Benturan yang menghasilkan cekungan
setelah tumbukan merupakan fenomena yang paling sering terjadi untuk mengubah bentuk
permukaan suatu planet. Benturan itu dapat menyebabkan perubahan keseluruhan kerak
planet, dan bahkan ganguan internal planet. Peristiwa ini yang terjadi saat kawah Caloris
terbentuk dengan diameter berkisar 1,550 km.
Presesi Perihelion Merkurius
Presesi dari perihelion Merkurius telah dikonfirmasi. Seperti pada planet lainnya, perihelion
Merkurius tidaklah tetap akan tetapi memiliki pola yang teratur di sekeliling Matahari. Untuk
waktu yang lama, pola orbit itu adalah 43 detik busur per abad, dimana lebih cepat
dibandingkan prediksi memakai mekanika “Newtonian” klasik.
Presesi ini telah diprediksi oleh teori relativitas umum Einstein, yang disebebakan oleh bentuk
kurva ruang waktu yang terbentuk oleh massa Matahari. Dengan adanya kesesuaian hasil antara
observasi perihelion dengan prediksi dari teori relativitas umum, maka hal ini merupakan bukti
yang kuat untuk mendukung validitas dari teori relativitas Einstein.
Fig. 8 Pergerakan Presesi Perihelium Merkurius
VENUS
Venus merupakan satu dari empat planet terrestrial pada planet dalam Tata Surya. Planet
merupakan planet terdekat kedua dari Matahari, dan dinamakan sesuai dengan nama Dewi
Yunani, “Venus”, yang melambangkan cinta dan kecantikan.
Posisi kedua terdekat dengan Matahari, struktur dan kerapatan atmosfer menjadikan Venus
salah satu objek terpanas di Tata Surya. Planet ini memiliki medan magnetik yang sangat lemah
dan tidak mempunyai satelit alami. Venus juga merupakan satu-satunya planet yang bergerak
retrograde2 terhadap revolusinya dan satu-satunya planet dengan periode rotasi lebih besar dari
periode revolusinya. Planet Venus merupakan objek paling terang di langit setelah Matahari
dan Bulan jika dilihat dari Bumi.
Orbit Venus berbentuk hampir lingkaran sempurna, dengan eksentrisitas 0.0068 , dan
merupakan eksentrisitas terkecil pada Tata Surya. Satu tahun Venus sedikit lebih pendek
daripada satu hari sidereal Venus, dengan perbandingan 0.924.
Dimensi dan struktur geologi Venus mirip dengan Bumi. Akan tetapi kerapatan atmosfer Venus
sangat padat. Perpanduan antara CO2 dan awan sulfur dioksida (SO2) tebal menciptakan efek
rumah kaca, dimana efek ini merupakan efek terbesar yang ada di Tata Surya dengan suhu
sekitar 460 °C. Suhu pada permukaan Venus lebih tinggi daripada di Merkurius, walaupun jarak
Venus hampir dua kali lipat dari jarak Merkurius dan hanya menerima sekitar 25% radiasi
matahari yang diterima planet Merkurius. Permukaan planet ini memiliki relief yang hampir
seragam. Medan magnetik Venus sangat lemah, tetapi mampu menarik ekor plasma sepanjang
45 juta km, hal ini diamati pertama kali oleh satelit SOHO pada tahun 1997.
2 Berotasi dengan arah rotasi planet berlawanan arah revolusinya terhadap Matahri.
Karakteristik khusus yang dimiliki oleh Venus adalah rotasi retrograde. Venus berotasi pada
sumbunya dengan sangat lambat, berlawanan arah jarum jam, sedangkan planet lainnya
(kecuali Uranus) pada Tata Surya berotasi searah jarum jam. Periode rotasi Venus telah
diketahui sejak tahun 1962. Gerak rotasi yang lambat dan retrograde, mengakibatkan hari
matahari3 (eng: solar days) lebih pendek daripada hari siderialnya. Hari sidereal akan lebih lama
untuk planet yang berotasi searah jarum jam. Dengan perbedaan hari pada planet Venus,
mengakibatkan dalam satu tahun Venus, kurang dari 2 hari matahari telah hilang.
Penyebab gerak rotasi retrograde Venus belum diketahui dengan pasti. Alasan yang paling
memungkinkan adalah adanya tumbukan yang sangat kuat dengan objek besar lain saat
proses pembentukan planet pada Tata Surya terjadi. Terdapat kemungkinan pula bahwa
atmosfer Venus berpengaruh pada gerak rotasi planet akibat kerapatannya yang sangat besar.
Atmosfer Venus sangat unik, dengan tekanan permukaan 93 bar (9.3 MPa) dan komposisi
utama 96.5% Karbon dioksida, 3.5% Nitrogen, 0.015% Sulfur dioksida, 0.007% Argon,
0.002% Uap air, 0.0017% Karbon monoksida, 0.0012% Helium, 0.0007% Neon.
Fig. 9: Venus. Foto diperoleh dari Misi Magellan Fig. 10. Venus pada sinar tampak
(Magellan Mission) (Teleskop Hubble)
Venus sebagai saudara kembar Bumi. Analogi.
