![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
International Astronomy Olympiad |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
International Olympiad on Astronomy and Astrophysics |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Hukum-Hukum Kepler Oleh : Dr. Chatief Kunjaya Hukum-hukum Kepler yang nampak begitu sederhana, ternyata tidak dihasilkan dengan mudah bahkan melalui kerja puluhan tahun. Prosesnya diawali dengan perancangan dan pembangunan fasilitas pengukuran koordinat benda langit raksasa yang disebut “quadrant” oleh Tycho Brahe. Dengan alat itu Tycho Brahe dapat melakukan pengukuran posisi benda langit dengan kecermatan melebihi alat lain di zamannya. Johannes Kepler (1571 1630) dapat menyusun hukumnya berdasarkan tumpukan data catatan hasil pengamatan Tycho Brahe yang memiliki kecermatan yang tinggi. Selama 25 tahun data dikumpulkan oleh Tycho Brahe yaitu data tinggi dan azimuth enam planet dari Merkurius hingga Saturnus. Data yang dikumpulkan oleh Tycho kemudian diolah, dianalisis dan diinterpretasikan oleh asistennya seorang ahli matematika Jerman yaitu Kepler setelah ia meninggal. Hasil analisis Kepler terhadap data Tycho Brahe menunjukkan adanya perbedaan kecil tapi jelas dan mengandung keteraturan tertentu antara posisi planet yang diamati dengan yang dihitung dengan teori Ptolemeus atau Copernicus. Mengapa perbedaan ini tidak diketahui pada pengamatan sebelum zaman Tycho Brahe? Karena pengukuran sebelumnya tidak menggunakan alat yang akurat, sedangkan Tycho Brahe menggunakan “quadrant” alat ukur koordinat benda langit yang paling teliti saat itu. Sebelumnya, untuk mensinkronkan agar hasil pengamatan itu bisa cocok dengan teori heliosentris Copernicus, diperlukan epicycle yaitu lingkaran-lingkaran kecil yang merupakan komponen kedua lintasan orbit planet selain orbit utamanya yangberupa lingkaran yang berpusat di Matahari. Mengapa planet bisa bergerak dalam lingkaran kecil epicycle ? Tidak ada penjelasan.
Kepler menemukan kenyataan bahwa data posisi planet-planet yang dikumpulkan oleh Tycho Brahe itu lebih cocok jika orbit planet diperkenankan berbentuk elips dengan Matahari sebagai pusatnya. Dengan cara demikian, gerak planet-planet dapat dipahami dengan lebih sederhana, tidak diperlukan lagi epicycle-epicycle. Temuan ini kemudian diformulasikan oleh Kepler sebagai : Planet-planet mengelilingi Matahari dalam orbit elips, dengan Matahari berada pada salah satu titik apinya. Pernyataan ini kemudian terkenal sebagai
Garis hubung Matahari Planet menyapu daerah yang sama untuk selang waktu yang sama. Luas seluruh elips adalah πab, yang ditempuh dalam waktu P, sehingga luas daerah yang disapu persatuan waktu adalah
dengan a setengah sumbu panjang, b setengah sumbu pendek dan P periode. Sumbu a dan b berhubungan dengan eksentrisitas sebagai berikut :
Berdasarkan pengamatan bahwa semakin jauh planet dari Matahari periode orbitnya semakin panjang, dan didukung dengan data pengamatan yang sangat banyak, diperolehlah hubungan antara sumbu panjang orbit planet dan periodenya sebagai berikut : Setengah sumbu panjang orbit pangkat tiga berbanding lurus dengan periode pangkat dua a3 = kT2 Pernyataan ini terkenal dengan sebutan hukum Kepler III Harga k ini, pada awalnya belum diketahui tapi nilainya sama untuk keenam planet yang diamati. Hukum-hukum Kepler ini diperoleh secara empirik dari sifat keteraturan data posisi planet. Dapat dibayangkan sulitnya memperoleh kesimpulan seperti itu dengan cara coba-coba dari data. Tetapi menurunkan rumus hukum-hukum ini menjadi mudah setelah
Luas daerah yang disapu oleh garis hubung matahari-planet tiap satuan waktu :
Dengan r dan
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Pertanyaan berikut ini adalah pertanyaan yang diajukan oleh salah seorang pembaca 1. Jarak Planet 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 Jawab Pada Majalah Astronomi Vol 1 no 3 hal 25, telah dijelaskan tentang rumus jarak perihelion : a(1-e), dengan demikian dapat diperoleh eksentrisitas orbit Merkurius : 0,119. Dengan rumus
Dapat diperoleh b = 0,384 Luas elips : πab = 0,467 SA2 2. Callisto merupakan bulannya planet Jupiter, mengedari planet Jupiter pada jarak 1,88 juta km dan dengan periode 16,7 hari. Apabila
a. 10,35 × 10-4
b. 9,35 × 10-4
c. 8,35 × 10-4
d. 7,35 × 10-4
e. 6,35 × 10-4
Jawab : Jika
