Sejarah Pembentukan Bumi

Awal terbentuknya bumi berasal dari teori protoplanet. Bumi mulai terbentuk dari butiran debu dan gas yang berasal di sekitar matahari yang kemudian melekat membentuk artikel.gaya beratnya membentuk tekanan sehingga dalamnya mencair. Adanya pemanasan membentuk uap yang menyebabkan adanya atmosfer. Berjuta-juta tahun kemudian terjadilah hujan sehingga ada samudra dan benua.

Sejarah pembentukan bumi dapat dilihat dari batuan pembentuk kerak bumi. Sejarah bumi di bagi ke dalam kurun waktu disebut era, era dibagi ke dalam periode, dan periode dibagi ke dalam epok. Empat era dalam sejarah bumi era  Pra-Kambrium, Paleozoik, Mesozoik, dan Senozoik.

·         Era pra-kambrium, sekitar 4,5 milyar tahun yang lalu, organisme yang muncul adalah mikroorganisme di dalam samudra

·         Era Paleozoik, pada era ini sudah banyak muncul hewan invertebrata. Era ini memiliki enam periode yaitu periode kambrium, periode ordovisium, periode silur, periode devon, periode karbon, periode perm

·         Era mesozoik, era ini dibagi ke dalam periode, yaitu trias, jura, kreta. Pada era ini sudah mulai ada dinosaurus.

·         Era senozoik, era ini terbagi ke dalam dua periode, yaitu periode tersier dan kuarter.

LAPISAN-LAPISAN KULIT BUMI

Menurut Komposisi:

•      Kerak Bumi

Lapisan kulit bumi bagian paling luar yang nama lainnya adalah litosfer. Kerak bumi tebalnya bisa mencapai 70 km. Kerak bumi ada 2 yaitu kerak bumi benua dan kerak bumi samudra.

•      Mantel Bumi

Selubung bumi yang letaknya dibawah kerak bumi. Berisi material cair kental dan berpijar dengan suhu sekitar 3.000˚C, merupakan campuran dari berbagai bahan yang bersifat cair, padat dan gas bersuhu tinggi.

•      Inti Bumi/Core/Barisfer

Inti bumi merupakan lapisan paling dalam dari struktur bumi. Terdiri atas besi dan nikel.

Menurut sifat mekanik (sifat dari material):

ü  Litosfer

Litosfer berasal dari kata lithos berarti batu dan sphere/sphaira berarti bulatan atau lapisan. Dengan demikian Litosfer dapat diartikan lapisan batuan pembentuk kulit bumi. Dalam pengertian lain, litosfer adalah lapisan bumi paling atas dengan ketebalan lebih kurang 70 km yang tersusun dari batuan penyusun kulit bumi.

ü  Astenosfer

Astenosfer, yaitu lapisan yang terletak di bawah litosfer dengan ketebalan sekitar 2.900 km berupa material cair kental dan berpijar dengan suhu sekitar 3.000˚C, merupakan campuran dari berbagai bahan yang bersifat cair, padat dan gas bersuhu tinggi. Terdiri atas silisium dan aluminium.

ü  Mesosfer

Mesosfer (Lapisan yang lebih tebal dan berat kaya dengan silisium-magnesium, tebalnya 2400-2750 km).

ü  Inti luar

Inti luar adalah inti bumi yang ada di bagian luar. Tebal lapisan ini sekitar 2.200 km, tersusun atas materi besi dan nikel yang bersifat cair, kental, dan panas berpijar bersuhu sekitar 3.900˚C

ü  Inti dalam

Inti dalam adalah inti bumi yang ada di lapisan dalam dengan ketebalan sekitar 2.500 km, tersusun atas materi besi dan nikel pada suhu yang sangat tinggi yakni sekitar 4.800˚C, akan tetapi tetap dalam keadaan padat dengan densitas sekitar 10 gram/cm³. Hal itu disebabkan adanya tekanan yang sangat tinggi dari bagian-bagian bumi lainnya.