• Kedua planet ini lahir pada waktu yang sama dari awan gas yang sama pada 4.6 miliar tahun
lalu,
• Keduanya merupakan planet dalam di Tata Surya,
3 Hari matahari adalah waktu yang dibutuhkan planet untuk satu kali rotasi dengan Matahari sebagai titik acuannya. Sedangkan hari sidereal
adalah waktu yang dibutuhkan planet untuk satu kali rotasi dengan bintang sebagai titik acuannya. Sebagai contoh, Bumi memiliki hari matahari
sebesar 24 jam, sedangkan hari sidereal Bumi adalah 23 jam 56 menit 4.09 detik. Untuk Venus, hari matahari-nya sebesar 116.75 hari
tererrestrial (116 hari 18 jam), sedangkan hari sidereal Venus 243.018 hari terrestrial (243 hari 25 menit 55.2 detik)
• Pada permukaan keduanya terdapat struktur tanah yang bervariasi, seperti pegunungan,
lapangan, lembah, dataran tinggi, gunung berapi, kawah, dll,
• Keduanya memiliki relatif sedikit kawah, tanda bahwa permukaan planet cukup muda dan
adanya atmosfer tebal,
• Keduanya memiliki komposisi kimia yang hampir sama.
Transit Venus
Transit Venus merupakan peristiwa dimana bayangan Venus muncul pada piringan Matahari
dan berada diantara lintasan Bumi-Matahari. Dikarenakan inklinasi dari orbit Venus, fenomena
transit Venus ini jarang terjadi pada rentang umur manusia normal. Fenomena ini terjadi dua
kali dalam rentang 8 tahun, dan akan terulang kembali dalam rentang waktu lebih dari satu
abad, berkisar 105.5 atau 121.5 tahun. Transit Venus terakhir tercatat pada tanggal 8 Juni 2004
dan 6 Juni 2012, serta akan terulang kembali pada tanggal 11 Desember 2117.
BUMI
Bumi merupakan planet ketiga terdekat dari Matahari dan planet terbesar kelima secara ukuran
di Tata Surya. Planet ini juga merupakan planet terrestrial terbesar pada golongan planet dalam
di Tata Surya. Planet Bumi satu-satunya planet di alam semesta yang diketahui terdapat
kehidupan. Diperkirakan Bumi terbentuk pada 4.57 miliar tahun lalu. Bulan, sebagai satu-
satunya satelit alami Bumi, mulai mengorbit Bumi sesaat setelah Bumi terbentuk, 4.533 miliar
tahun lalu, dan terdapat beberapa teori tentang asal-usul Bulan. Sekitar 71% permukaan Bumi
tertutupi oleh air, dan sisa 29.2% merupakan padatan dan “kering”. Akan tetapi total air
merupakan bagian yang sangat kecil dibandingkan elemen lain pada struktur planet Bumi.
Fig. 11: Bumi dan Bulan (Misi Galileo, 1998)
Antara Bumi dan alam semesta terdapat interaksi yang nyata dan kekal. Sebagai contoh Bulan
menyebabkan gaya tidal bagi Bumi. Bulan juga mempunyai pengaruh terhadap kecepatan rotasi
Bumi. Semua objek yang berada di sekeliling Bumi akan tertarik kea rah Bumi, gaya tarikan
ini dinamakan sebagai gaya gravitasi, dan percepatan yang dialami oleh benda jatuh akibat
medan gravitasi disebut percepatan gravitasi (disimbolkan dengan “g” = 9.81 m / s2).
Lautan di Bumi dipercayai telah terbentuk sejak periode pembentukan awal akibat benturan
dari banyak komet, yang kemudian benturan dengan asteroid juga mempengaruhi dan
mengubah lingkungan di Bumi secara signifikan. Sedangkan untuk perubahan orbit Bumi
terhadap Matahari diprediksikan merupakan penyebab terjadinya zaman es di Bumi, seperti
yang telah dipelajari pada sepanjang sejarah Bumi.
Tekanan pada permukaan atmosfer Bumi sebesar 101.3 kPa dan terdiri dari 78% Nitrogen (N2),
20.95% Oksigen (O2), 0.93% Argon, 0.038% Karbon dioksida, dan sekitar 1% uap air
(bergantung musim).
MARS
Mars merupakan planet terdekat keempat dari Matahari di Tata Surya, dan terkecil kedua
setelah Merkurius. Mars termasuk pada golongan planet terrestrial, dan menyandang nama
Dewa perang Roma, “Mars”, dikarenakan warnanya yang kemerahan jika dilihat dari Bumi.
Beberapa misi antariksa telah mempelajari planet ini lebih lanjut sejak tahun 1960 untuk
mendapatkan sebanyak mungkin informasi mengenai struktur geografi, atmosfer, dan detail
lainnya.
Mars dapat diamati dengan mata telanjang dari Bumi, akan tetapi Mars tidak seterang Venus
dan hanya terkadang lebih terang dari Jupiter. Mars akan lebih terang dari Jupiter jika Mars
berada pada posisi oposisi dengan Bumi-Matahari. Diantara seluruh objek pada Tata Surya,
planet yang dijuluki sebagai planet “Merah” ini paling banyak menginspirasi berbagai buku
fiksi. Alasan utamanya dikarenakan planet ini merupakan planet yang paling sering muncul
pada saluran terkenal, tampil pertama kali pada tahun 1858 oleh Giovanni Schiaparelli, dan
sering disebut sebagai hasil dari kontruksi manusia.
Warna kemerahan planet ini disebebakan oleh adanya senyawa hematite (Fe2O3, besi (iii)
oksida), yang dapat ditemukan pada permukaan Mars. Mars memiliki relief permukan yang
tajam, dimana terdapat pegunungan tertinggi di Tata Surya, volcano Olympus Mons, dengan
ketinggian berkisar 25 km, dan juga tebing terbesar dengan kedalaman rata-rata 6 km.
Inti planet Mars terbuat dari besi dengan diameter sekitar 1700 km, dilapisi mantel olivine dan
kerak basal dengan ketebalan rata-rata 50 km. Mars memiliki atmosfer dengan komponen
utama karbon dioksida. Dulu atmosfer Mars memiliki lapisan hidrosphere yang aktif, dimana
terkadang air berada di permukaan, akan tetapi dengan kondisi temperatur atmosfer, akibat dari
hilangnya meda magnet, dan juga pengaruh temperatur Mars, maka air menguap pada suhu
ruangan.
