Tatasurya
Bumi merupakan salah satu planet dalam sistem Tatasurya, dan terdapat didalam Jagad raya yang tak terhingga besarnya. Seperti kita ketahui bahwa dalam Jagadraya terdapat tidak hanya satu sistem Tatasurya kita saja tetapi masih ada lagi yang ribuan jumlahnya, sampai saat ini belum ada yang mengetahuinya dengan pasti. Baru ada dugaan-dugaan berdasarkan pengamat-an di bumi dan dari angkasa.
Tatasurya atau solar system adalah suatu sistem yang terdiri dari matahari dan planet-planet serta benda-benda angkasa yang berputar mengitarinya, menurut orbit tertentu. Planet-planet tersebut dapat tetap pada orbitnya akibat adanya gaya tarik gravitasi.
selengkapnya....
Terbentuknya tatasurya kita sama dengan sistem matahari yang lain dalam Jagad raya. Mengenai pembentukan Tatasurya ada beberapa teori, yang salah satunya adalah teori atau model Nobular; didalam Jagadraya yang tampaknya hampa, sebenarnya mengandung atom-atom berbagai unsur, yang menyebar di mana-mana berupa “awan” tipis, berbentuk gas tipis yang bergolak dan berputar. Saat awan gas tipis tersebut secara perlahan-lahan memadat oleh mengelompoknya atom-atom yang tersebar, lahirlah pusat tatasurya yaitu matahari.
Energi kinetik gas-gas yang berputar dan bergolak meningkatkan rotasi matahari dan planet-planetnya.
Mengelompoknya atom-atom itu disebabkan oleh gaya gravitasi dan karena bergeraknya atom-atom yang bergerak saling mendekat secara perlahan, membuat gas menjadi makin panas dan makin padat. Salah satu proses
mengelompoknya gas ini membentuk bumi dan planet-planet yang lain,Lebih dari 99 persen atom-atom di ruang angkasa adalah hidrogen dan helium yang merupakan dua atom paling ringan. Dekat pusat awan gas, atom-atom berada dalam tekanan dan suhu yang tinggi sehingga hidrogen dan helium mulai bergabung, membentuk unsur-unsur lebih berat. Bergabungnya unsur-unsur ringan menjadi unsur yang lebih berat menyebabkan lepasnya energi panas. Hidrogen dan helium mengalami pembakaran nuklir.
Matahari terbentuk pada saat pembakaran nuklir mulai didalam awan gas, kira-kira 6.000 juta tahun yang lalu. Pembakaran nuklir terbatas hanya di pusat awan gas. Sedangkan gas bertekanan rendah masih berputar dengan cepat disekeliling pusatnya, matahari.
Perputaran menimbulkan gaya sentrifugal, menarik kearah luar, sedangkan gaya berat cenderung menarik gas-gas kedalam, kearah matahari. Akibat kedua gaya yang berlawanan ini perlahan-lahan menjadikan awan gas berbentuk datar, membentuk piringan gas berputar disekitar matahari, dan dinamakan nebula planetaria.
Bagian luar nebular planetaria yang lebih dingin, menjadi cukup padat dan memungkinkan bahan-bahan padat terkondensasi. Yang akhirnya menjadi planet-planet,
Teori lain tentang pembentukan Tatasurya yang dikemukakan oleh ahli-ahli kosmologi (cosmologist), sebagai “big bang”, yang terjadi pada 20 billiun (109) tahun yang lalu. Menurut teori ini, pada suatu saat seluruh jagad raya menyatu menjadi suatu bulatan yang padat,
panas dan sangat massif. Kemudian terjadi ledakan dahsyat yang menghancurkannya dan menghasilkan serpihan-serpihan yang berputar terlempar kesegala arah dan membentuk sistem Tatasurya-tatasurya. Benda-benda angkasa yang terbentuk ini bergerak saling menjauh. Dan suatu saat sistem tersebut geraknya melambat dan akan berhenti. Kemudian gaya gravitasi akan menyatukannya kembali, mungkin 20 billiun tahun kemudian, menjadi suatu “bola api” kembali. Selanjutnya terjadi lagi ‘big- bang’ yang dalam sesaat membentuk sistem Tatasurya-tatasurya yang baru.
Saat ini kita ketahui matahari sebagai pusat sistem Tatasurya yang dikelilingi planet-planet, termasuk planet bumi, yang mengorbit disekelilingnya, atau heliocentric. Lintasan orbitnya berbentuk ellips. Akan tetapi pada masa Sebelum Masehi tidaklah demikian. BangsaYunani yang sudah mempelajari astronomi, percaya akan geocenric, yang artinya bumilah yang menjadi pusat sistem tatasurya. Matahari dan bintang-bintang bergerak mengelilingi bumi.