TEORI PEMBENTUKAN MUKA BUMI

þ  Kontraksi

Diformulasikan oleh James Dana (1847), & Elie De Baumant (1852):kerak bumi mengalami pengerutankarena bagian dalamnya mengalami pendinginan sebagai akibat konduksi panas mengakibatkan terbentuknya pegunungan tinggi dan lembah-lembah dipermukaan bumi

þ  Laurasia-Gondwana

Dikemukakan oleh Eduard Zuess (1884) & Frank B. Taylor (1910): mula-mula ada dua benua yang berlokasi di kedua kutub bumi. Benua tersebut diberi nama laurentia (laurasia) di sebelah utara dan gondwana di sebelah selatan kemudian keduanya bergerak kearah equator secara pelan-pelan, terpecah-pecah membentuk benua-benua yang ada sekarang.

þ  Pergeseran Benua/Continental Drift Theory

Alfred Wegener (1915) dalam bukunya the origin of continent’s and ocean’s: dahulu mula-mula hanya ada satu benua yang disebut pangaa (pangeae) kemudian pada permulaan mesozoikum benua tersebut mulai bergeser perlahan-lahan ke arah equator dan barat sampai terpecahdan mencapai posisi seperti yang ada sekarang ini. Adapun penyebab gerakan tersebut dikemukakan sebagai akibat rotasi bumi yang menghasilkan gaya sentrifugal,menyebabkan kecenderungan gerakan ke arah equator, serta adanya gaya tarik antara bumi dan bulan menghasilkan gerakan ke arah baratseperti halnya pada gelombang pasang (bulan bergerak dari arah barat ke timur dalam gerakannya mengorbit bumi

þ  Konveksi

Harry H. Hess (1962) dalam bukunya: history of the ocean basin: ada aliran konveksi di dalam lapisan astenosfer yang agak kental dimana pengaruhnya sampai ke kerak bumi di atasnya merambat menyebabkan batuan kerak bumi menjadi lunak.gerak aliran ini menyebabkan permukaan bumi menjadi tidak rata. Selanjutnya aliran konveksi yang sampai ke permukaan bumi di mid oceanic ridge. Di puncak mid oceanic ridge lava mengalir terus dari dalam kemudian tersebar ke kedua sisinya,membeku dan membentuk kerak bumi baru. Lapisan kulit bumi dengan ketebalan 100km mempunyai temperatur relatif jauh lebih rendah dibanding dengan lapisan dalamnya (mantel dan inti bumi) sehingga terjadi aliran konveksi dimana massa dengan temperatur tinggi mengalir ke daerah temperatur rendah atau sebaliknya.

þ  Pergeseran Dasar Laut

Robert Diesz mengembangkan hipotesa Hess: perkembangan penelitian topografi dasar laut membuktikan terjadinya pergeseran dasar laut dari arah punggungan dasar laut ke kedua sisinya, dimana makin jauh dari punggungan dasar laut makin tua umurnya. Adanya gerakan yang arahnya dari punggungan dasar laut

Contoh: mid atlantic ridge, east pasific rise, atlantic indian ridge, pasific atlantic ridge

þ  Lempeng Tektonik/Plate Tectonics Theory

Dan Mc Kenzie & Robert Parker (1967) menampilkan hipotesa baru: menyempurnakan teori-teori sebelumnya; kerak bumi bersama lapisan lithosfer mengapung di atas lapisan astenosfer dianggap satu lempeng yang saling berhubungan, karena adanya aliran konveksi yang keluar dari mid oceanic yang kemudian menyebar ke kedua sisinya, setelah itu masuk kembali ke lapisan dalam daerah tempat masuknya materi tadi merupakan patahan (transform fault) yang ditandai dengan deretan palung laut dan pulau volkanis. Pada transform fault ini aktivitas gempa bumi sangat banyak akibat pergeseran kerak bumi yang berlangsung terus menerus masing-masing lempeng bergerak ke arah tertentu dengan kecepatan berkisar 1 –13 cm/tahun.