Saat ini, atmosfer Mars memiliki tekanan permukaan sebesar 0.6 – 1.0 kPa dan mempunyai
komposisi 95.72% Karbon dioksida, 2.7% Nitrogen, 1.6% Argon, 0.2% Oksigen, 0.07%
Karbon monoksida, 0.03% uap air, 0.01% Nitrogen monoksida, dan sebagian kecil Neon,
Crypon, Formaldehida, Xenon. Ozon, Methana.
Mars hanya memiliki 2 satelit alami, yaitu Phobos dan Deimos, yang kemungkinan besar
merupakan asteroid yang terperangkap oleh gravitasi Mars. Diameter Mars adalah setengah dari
diameter Bumi dan area permukaannya sama dengan luas daratan di Bumi. Massa Mars berkisar
1/10 dari massa Bumi, dan merupakan planet dengan densitas terendah diantara planet
terrestrial lainnya. Berdasarkan karakteristik ini, gravitasi Mars lebih rendah daripada gravitasi
di Merkurius, walaupun secara ukuran, Mars dua kali lipat daripada Merkurius.
Besar inklinasi orbit Mars hampir sama dengan inklinasi Bumi, sehingga musim yang ada di
Mars sama dengan yang ada di Bumi. Besar dimensi puncak kutup di Mars sangat bervariasi
bergantung dengan musim yang berlangsung akibat pertukaran karbon dioksida dan molekul
air dengan atmosfer. Karakteristik lain dari planet ini adalah satu hari Mars lebih panjang 39
menit dari satu hari Bumi. Sebaliknya, akibat jarak Mars yang lebih jauh, satu tahun Mars lebih
lama daripada satu tahun Bumi, lebih dari 322 hari. Mars merupakan planet terdekat dari Bumi,
dan jarak ini semakin dekat saat Mars berada pada oposisi, dimana Bumi berada pada posisi
diantara Matahari dan Mars dalam garis lurus.
Fig. 12 Mars (kiri); Olympus Mons (kanant)
Pada tanggal 27 Agustus 2003, Mars hanya berjarak 55.76 juta km dari Bumi, atau hanya
0.3727 AU, dimana jarak terdekat Mars sebelumnya tercatat pada jarak 59,618 juta km.
Fenomena seperti ini seringkali menghasilkan hasil observasi yang sangat menakjubkan, seperti
Mars akan terlihat sebesar Bulan purnama. Dengan diameter sudut sebesar 25.13 detik busur,
Mars secara normal hanya akan terlihat seperti titik jika dilihat dengan mata telanjang,
sedangkan Bulan akan terlihat jauh lebih besar dimana diameter busurnya berkisar 30 menit
busur (1800 detik busur). Oleh karena itu, oposisi Mars merupakan salah satu fenomena langka,
dan oposisi Mars terdekat akan terjadi kembali pada tanggal 28 Agustus 2287, dimana jarak
antara kedua planet adalah 55,69 juta km.
JUPITER
Jupiter adalah planet terdekat kelima dari Matahari dan planet terbesar di Tata Surya. Diameter
Jupiter 11 kali lebih besar dari diameter Bumi, dengan massa 318 kali lebih besar dari massa
Bumi, dan volume 1300 kali lebih besar dari volume Bumi. Jupiter mengorbit Matahari dengan
jarak 778,546,200 km. Jupiter merupakan objek paling terang keempat di langit jika terlihat
dari Bumi (setelah Matahari, Bulan, Venus, dan terkadang Mars). Keberadaan planet ini telah
diketahu sejak zaman prasejarah. Penemuan empat satelit terbesar Jupiter, Io, Europe,
Ganymede, dan Callisto (disebut pula satelit Galilean) oleh Galileo, dan Simon Marius pad
atahun 1610 merupakan pengamatan pertama yang membuktikan bahwa Bumi bukan sebagai
pusat gerak objek langit. Penemuan itu merupakan titik balik yang penting bagi teori
heliosentris terhadap gerak planet yang dikemukakan oleh Nicolaus Copernicus. Hasil temuan
dan dukungan Galileo terhadap teori gerak Copernicus memberikan masalah untuknya dengan
pihak Gereja, dimana pada zaman itu teori geosentris sangat dipercaya oleh masyarakat, dan
Gereja merupakan pihak yang berkuasa. Sebelum misi antariksa Voyager, hanya 16 satelit
alami yang diketahui, akan tetapi sekarang ini telah diketahui lebih dari 60 satelit alami yang
mengitari Jupiter.
Inti Jupiter diprediksikan merupakan materi padat dengan massa hingga 10 – 15 kali massa
Bumi. Inti itu dilapisi oleh lapisan tebal dari cairan hydrogen metalik. Dikarenakan suhu
dan tekanan di dalam Jupiter, mengakibatkan hidrogen dalam wujud cair bukan gas dan
berperan sebagai konduktor listrik sehingga menjadi sumber dari medan magnetik Jupiter.
Lapisan ini juga kemungkinan besar mengandung helium dan jejak es. Lapisan luar Jupiter
sebagian besar terbuat dari molekul hidrogen dan helium, wujud cair di dalam, dan wujud gas
di luar. Atmosfer yang terlihat dari Bumi hanya bagian luar dari lapisan yang tebal. Air, karbon
dioksida, metana, dan molekul sederhana lainnya terdeteksi dalam jumlah kecil.
Atmosfer Jupiter terdiri dari 80% hidrogen, dan 14% helium dengan sedikit metana, air,
ammonia, dan “batu”. Komposisi ini hampir sama dengan komposisi solar nebula primordial,
nebula awal terbentuknya Tata Surya (Uranus dan Neptunus mempunyai jumlah hidrogen dan
helium lebih sedikit).