Pada masa itu dipercaya bahwa bumi berbentuk bulat (spheric), tidak bergerak atau diam, dan dikelilingi oleh angkasa yang transparant dimana bintang-bintang tergantung.
Dalam Tatasurya yang kita kenal saat ini, matahari dikelilingi 9 planet, Merkuri, Venus, Bumi, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus Neptunus dan Pluto. Berdasarkan rapat massa dan jaraknya dari matahari, dikelompokkan menjadi Planet-planet Terrestrial, yang merupakan 4 planet terdekat matahari dan yang lainnya Planet-planet Jovian.
Planet-planet Terrestrial, Merkuri, Venus, Bumi dan Mars, bersifat mirip dengan bumi, mempunyai rapat massa besar, 3 g/cm3 atau lebih dan berukuran kecil.
Sedangkan planet-planet Jovian, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus dan Pluto, mirip dengan Jupiter, lintasannya lebih jauh dari Matahari, rapat-massanya lebih kecil, hanya 0,7 - 1,3 g/cm3, namun massanya jauh lebih besar. Misalnya Jupiter dan Saturnus, mempunyai massa sebesar 317 dan 95 kali massa bumi, sehingga bentuknya lebih besar dari Bumi.
Planet-planet terdekat matahari bersuhu paling tinggi, terdiri dari bahan-bahan yang hanya dapat terkondensasi pada suhu tinggi, seperti besi (Fe), silikon (Si), magnesium (Mg) dan alluminium (Al).
Planet-planet yang jauh dari matahari bersuhu lebih rendah dan terdiri dari selain unsur-unsur seperti diatas, juga unsur-unsur volatil, seperti hidrogen, helium dan belerang yang dapat berbentuk gas meskipun pada suhu rendah.
BENTUK BUMI
Menurut cerita zaman dahulu orang mengira bahwa bumi merupakan daratan yang bundar, ditutupi oleh langit dan dikelilingi lautan yang melingkar. Kemudian pemikiran para filosof Yunani, Thales mengatakan bumi terapung dilautan. Anaximander berpendapat bahwa bumi berbentuk silinder dan melayang dilangit yang bulat. Sedangkan Pythagoras dan para penganutnya sebagai ahli matematika memikirkan bumi sebagai bulatan yang tentunya mempunyai bentuk simetris
Bulatan ini sesuai dengan bentuk ideal matematis, dan. bumi sesuai sebagai pusat dari seluruh sistem.
Kemudian timbul argumen baru, yaitu bayangan bumi pada saat gerhana bulan tampak sebagai lingkaran. Dan kapal laut dikejauhan mula-mula hanya terlihat tiangnya saja, setelah dekat baru tampak badannya. Kemudian pada tahun 1519 Magelhaens berlayar mengelilingi bumi. Dan dengan adanya photo satelit dan manusia yang mengamati dari satelit di angkasa maka sekarang jelaslah bahwa bumi kita berbentuk bulat. Namun tidaklah sebulat sebuah bola.
Newton menduga akibat perputaran pada sumbunya, bumi tidak berbentuk bulat sempurna melainkan berbentuk ellipsoid. Mendatar pada kutub-kutubnya dan lebih cembung pada khatulistiwa. Dugaan ini diperkuat oleh pengamatan benda-benda angkasa dengan teropong bintang, terutama terhadap planet Jupiter yang berputar lebih cepat dari bumi, 10 jam setiap putaran (bumi 24 jam setiap putaran).
Dengan demikian, lebih “mendatar”nya kutub, maka seharusnya derajat meridian di kutub lebih besar dari pada di khatulistiwanya.
Untuk membuktikannya tahun 1735 Academie des Sciences Paris mengirim ekspedisi ke Lapland dan Peru. Hasilnya adalah benar, derajat meridian di Lapland yang terletak didaerah kutub satu meter lebih panjang dari di Peru, yang ada di khatulistiwa.
Ukuran Bumi
Keingin tahuan manusia mengenai bumi tidak terbatas pada bentuk bumi dan permukaan saja, tetapi juga berapa besar bumi ini sebenarnya.
Eratosthenes (275 -195 SM) yang tinggal di Alexandria berpendapat bahwa jika bumi bulat, tidak mungkin matahari berada pada zenit (titik kulminasi) didua tempat yang berjauhan letaknya. Ia memperhatikan sinar mata hari pada tengah hari di pertengahan musim panas di kota Syene, jatuh tepat di dasar sumur yang dalam. Sedangkan di Alexandria yang berjarak 5.000 stad, Gambar 2.3. Pada saat yang sama, bayangan jarum gnomon (jam matahari) memperlihatkan 1/50 bagian dari seluruh lingkaran. Sudut ini sama dengan sudut APS, maka dengan demikian ia menyimpulkan bahwa keliling bumi haruslah 50 kali 5.000 stad atau 250.000 stad. Bila satu stad kurang lebih 157 m. maka keliling bumi sekitar 39.250 km. Perkiraan ini ternyata mendekati dengan hasil perhitungan yang dilakukan oleh peneliti-peneliti selanjutnya.