GAMBAR GUNUNG API DAN LEMPENG TEKTONIK

GAMBAR GERAK LEMPENG TEKTONIK

Akibat Pergerakan Lempeng Tektonik

a.      Batas menyebar/saling menjauh (divergent boundaries)

Perbatasan lempeng dimana lempeng-lempeng bergerak ke arah yang berlawanan atau saling menjauh, perbatasan ini biasanya merupakan rangkaian pegunungan dasar laut. contohnya gerakan saling menjauh antara lempeng Afrika dengan Amerika bagian selatan. Zone berupa jalur tempat berpisahnya lempeng-lempeng tektonik disebut Divergent Zone (zona sebar pisah). Fenomena yang terjadi, sebagai berikut:

1)      Perenggangan lempeng yang disertai pertumbukan kedua tepinya.

2)      Pembentukan tanggul dasar samudera (med ocean ridge) di sepanjang

3)      tempat perenggangan lempeng-lempeng tersebut.

4)      Aktivitas vulkanisme laut dalam yang menghasilkan lava basa berstruktur

5)      bantal (lava bantal) dan hamparan leleran lava encer, dan

6)      Aktivitas gempa.

Contoh:

Di Lautan Atlantik, tanggul dasar samudera memanjang dari dekat Kutub Utara sampai mendekati Kutub Selatan. Celah ini menjadikan benua Amerika bergerak saling menjauh dengan benua Eropa dan Afrika.

b.      Batas terpusatkan/saling mendekati/bertabrakan (convergent boundaries)

Perbatasan lempeng yang geraknya dari arah yang berlawanan atau memusat, di perbatasan ini lempeng saling bertumbukan sehingga terjadi patahan-patahan yang memudahkan timbulnya gunung api dan palung lautyang sejajar dengan perbatasan itu. Salah satu lempeng akan menjorok ke dalam yang disebut “subduction zone”dan merupakan daerah pusat gempa. Contohnya tumbukan antara lempeng India dengan lempeng Benua Eurasia yang menghasilkan terbentuknya pegunungan lipatan muda Himalaya yang merupakan pegunungan tertinggi di dunia dengan puncak tertingginya, yaitu Mount Everest. Contoh lainnya, tumbukan lempeng Italia dengan Benua Eropa yang menghasilkan terbentuknya Pegunungan Alpen. Zone berupa jalur tumbukan antarlempeng benua dengan lempeng dasar samudera, disebut Zone Subduksi atau zone tunjam, contohnya tumbukan antara lempeng benua Amerika dengan lempeng dasar Samudera Pasifik yang menghasilkan terbentuknya Pegunungan Rocky dan Pegunungan Andes. Fenomena yang dihasilkannya:

1)      lempeng samudera menghujam ke bawah lempeng benua;

2)      terbentuk palung laut di tempat tumbukan tersebut;

3)      pembengkakan tepi lempeng benua yang merupakan deretan pegunungan;

4)      terdapat aktivitas vulkanisme, intrusi dan ekstrusi;

5)      daerah hiposentra gempa dangkal dan dalam;

6)      penghancuran lempeng akibat pergesekan lempeng;

7)      timbunan sedimen campuran atau melange.

Contoh:

Pegunungan di pantai barat Amerika, deretan Pulau Sumatera, Jawa dan Nusa Tenggara, merupakan akibat pembengkakan lempeng benua. Bermunculan puncak  gunung api dan terjadi gempa di sepanjang pulau dan pegunungan tersebut. Ingatlah bahaya gempa yang menimbulkan Tsunami di Aceh dan Sumatera Utara pada akhir Desember 2004, gempa tersebut timbul akibat adanya tumbukan antara lempeng samudera Australia terhadap lempeng benua Asia.

c.       Batas menggunting/pergerakan lempeng transform/saling berpapasan (shear boundaries)

Perbatasan lempeng dimana gerak lempeng sejajar dengan arah yang berlawanansepanjang perbatasan itu atau seperti gerakan menggunting. Contohnya, gesekan antara lempeng Samudera Pasifik dengan lempeng daratan Amerika Utara yang mengakibatkan terbentuknya Sesar San Andreas yang membentang sepanjang kurang lebih 1.200 km dari San Francisco di utara sampai Los Angeles di selatan Amerika Serikat.