Salah satu karakteristik unik dari Jupiter adalah adanya Bintik Merah Raksasa. Bintik Merah
Raksasa (Great Red Spot, GRS) pertama kali diamati dengan teleskop di Bumi lebih dari 300
tahun lalu. Bintik ini berbentuk oval dengan ukuran panjang sumbu mayor 25000 km dan
sumbu minor 12000 km, diameter ini mampu menampung dua atau tiga diameter Bumi. Daerah
Bintik Merah Raksasa merupakan daerah bertekanan tinggi dan termasuk jenis badai antisiklon,
dimana awan superior lebih tinggi dan lebih dingin daripada sekelilingnya. Struktur seperti ini
juga teramati pada Saturnus dan Neptunus. Teori bagaimana bintik itu dapat terbentuk dan
bertahan dalam kurun waktu lama belum dapat dijelaskan hingga sekarang.
Pada Jupiter dan planet gas raksasa lainnya, terdapat badai dengan kecepatan sangat tinggi di
daerah pita yang lebar pada lintang yang berbeda, dan terkelompokkan pada pita-pita yang
bergerak pada arah berlawanan. Badai bergerak pada arah yang berbeda pada 2 pita yang
berdampingan di Jupiter. Suhu yang kecil atau perbedaan komposisi kimia berpengaruh
terhadap perbedaan warna untuk setiap pita Jupiter. Atmosfer Jupiter selalu mengalami
turbulensi. Hal ini membuktikan bahwa badai didorong, sebagian besar, oleh energi panas
internal planet dan bukan berasal dari Matahari, seperti kasus badai di Bumi. Atmosfer Jupiter
memiliki tekanan permukaan sebesar 20 – 200 kPa (lapisan awan) dan komposisi kimianya
adalah 90% Hidrogen (H2), 10% Helium, ~0.3% Methana, ~0.036% Amonia, ~0.003%
Hidrogen Deuterida (HD), 0.0006% Etana, 0.0004% Air, serta es terdiri dari: Amonia, air, dan
ammonium hidrosulfida (NH4SH).
Fig. 13: Jupiter (kiri); Aurora di Jupiter (kanan, diambil dari Hubble Space Telescope)
Magnetosfer Jupiter mempunyai medan magnet yang sangat besar, 14 kali lebih kuat dari
medan magnet Bumi. Magnetosfer ini dapat mengembang hingga 650 juta km (lebih jauh dari
orbit Saturnus). Satelit alami Jupiter berada pada magnetosfernya, yang mana dapat
menjelaskan sebagian fenomena yang terjadi pada Io. Masalah yang kemungkinan akan
dihadapi untuk perjalanan ruang angkasa di masa depan, seperti yang dihadapi oleh penyusun
misi Voyager dan Galileo, adalah terdapat partikel dalam jumlah yang sangat besar pada ruang
di sekeliling Jupiter, dimana partikel-partikel ini tertangkap oleh medan magnet Jupiter. Radiasi
pada magnetosfer ini hampir sama dengan Bumi, akan tetapi jauh lebih kuat daripada yang
teramati pada sabuk Van Allen Bumi, dan akan menjadi daerah yang berbahaya (dapat
menyebabkan kematian secara langsung) untuk manusia tanpa perlindungan.
Dari pengamatan wahana penjajak (probe) pada misi Galileo, ditemukan bahwa terdapat radiasi
yang sangat kuat antara cincin Jupiter dan lapisan teratas atmosfernya. Sabuk radiasi baru ini
memiliki intensitas kurang lebih 10 kali lebih kuat dari radiasi sabuk Van Allen di Bumi. Secara
mengejutkan pula, pada sabuk ini terdapat ion helium berenergi tinggi, tanpa diketahui asalnya.
Jupiter memiliki cincin seperti layaknya Saturnus, tetapi cincin itu lebih redup dan lebih
kecil dibandingkan Saturnus. Berbeda dengan cincin Saturnus, cincin Jupiter berwarna gelap,
dan diprediksi terdiri dari butiran kecil materi bebatuan, serta tidak mengandung es. Partikel
yang ada di cincin Jupiter kemungkinan tidak berada dalam waktu yang lama (karena pengaruh
dari atmosfer dan daya tarik medan magnet). Berdasarkan data yang diberikan wahana penjajak
Galileo, cincin Jupiter secara terus menerus disuplai debu yang terbentuk oleh benturan antara
mikrometeroit dengan interior Jupiter, dimana berenergi sangat tinggi, akibat medan gravitasi
Jupiter.
SATURNUS
Saturnus adalah planet keenam dari Matahari, merupakan planet gas raksasa, dan planet terbesar
kedua berdasarkan massa dan volumenya setelah planet Jupiter. (3.3 kali lebih kecil dari Jupiter,
tapi 5.5 kali lebih besar dari Neptunus dan 6.5 kali lebih besar dari Uranus). Planet ini bermassa
95 kali massa Bumi, dengan diameter 9 kali lebih besar dari Bumi. Saturnus merupakan satu-
satunya planet di Tata Surya yang memiliki densitas lebih kecil dari densitas air: 0.69 g / cm3.
Hal ini mengidentifikasikan bahwa atmosfer Saturnus memiliki komponen utama Hidrogen
(lebih ringan dari air), tapi pada inti jauh lebih rapat. Meskipun inti Saturnus memiliki kerapatan
lebih besar daripada air, akan tetapi kerapatan relatif lebih kecil dari air disebabkan oleh
atmosfer gas hidrogen yang besar.