Pada tahun 1617 Snellius melakukan pengukuran dengan metoda segitiga. Dan sejak ditentukannya satuan panjang yaitu meter pada tahun 1719, maka keliling bumi adalah sekitar 40.000 km. Dengan diketahui keliling bumi, maka jari-jari bumi dari perhitungan, di khatulistiwa sebesar 6.378,38 km sedangkan di kutub 6.356,91 km.
Struktur dalam Bumi
Pendahulu yang memikirkan struktur-dalam bumi yang terkenal adalah Plato. Ia berpendapat bahwa bumi terdiri dari substansi berfasa cair dilapisi oleh lapisan kerak yang tipis. Pada bagian-bagian kerak yang lemah diterobos oleh substansi dari dalam, keluarlah magma dan timbullah gunung api.
Untuk mengetahui struktur dalam bumi tidaklah mudah. Karena pemboran terdalam yang pernah dilakukan hanya sedalam 8 km. Dari mempelajari batuan yang tersingkap dipermukaan bumi, akibat erosi mencapai 20 sampai 25 km saja. Gunung api memberikan contoh batuan yang lebih dalam, tetapi hanya sampai sekitar 200 Km.
Akan tetapi dengan mempelajari sifat gelombang gempa bumi dapat diketahui lebih banyak hal mengenai struktur dalam bumi.
Dengan mempelajari waktu tempuh perambatan gelombang, yang ternyata bervariasi dan tidak sesuai dengan hasil yang diperhitungkan berdasarkan antara jarak tempuh dan waktu tempuh gelombang yang diperlukan.
Dan berdasarkan kenyataan bahwa kecepatan rambat gelombang merupakan fungsi dari densitas media yang dilaluinya, maka para ahli kegempaan menjelaskan ketidak sesuaian dan variasi waktu tempuh tersebut disebabkan oleh karena gelombang gempa merambat tidak dalam satu macam media, tetapi dalam beberapa media yang densitasnya berbeda. Dengan kata lain, bumi tidak merupakan suatu bulatan yang homogen, melainkan terdiri dari beberapa lapisan yang konsentris dengan densitas berbeda. Densitas terbesar terakumulasi pada pusat, dan mengecil menjauhi dari pusat.
Dari data kegempaan tersebut, secara sederhana dibuatlah suatu model struktur-dalam
bumi, berdasarkan komposisinya. Bumi dibagi menjadi 3 bagian:
1.Inti bumi (Core), terletak dari kedalaman 2.883km sampai pusat bumi. Densitasnya berkisar dari 9,5 dekat selubung dan membesar kearah pusat sampai 14,5 gr/cc. Berdasarkan besarnya densitas ini diperhitungkan inti bumi terdiri dari campuran unsur-unsur yang mempunyai densitas besar, besi (Fe) dan nikel (Ni). Oleh karena itu inti bumi disebut juga sebagai lapisan Nife.
2.Selubung bumi (Mantle), atau mantel, merupakan lapisan yang menyelubungi inti bumi, merupakan bagian terbesar dari bumi, 82.3 persen dari volume dan 67.8 persen dari keseluruhan massa bumi. Terdiri dari batuan, ketebalannya 2883 km. Densitasnya berkisar dari 5.7 grm/cc dekat dengan inti dan 3,3 didekat kerak bumi.
3.Kerak bumi (Earth crust). merupakan lapisan terluar yang tipis, terdiri dari batuan yang lebih ringan dibandingkan dengan batuan selubung
dibawahnya. Dengan densitas rata-rata 2.7 grm/cc. Ketebalannya tidak merata, perbedaan ketebalan ini menimbulkan perbedaan elevasi antara benua dan samudera. Pada daerah pegunungan ketebalannya lebih dari 70 km dan pada beberapa samudra kurang dari 5 km. Berdasarkan data kegempaan dan komposisi material pembentuk-nya, para akhli membaginya menjadi kerak benua dan kerak samudra.
Kerak benua, pada umumnya terdiri dari batuan granitik, ketebalan rata-rata 45 Km., dan berkisar antara 30-70 km. Oleh karena kaya akan unsur Si dan Al maka ada yang menyebutnya sebagai lapisan Sial.