JALUR GUNUNG API, GEMPA, DAN DAERAH LEMPENG TEKTONIK DI INDONESIA

HUKUM KEPLER

Hukum I Kepler

Dari sifat fisis elips kita mengetahui bahwa elips mempunyai dua titik fokus. Matahari kita berada di salah satu titik fokusnya, sesuai dengan pernyataan kepler I:

“Lintasan setiap planet ketika mengelilingi matahari berbentuk elips, di mana matahari terletak pada salah satu fokusnya.”

Konsekuensinya, pada saat tertentu, planet akan mempunyai jarak yang terdekat dengan matahari yang kita sebut perihelion, dan juga ada saatnya planet berada pada jarak terjauhnya dari matahari yang kita sebut aphelion. Sesuai dengan aturan kekekalan momentum sudut (mvr = konstan), maka kecepatan planet mengorbit planet tidaklah sama pada setiap saat. Ketika planet ada di perihelion, maka kecepatannya akan maksimum (karena r-nya minimum) dan ketika planet ada di aphelion, maka kecepatannya akan minimum (karena r-nya maksimum).

Hukum II Kepler

“Luas daerah yang disapu oleh garis antara matahari dengan planet adalah sama untuk setiap periode waktu yang sama.”

Hukum Kepler yang kedua menjelaskan bahwa untuk selang waktu yang sama, planet menyapu luas juring yang sama. Konsekuensinya, pada perihelion planet akan mempunyai kecepatan orbit yang paling besar dan pada aphelion planet akan mempunyai kecepatan orbit yang paling kecil.

Hukum III Kepler

“Kuadrat waktu yang diperlukan oleh planet untuk menyelesaikan satu kali orbit sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet-planet tersebut dari matahari.”

Jika T₁ dan T₂ menyatakan periode dua planet, dan r₁ dan r₂ menyatakan jarak rata-rata mereka dari matahari.

CONTOH:

2.        Jarak Merkurius pada titik perihelionnya adalah 0,341 SA dari Matahari, dan setengah sumbu panjangnya adalah 0,387 SA. Luas daerah yang disapunya dalam satu periode adalah

             a.       0,467 SA²

             b.      0,312 SA²

             c.       0,104 SA²

             d.      0,213 SA²

             e.       0,621 SA²

(OSK 2009)

3.        Periode orbit Merkurius adalah 88 hari. Jika jarak perihelion 0,30 SA, berapa eksentrisitasnya?

a.       0,09

b.      0,15

c.       0,17

d.      0,19

e.       0,22

4.        Jika setengah sumbu panjang dan eksentrisitas planet Mars adalah a = 1,52 dan e = 0,09 sedangkan untuk Bumi a = 1 SA dan e = 0,017. Kecerlangan minimum Mars pada saat oposisi, terjadi ketika jaraknya dari Bumi pada saat itu;

a. 0,67 SA

b. 0,70 SA

c. 0,72 SA

d. 0,37 SA

e. 0,50 SA

(OSP 2008)

PEMBAHASAN:

2.      d_p = 0,341 SA

a = 0,387 SA

Luas elips =….