Massa dan dimensi planet Saturnus memiliki bentuk bulat spheroid, dimana bentuk yang
diratakan di kutub dan dibengkakkan keluar di sekitar khatulistiwa, atau dalam bahasa
sederhana, bulat di kutub tapi pepat di khatulistiwa. Perbedaan antara diameter ekuatorial
dengan diameter kutub berkisar 10%, akibat oleh rotasi yang sangat cepat pada sumbunya dan
komposisi cairannya yang cukup tinggi. Planet gas raksasa lainnya (Jupiter, Uranus, dan
Neptunus) juga berbentuk bulat pepat, tapi tidak terlalu pepat seperti halnya Saturnus.
Atmosfer Saturnus serupa dengan atmosfer Jupiter. Atmosfer Saturnus tersusun dari beberapa
pita parallel berdasarkan lintangnya, tapi pita itu lebih redup dari Jupiter, dan lebih lebar
di ekuator. Pita-pita parallel ini lebih terpisah satu dengan lainnya jika dibandingkan dengan
pita pada Jupiter. Atmosfer Saturnus berotasi dengan kecepatan yang berbeda-beda bergantung
dari posisi lintangnya. Sistem awan Saturnus (beserta badai abadi) pertama kali teramati oleh
wahana Voyager. Awan yang teramati pada tahun 1990, merupakan salah satu dari Bintik Putih
Raksasa (Great White Spot), sebuah fenomena unik Saturnus yang hanya muncul setiap 30
tahun sekali. Jika siklus ini berlanjut, maka badai selanjutnya kemungkinan akan muncul
kembali pada tahun 2020. Pada tahun 2006, NASA mengobservasi badai sebesar badai siklon
terkunci di kutub selatan dengan mata badai terlihat jelas. Hal ini merupakan penemuan mata
badai pertama pada planet selain Bumi.
Cincin Saturnus merupakan salah satu fenomena yang menakjubkan di Tata Surya, dan menjadi
ciri khas dari planet Saturnus. Tidak seperti cincin planet raksasa lainnya, cincin Saturnus
sangat terang (albedo berkisar 0.2 – 0.6), dan dapat diamati melalui bantuan binocular. Cincin
itu didominasi oleh aktivitas permanen seperti tabrakan, pengakumulasian materi, dll.
Saturnus mempunyai cukup banyak satelit alami. Sulit untuk mengungkapkan berapa satelit
yang dimiliki oleh Saturnus, karena es yang berada pada cincin Saturnus dapat pula dianggap
sebagai satelit. Pada tahun 2009, sebanyak 62 satelit telah tercatat, 53 diantaranya telah
dikonfirmasi, dan diberi nama. Sebagian besar merupakan satelit kecil, dimana 31 satelit
memiliki diameter kurang dari 10 km, dan 13 satelit memiliki diameter kurang dari 50 km.
Hanya 7 satelit yang mempunyai massa yang cukup besar untuk berbentuk bulat akibat gaya
gravitasi dirinya sendiri. Titan merupakan satelit terbesar Saturnus, lebih besar dari Merkurius
dan Pluto, dan merupakan satu-satunya satelit alami di Tata Surya yang memiliki atmosfer
tebal. Misi Cassini mengirimkan wahana penjajak (probe), the Huygens, pada tahun 2004 ke
permukaan Titan. Misi ini mempelajari komposisi dari Titan terutama siklus serupa
pembentukan air di Bumi, untuk metana, elemen ini ditemukan dalam 3 bentuk (cair, gas, padat)
di permukaan satelit Titan.
Fig. 14 Aurora Saturnus (kiri); Foto terakhir pada permukaan Titan, Misi Cassini – Huygens (kanan)
URANUS
Uranus adalah planet gas raksasa dan memiliki cincin paling sedikitnya 13 cincin utama. Planet
ini merupakan planet ketujuh dari Matahari di Tata Surya, berukuran terbesar ketiga, dan massa
terbesar keempat. Planet ini merupakan planet pertama yang ditemukan pada era teleskop.
Meskipun dapat diamati dengan mata telanjang seperti 5 planet klasik sebelumnya (Merkurius,
Venus, Mars, Jupiter, dan Saturnus), tetapi karena luminositasnya cukup rendah, objek ini tidak
pernah dikenali sebagai planet. Sir William Herschel mengumumkan penemuannya pada
tanggal 13 Maret 1781, sehingga menambah batas Tata Surya yang telah diketahui untuk
pertama kalinya dalam zaman modern (modern epoch). Planet ini juga merupakan planet
pertama yang ditemukan dengan bantuan teleskop.
Uranus dan Neptunus mempunyai struktur internal dan komposisi atmosfer yang berbeda dari
planet raksasa lainnya, Jupiter dan Saturnus. Oleh karena itu, astronom sering kali
menempatkan kedua planet ini dalam kategori yang berbeda, yaitu planet raksasa es atau
subraksasa.
Atmosfer Uranus, meskipun sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium, juga terdapat air
dalam wujud es, ammonia, dan methane dalam jumlah besar, dan sedikit jejak hidrokarbon.
Atmosfer Uranus merupakan atmosfer terdingin dalam Tata Surya, dengan suhu terendah
sebesar -224 oC. Uranus mempunyai struktur awan yang kompleks, dengan awan pada lapisan
bawah diprediksikan terdiri dari air, sedangkan pada lapisan atas terdiri dari metana.
Seperti halnya planet gas raksasa lainnya, Uranus juga memiliki cincin, magnetosfer, dan
banyak satelit alami. Uranus memiliki sistem konfigurasi yang unik, dimana sumbu rotasinya
mirip ke samping, dan hampir sama dengan bidang revolusinya, sehingga Uranus terlihat
seperti menggelinding di langit dan kedunya kutubnya terletak pada tempat dimana bagi planet
lain merupakan ekuatornya. Pada tahun 1986, berdasarkan gambar yang diperoleh wahana
Voyager 2, tidak memiliki fitur pada daerah visual, tanpa pita awan atau badai yang tampak
pada planet Jovian lainnya. Meskipun demikian, observasi terbaru menunjukkan bahwa adanya
perubahan musim dan peningkatan aktivitas meteorology pada periode dimana Uranus
mendekati ekuinoksnya Desember 2007. Kecepatan angin di permukaan Uranus dapat
mencapai 250 m/s.