Kerak samudra, terdiri dari batuan basaltik yang tebalnya 8 km, kerak samudra kaya akan unsur Si dan Mg dan disebut juga lapisan Sima.
Dengan perkembangan pengetahuan kegempaan dan banyaknya stasiun gempa di bumi, yang memung-kinkan mempelajari sifat perambatan gelombang-gelombang gempa P dan S.(akan dibahas dalam bab kegempaan), sehingga dapat diketahui sifat fisik struktur dalam bumi lebih rinci.
Disamping lapisan-lapisan berdasarkan komposisinya, yang lebihpenting adalah adanya perubahan sifat fisik (physical property) seperti kuat batuan (rock strengh) dan fasanya, fasa padat dan fasa cair. Perubahan sifat fisik terutama lebih dikontrol oleh suhu dan tekanan dibandingkan dengankomposisi batuan.
Titik-titik dimana terjadi perubahan sifat fisik tidaklah sama dengan perubahan komposisi batuan, seperti terlihat dalam Gambar 2.4. Gambar 2.4 memperlihatkan struktur- dalam bumi berdasarkan sifat fisiknya (physical property) yang terdiri dari :
Inti dalam dan inti luar
Bagian terdalam bumi merupakan pusat massa bumi, bergaris tengah 7.000 km. Dari sifatnya yang tidak merambatkan gelombang gempa S, disimpulkan bahwa inti bumi terdiri dari dua bagian. Bagian luar setebal 2.000 km berfasa
cair, dan bagian dalam berfasa padat. Inti bagian dalam dimana mengalami tekanan yang sangat tinggi sehingga unsur besi berada dalam fasa padat, meskipun suhunya tinggi sekelilingnya, suhu dan tekanan berada dalam keseimbangan yang sangat baik sehingga unsur besi meleleh dan dalam fasa cair.
Bagian ini dinamakan inti bumi bagian luar. Perbedaan kedua bagian inti tersebut tidak pada komposisinya (diperkirakan komposisinya sama), tetapi oleh sifat fisiknya. Bagian dalam padat sedangkan bagian luar cair.
Mesosfir
Kekuatan (strength) material padat sangat dipenga-ruhi oleh suhu dan tekanan. Suatu material padat bila.dipanaskan akan berkurang atau hilang kekuatannya
Dan jika mengalami kompresi, akan bertambah kuat. Perbedaan suhu dan tekanan membagi selubung dan kerak bumi menjadi tiga daerah yang mempunyai kekuatan berbeda.
Pada bagian paling bawah selubung, batuan dalam pengaruh kompresi sangat tinggi sehingga mempunyai
kekuatan yang agak besar, meskipun suhunya sangat tinggi. Lapisan padat dalam selubung yang bersuhu tinggi tetapi kekuatannya relatif tinggi, dinamakan mesosphere (lapisan menengah, intermediate or midle sphere). Lapisan ini berada dari batas inti dan selubung (pada kedalaman 2883 km) sampai kedalaman sekitar 350 km
Astenosfir
Lapisan selubung bagian atas, pada kedalaman antara 350 km sampai 100 km dibawah permukaan bumi, adalah lapisan yang dinamakan asthenosphere (lapisan lemah, weak sphere). Keseimbangan antara suhu dan tekanan disini sedemikian rupa menjadikan materialnya dalam keadaan mendekati titik leburnya.
Karena hampir melebur dan berstruktur lemah (weak) memungkinkan material tersebut untuk mengalir dan mudah terdeformasi.
Pergerakan dalam lapisan ini berperan sebagai penyebab aktifitas gunung-api dan deformasi kerak bumi.
Selama ini para ahli geologi menyatakan bahwa batuan di mesosfir dan astenosfir mempunyai komposisi sama. Perbedaan satu-satunya hanyalah pada sifat fisiknya, kekuatan.
Litosfir
Diatas astenosfir, lapisan setebal sekitar 100 km dari permukaan bumi, merupakan lapisan yang batuannya lebih dingin, lebih kuat dan lebih kaku (rigid) dibandingkan dengan batuan astenosfir yang plastis. Lapisan terluar yang keras ini, mencakup selubung bagian atas dan seluruh kerak bumi, dinamakan lithosphere, yang berarti lapisan batuan, seperti pada Gambar 2.5. Perlu diingat bahwa komposisi kerak dan selubung berbeda, namun yang membedakan litosfir dan astenosfir adalah kuat batuan (rock strength), bukanlah komposisinya.
Batas antara litosfir dan astenosfir disebabkan lagi-lagi oleh keseimbangan suhu dan tekanan.
Litosfir patah-patah atau pecah-pecah menjadi sejumlah lempeng-lempeng yang besar, bergerak, seolah-olah terapung diatas astenosfir