L_e = π.a.b

Dari jarak perihelion, kita dapat menghitung eksentrisitas

d_p = a(1 – e)

e = 0,119

c = e.a = 0,046

a² = b² + c²

b = 0,384 SA

Sehingga dapat dihitung Luas elips = 3,14 x 0,387 x 0,384 =  0,467 SA² (A)

3.      P = 88 hari = 0,24 tahun

d_p = 0,30 SA

eksentrisitas =…

Pertama-tama kita harus mencari setengah sumbu panjang, dengan menggunakan hukum Kepler III

a = 0,24^2/3 = 0,387 SA

d_p = a(1 – e)

e = 0,22 (E)

4.      Kecerlangan minumum Mars pada saat oposisi terjadi pada saat Bumi berada paling dekat dari Matahari (Bumi di perihelion) dan Mars berada paling jauh dengan Matahari (Mars di aphelion)

Diketahui:

a_M = 1,52 SA

e_M = 0,09

a_B = 1 SA

e_B = 0,017

Sehingga pada saat Bumi berada di perihelion, jaraknya dari Matahari adalah:

d_a = a (1 -  e) = 1 ( 1 - 0,017) = 0,983 SA

Sedangkan pada saat Mars berada di aphelion, jaraknya dari Matahari adalah:

d_p = a (1 + e) = 1,52 ( 1 + 0,09) = 1,6568 SA

Dengan demikian, jarak antara Mars dan Bumi pada saat kecerlangan maksimum Mars adalah

1,6568 AU – 0,983 AU = 0,6738 SA (A)

HUKUM TITIUS BODE

Adakah suatu aturan umum atau ketentuan yang dapat digunakan untuk menentukan jarak planet-planet ke Matahari? Suatu metode sederhana yang dapat memudahkan dalam mengingat atau menentukan jarak rata-rata antara sebuah planet dengan Matahari dalam satuan astronimis, yaitu hukum Titius Bode.

Disebut demikian, karena metode ini pertama kali diperkenalkan oleh Johann Daniel Titius, seorang ahli Fisika dan Matematika berkebangsaan Jerman pada sekitar tahun 1766. Sedangkan Johann Bode, seorang astronom Jerman adalah pendukung kuat metode ini.

Bagaimana dapat menentukan jarak rata-rata antara suatu planet dengan Matahari dengan hukum Titius Bode? Titius Bode menandai jarak antara planet dan Matahari dengan angka-angka 0, 3, 6, 12, 24, ... dan seterusnya (menggandakan angka setiap bilangan kecuali untuk nol). 0 untuk Merkurius, 3 untuk Venus, 6 untuk Bumi, dan seterusnya. Kemudian setiap bilangan iniditambah dengan 4, dan hasilnya dibagi dengan 10 (Tjasyono, 2006). Sebagai contoh, untuk Planet Merkurius (Planet terdekat dengan Matahari) jaraknya dari matahari (dalam SA) menurut hukum Titius Bode adalah (0 + 4) : 10 = 0,4 SA sedangkan untuk planet Venus, jaraknya dari Matahari adalah (3 + 4) : 10 = 0,7 SA. Sekarang berapakah jarak planet Bumi ke Matahari? Tanda untuk planet Bumi adalah 6, kemudian angka 6 ini ditambah dengan 4 dan hasil penjumlahan ini dibagi dengan 10, sehingga jarak Bumi ke Matahari adalah (6 + 4) : 10 = 1 SA dan seterusnya. Cukup mudah bukan? Coba Anda tentukan jarak rata-rata planet-planet lainnya dari Matahari dengan menggunakan hukum Titius Bode ini.

Planet	Deret Ukur	+ 4	Jumlah Perbandingan Jarak	Jarak Menurut Titius-Bode	Jarak Sebenarnya dlm SA
Merkurius Venus Bumi Mars Planetoid Jupiter Saturnus Uranus Neptunus	0 3 6 12 24 48 96 192 384	4 4 4 4 4 4 4 4 4	4 7 10 16 28 52 100 196 388	0,4 0,7 1 1,6 2,8 5,2 10 19,6 38,8	0,39 0,72 1 1,52 1,5 – 5,3 5,2 9,54 19,19 30,07

Untuk perhitungan jaraknya: 

d = (n + 4)/10

d = jarak rata-rata planet ke Matahari dalam satuan AU atau SA

n = angka dari deret yang bersesuaian dengan suatu planet