Tidak seperti planet lain di Tata Surya, inklinasi Uranus hampir 97,77o, atau condong ke
porosnya, sehingga hampir sejajr dengan bidang orbitnya. Dengan konfigurasi demikian, dapat
dikatakan bahwa Uranus bergulir pada orbitnya, dan kedua kutub menghadap Matahari dalam
waktu yang lama berturut-turut. Salah satu dampak dari orientasi Uranus adalah daerah kutub
menerima lebih banyak energi dari Matahari dibandingkan dengan daerah khatulistiwa. Namun
demikian, daerah ekuator tetaplah lebih hangat daripada daerah kutub, mekanisme yang
menyebabkan hal ini masih belum diketahui dengan pasti.
Satu kali revolusi Uranus mengelilingi Matahari sebesar 84 tahun Bumi, dengan jarak rata-rata
dari Matahari berkisar 3 miliar km dengan intensitas sinar Matahari yang diperoleh sebesar
1/400 dari total yang diterima Bumi. Periode rotasi Uranus adalah 17 jam 14 menit. Pada
atmosfer lapisan atas mengalami badai yang sangat kuat pada arah rotasinya, seperti yang
terjadi pada planet gas raksasa lainnya. Karenanya, sekitar lintang 60, fitur atmosfer tampak
bergerak jauh lebih cepat, dan menyelesaikan satu kali rotasi dalam waktu kurang dari 14 jam.
Tekanan permukaan atmosfer Uranus kurang dari 1.3 bar, dan komposisi kimia atmosfer adalah
83% Hidrogen (H2), 15% Helium, 2.3% Metana, 0.009% Hidrogen deuteride (HD), serta es
terdiri dari: Amonia, air, dan ammonium hidrosulfida (NH4SH), metana (CH4).
Fig. 15a: Uranus (kiri) Fig. 15b: Orbit Uranus (kanan).
Meskipun hanya sedikit informasi yang diketahui mengenai komposisi internal planet Uranus,
tapi dapat dipastikan bahwa komposisi itu berbeda dengan komposisi Jupiter maupun
Saturnus. Model standar struktur Uranus menunjukkan bahwa inti Uranus seharusnya berupa
padatan dari silikat besi, dengan diameter kira-kira 7500 km, dilingkupi oleh mantel terbuat
dari percampuran es (air yang membeku) dengan helium, metana, dan ammonia. Mantel
itu mempunyai tebal hingga 10,000 km, dan selanjutnya terdapat atmosfer yang terdiri
dari hidrogen dan cairan helium, kurang lebih setebal 7600 km. Uranus tidak cukup masif,
seperti Jupiter dan Saturnus, untuk mempertahankan hidrogen dalam fase logam di sekeliling
nukleusnya. Warna biru kehijauannya planet Uranus dikarenakan oleh adanya unsur metana
pada atmosfer, yang mengabsorpsi panjang gelombang merah dan inframerah.
Uranus memiliki paling sedikit 27 satelit alami. Dua satelit pertama ditemukan oleh William
Herschel pada tanggal 13 Maret 1787 dan dinamakan Titania dan Oberon.
NEPTUNUS
Neptunus merupakan planet kedelapan dan planet terjauh dari Matahari pada Tata Surya. Planet
Neptunus ditemukan oleh astronom Jerman, Johann Gottfried Galleon pada tanggal 23
September 1847, mengikuti prediksi yang dikemukakan oleh Urban Le Verrier berdasarkan
perhitungan matematika pada daerah di langit yang kemungkinan akan ditemukan objek lain di
dalamnya, hal ini juga dikemukakan oleh astronom Inggris John Couch Adam.
Neptunus tidak akan dapat teramati dengan mata telanjang dari Bumi dan tidak terlihat seperti
piringan hijau kebiruan melalui teleskop. Planet ini hanya sekali dikunjungi oleh wahana
antariksa, Voyager 2, pada tanggal 25 Agustus 1989. Satelit alami terbesar adalah Triton.
Komposisi internal Neptunus hampir sama dengan komposisi Uranus. Inti Neptunus diyakini
merupakan berupa padatan terbuat dari besi dan silikat, dengan massa sebesar massa Bumi, dan
dilingkupi oleh mantel es, metan, 15% hidrogen dan sedikit helium. Pada Neptunus tidak
terdapat struktur lapisan seperti pada Jupiter dan Saturnus.
Fig. 16: Neptunus
Warna kebiruan Neptunus sebagian besar berasal dari metana, dimana mengabsorpsi cahaya
tampak di panjang gelombang merah. Atmosfer Neptunus mengandung 80% Hidrogen (H2),
19% Helium, 1.5% Metana, ~0.019% Hidrogen deuteride (HD), ~0.00015% Etana, serta es
yang terdiri dari amonia, air, amonium hidrosulfida, dan metana.
Seperti planet gas raksasa lainnya, Neptunus juga memiliki sistem aerolian berasal dari angin
dengan kecepatan yang sangat tinggi pada pita sejajar dengan ekuator, yaitu pusaran badai
besar. Angin tercepat yang ada di Neptunus dapat mencapai kecepatan lebih dari 2000 km /
jam. Selama survei wahana Voyager 2, hal yang paling menarik adalah proses pembentukan
dari Bintik Hitam Raksasa (Great Dark Spot), dengan ukuran kemungkinan sama dengan Bintik
Merah Raksasa Jupiter (Great Red Spot). Bintik Hitam Raksasa merupakan badai besar
antisiklon dengan kecepatan sebesar 1000 km/jam. Cincin Neptunus cenderung berwarna gelap
dengan awal pembentukan masih belum diketahui. Neptunus memiliki paling sedikit 13 satelit
alami, paling besar diantaranya adalah Triton, ditemukan oleh William Lassell, segera setelah
17 hari setelah planet Neptunus ditemukan.
PLANET KERDIL
PLUTO-CHARON AND ERIS
Meskipun banyak objek yang telah dikonfirmasi sebagai planet kerdil, Pluto (jarak rata-rata 39
AU), Charon (satelit Pluto), dan Eris (berukuran lebih besar dari Pluto), merupakan objek yang
menarik.
Pluto ditemukan pada tahun 1930 oleh Clive Thombaugh, awalnya dikategorikan sebagai
planet, dan dilakukan kategori ulang menjadi planet kerdil pada Agustus 2006. Inklinasi Pluto
sebesar 17º terhadap bidang ekliptikanya. Jarak orbit Pluto pada titik perihelion berkisar 29.7
AU dan pada titik aphelion berkisar 49.5 AU. Satelit Pluto terbesar, Charon, cukup masif
sehingga keduanya berputar di sekitar pusat gravitasinya dan selalu menunjukkan sisi yang
sama; titik pusat massa berada diantara Pluto dan Charon. Empat satelit Pluto lainnya (Nix,
Styx, Kerberos, dan Hydra) mengorbit Pluto. Pluto termasuk dalam objek resonansi Neptunus
dengan resonansi orbital 3:2 (Pluto menyelesaikan dua kali revolusinya saat Neptunus telah
menyelesaikan 3 kali revolusi).
Eris ditemukan pada Januari 2005 oleh tim Observatorium Palomar yang diketuai oleh Michael
E. Brown. Dengan ukuran yang sedikit lebih besar dari Pluto, Eris sempat dikategorikan sebagai
planet ke-10 hingga dikategorikan kembali oleh IAU pada 2006 sebagai planet kerdil. Eris
memiliki satelit alami, yaitu Disnomia. Sama halnya seperti Pluto, Eris merupakan bagian dari
Sabuk Kuiper dan objek Transneptunian.
OBJEK LAIN DI TATA SURYA
Ruang antarplanet
Selain cahaya, Matahari juga menghasilkan radiasi arus kontinu dari partikel-partikel
bermuataan (plasma) yang disebut angin matahari. Angin matahari ini bergerak dengan
kecepatan 1.5 juta km/jam, sehingga menciptakan lapisan heliosfer (heliosphere), atmosfer tipis
yang mengelilingi Tata Surya seluas kurang lebih 100 AU (ujung heliosfer disebut heliopause).
Materi yang membuat lapisan heliosfer ini dinamakan materi antarplanet. Siklus 11 tahun
matahari, juga frekuensi lidah api (solar flares) dan lontaran massa korona (coronal mass
ejection), mengganggu heliosfer dan menciptakan iklim antarplanet. Rotasi dari medan
magnetik matahari dalam ruang antarplanet, menyebabkan adanya Lembar Aliran Heliosfer
(Heliospheric Current Sheet), dan merupakan struktur terbesar dalam Tata Surya.
Medan magnetik Bumi melindungi atmosfernya dari angin matahari. Interaksi dari tumbukan
antara angin matahari dan medan magnetik Bumi akan menghasilkan fenomena aurora pada
kutub Bumi. Heliosfer merupakan perlindungan pertama Tata Surya dari sinar kosmik, dimana
perlindungan ini akan lebih kuat untuk planet yang mempunyai medan magnet.
Pada ruang antarplanet juga merupakan tempat beradanya setidaknya dua daerah piringan yang
berisi debu kosmik. Daerah pertama, awan debu zodiak4, terletak bagian dalam dan merupakan
penyebab cahaya zodiak. Awan ini kemungkinan terbentuk akibat tumbukan dalam sabuk
asteroid yang disebabkan oleh interaksi dengan planet-planet. Daerah kedua membentang
antara 10 – 40 AU, dan kemungkinan disebabkan oleh tumbukan yang mirip pada sabuk Kuiper.
Materi ini merupakan “sisa” dari akresi planet, dan meliputi kelompok yang bervariasi, seperti
asteroid, komet, dan objek transneptunian.
KOMET
Komet merupakan benda kecil Tata Surya, dengan diameter berorder kilometer, dan pada
umumnya terbentuk oleh es yang mudah menguap. Komet memiliki eksentrisitas yang sangat
besar, dengan titik perihelionnya terkadang berada di dalam Tata Surya, sedangkan titik
aphelionnya berada lebih jauh dari Pluto. saat komet memasuki bagian dalam Tata Surya,
akibat jaraknya yang dekat dengan Matahari, memacu adanya proses sublimasi dan ionisasi
pada permukannya, dan menciptakan ekor komet, jejak panjang yang terbuat dari gas dan debu.
Komet periode pendek (contoh: Komet Halley) menyelesaikan orbitnya pada waktu kurang dari
200 tahun dan diyakini berasal dari sabuk Kuiper. Komet periode panjang (contoh: Komet Hale-
Bopp) mempunyai periode ribuan tahun dan diyakini berasal dari awan Oort. Beberapa komet
juga mempunyai trajektori hiperbola, dimana hal ini menunjukkan bahwa komet dapat
melarikan diri dari Tata Surya. Komet tua telah kehilangan komponen yang mudah menguap
dan sering dipercaya menjadi asteroid pada masa sekarang.
Centaur, berjarak diantara 9 – 30 AU, adalah objek-objek es yang mirip dengan komet, dimana
orbitnya diantara Jupiter dan Neptunus. Objek Centaur terbesar yang diketahui, Chariklo,
4 Debu yang ditemukan dalam Tata Surya, utamanya pada ruang diantara Matahari dan Jupiter.
mempunyai diameter berkisar antara 200 dan 250 km. Objek Centaur pertama, Chiron, pada
awalnya dikategorikan sebagai komet karena memiliki ekor layaknya ekor komet. Beberapa
astronom menggelompokkan Centaur sebagai bagian dari sabuk Kuiper.
Fig. 17: Komet
RESERVOIR BENDA KECIL TATA SURYA
Reservoir dalam hal ini mengacu pada daerah relatif stabil di Tata Surya, dimana objek Tata
Surya yang dapat berada di daerah itu dalam waktu yang lama, hingga orbitnya berubah
akibat adanya gaya gangguan.
Ada 3 reservoir besar pada Tata Surya:
1. Sabuk Asteroid Utama. Populasi objek yang terdapat pada daerah ini seperti asteroid yang
menuju Bumi (disingkat dengan NEAS, Near Earth Asteroid). Asteroid merupakan objek kecil
yang dominan pada Tata Surya yang terbuat dari batu dan mineral logam yang tidak mudah
menguap. Sabuk asteroid berada orbit diantara Mars dan Jupiter, dengan jarak berkisar 2.3 –
3.3 AU dari Matahari. Sabuk asteroid ini terbentuk dari primordial solar nebula planetesimal,
atau sisa-sisa kehancuran dari cikal bakal planet. Planetesimal dalam pembentukan planet telah
terganggu cukup kuat oleh gravitasi Jupiter, sehingga gagal menjadi planet.
Ukuran Asteroid cukup bervariasi dari ukuran dalam ratusan kilometer sampai debu
mikroskopik. Semua Asteroid, kecuali untuk Ceres, dikategorikan sebagai benda kecil Tata
Surya. Beberapa Asteroid besar seperti Vesta dan Hygeia dapat dikategorikan sebagai planet
kerdil, jika dalam kedepannya Asteroid itu dapat mencapai kesetimbangan hidrostatik.
Sabuk asteroid mengandung ribuan, bahkan jutaan objek dengan diameter lebih dari satu
kilometer. Namun demikian, total massa sabuk ini hanya berkisar 1/1000 dari massa Bumi.
Ceres (berjarak 2.77 AU dari Matahari) merupakan objek terbesar pada sabuk Asteroid dan
satu-satunya yang dikategorikan sebagai planet kerdil. Dengan diameter hampir sebesar 1000
km, dan memiliki massa yang cukup besar untuk mencapai kesetimbangan hidrostatik, ditandai
dengan bentuknya yang bulat.
2. Sabuk Transneptunian. Tempat dimana komet periode pendek berasal. Sabuk Kuiper
adalah sebuah cincin raksasa yang mirip dengan sabuk asteroid, dengan komposisi utamanya
adalah es. Bagian pertama dari sabuk Kuiper memanjang antara 30 hingga 50 AU dari Matahari
dan berhenti pada “tebing Kuiper”, dimana merupakan titik awal dari bagian kedua hingga 100
AU. Daerah ini diyakini sebagai sumber dari komet periode pendek. Sabuk ini terdiri dari
beberapa objek kecil, dan beberapa objek besar, seperti Quaoar, Varuna, atau Orcus, yang
mungkin dapat diklasifikasikan sebagai planet kerdil. Sabuk Kuiper dapat dibagi menjadi objek
“sabuk klasik” dan objek berresonansi dengan Neptunus. Sebagi contoh dari objek resonansi
ini adalah dua orbit objek plutonian untuk setiap tiga orbit Neptunus.
3. Awan Oort. Memiliki distribusi bola dan dibentuk oleh planetesimal yang beku yang disapu
keluar oleh planet raksasa selama masa pembentukan Tata Surya. Akibat adanya gangguan dari
papasan dekat bintang atau awan molekul raksasa, atau gaya pasang surut galaksi, orbit dari
beberapa objek ini dapat berubah membelok menuju bagian dalam Tata Surya, menjadi komet
periode panjang.
SISTEM KEPLANETAN LAIN
Pada tahun 1995, astronomer Swiss, Michael Mayor dan Didier Queloz mengumumkan bahwa
mereka berhasil mendeteksi eksoplanet yang mengorbit 51 Pegasi. Bintang dan planet
kemudian dinamai Helvetios dan Dimidio pada tahun 2015 setelah dilakukan voting umum
yang dilakukan IAU.
Pada 10 Mei 2016, para saintis yang berkolaborasi pada misi teleskop Kepler, misi pertama
NASA untuk mencari planet yang habitable seukuran Bumi, mengumumkan koleksi terbesar
eksoplanet baru. Dari 5,000 kandidat, lebih dari 3200 sudah terkonfirmasi, dan 2325
diantaranya terkonfirmasi memakai teleskop Kepler.
Satelit NASA “Transiting Exoplanet Survey”, yang mengorbit sejak tahun 2018, juga
memakai metode yang sama dengan teleskop Kepler untuk mengamati 200,000 bintang
terang yang dekat untuk mencari planet terutama dengan seukuran Bumi atau lebih besar dari
Bumi (Super Earth).
Berapa banyak bintang yang memiliki planet? Berapa banyak sistem planet itu yang
memiliki planet pada zona layak-hidup (habitable zone), dimana air dapat berupa zat cair, dan
planet itu berada pada posisi yang ideal dari bintang induknya. Berapa banyak planet yang
terdapat kehidupan didalamnya? Pertanyaan - pertanyaan inilah yang hingga sekarang masih
belum terjawab oleh astronomi modern, dan masih dicari jawabannya.