Dengan demikian diperoleh Mj = 9,35 × 10-4
3. Jika jarak terdekat komet Halley ke Matahari adalah 8,9 x 1010 meter, dan periodenya 76 tahun, maka eksentrisitasnya adalah : Dengan Hukum Kepler III dapat diperoleh setengah sumbu panjang orbit komet Halley: a3=762 Maka a = 17,94 SA Jarak perihelion : 8,9 x 1010 meter = 0,593 SA = a(1-e) Maka e = 0.967 4. Sebuah pesawat ruang angkasa mengelilingi Bulan dengan orbit yang berupa lingkaran dengan radius orbit 1737 km dan dengan periode orbit sebesar 2 jam. Apabila
Radius orbit : 1737 km = 1737000 m (mengorbit dekat dengan permukaan bulan) Periode orbit 2 jam = 7200 detik
ω2r = GMbln/r2 , Mbln adalah massa bulan
Soal ini bisa juga dijawab dengan hukum Kepler III |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
(dari edisi sebelumnya) Orbit Planet-planet Oleh : Dr. Chatief Kunjaya Planet-planet berevolusi mengelilingi Matahari pada orbit yang hampir sebidang dengan arah putaran yang sama, juga searah dengan rotasi Matahari dan juga arah rotasi planet-planet kecuali planet Venus dan Neptunus. Orbit planet-planet umumnya hampir lingkaran. Fakta-fakta ini memberikan indikasi kuat bahwa Matahari dan planet-planet lahir melalui suatu mekanisme bersama, tidak saling bebas. Pada Majalah Astronomi Vol 1 no 2, Maret 2009, Widya Sawitar sudah menjelaskan tentang bagaimana Tata Surya terbentuk dari pengerutan awan gas antar bintang. Awan yang mengerut itu akan berotasi sehingga terbentuk piringan. Bagian pusat akan menjadi Matahari, sedangkan pada piringan akan terbentuk pengerutan-pengerutan yang lebih kecil membentuk planet-planet. Karena orbit planet-planet berasal dari orbit piringan yang sama , maka dapat dipahami mengapa orbit planet-planet hampir sebidang dan masing-masing orbit itu berbentuk hampir lingkaran. Sifat-sifat orbit ke delapan planet dapat diterangkan dengan baik oleh teori kabut dan teori protoplanet, tetapi sifat-sifat Pluto tidak. Tidak seperti orbit planet-planet lain yang hampir lingkaran, orbit Pluto lonjong sehingga kadang-kadang lebih dekat ke Matahari daripada planet Neptunus. Bidang orbitnya juga menyimpang 17° dari bidang orbit Bumi. Ukurannya tidak besar seperti planet-planet Jovian dan tidak diselubungi kabut gas tebal. Fakta-fakta ini membuat para astronom menduga, Pluto tidak lahir dengan cara yang sama dengan planet-planet lain. Maka sejak tahun 2006 Pluto tidak lagi dikategorikan planet melainkan planet kerdil. Planet-planet yang lebih dekat ke Matahari dari pada Bumi, yaitu Merkurius dan Venus, nampak dari Bumi hanya pada pagi hari sebelum Matahari terbit atau sore hari setelah Matahari terbenam. Kedua planet itu nampak selalu mengikuti Matahari dari jarak yang tidak terlalu jauh. Jarak sudut antara planet dengan Matahari dilihat dari Bumi disebut elongasi. Paling jauh Merkurius hanya berjarak sudut sekitar 28° dari Matahari sedangkan Venus sekitar 47°. Karena orbit Bumi dan planet dalam berbentuk elips, sudut elongasi terbesar ini juga berbeda-beda dari satu periode ke periode berikutnya. Sudut-sudut itu, berturut-turut disebut elongasi terbesar Merkurius dan Venus. Hal ini dapat dijelaskan secara geometris pada gambar di bawah ini :
Pada saat konjungsi inferior, kalau planet Merkurius atau Venus tepat berada di bidang ekliptika diantara Bumi dan Matahari kita bisa mengamati fenomena transit, yaitu peristiwa melintasnya planet di piringan matahari. Karena cahaya matahari sangat terang planet yang transit akan tampak sebagai lingkaran hitam. Peristiwa transit hanya bisa terjadi pada planet Merkurius dan Venus, saat itulah letak planet terdekat dari Bumi. Planet luar seperti Mars, Jupiter dan lain-lain tidak bisa mengalami transit karena tidak akan pernah bisa berada diantara Matahari dan Bumi. Saat planet luar terdekat dari Bumi adalah saat oposisi, yaitu ketika arah ke planet dan arah ke Matahari dari Bumi nampak berlawanan. Untuk pengamat di dekat khatulistiwa, ketika Mars oposisi, saat matahari terbenam Mars baru terbit, Mars akan nampak di atas horizon sepanjang malam dan nampak lebih terang dari pada saat-saat lain. Planet luar seperti Jupiter, Saturnus dan lain-lain tidak dapat dilihat pada saat konjungsi, karena berada di belakang Matahari. Meskipun planet luar menyimpang sedikit dari keadaan konjungsi, sehingga tidak terhalang oleh piringan Matahari, tetap sulit melihatnya karena jauh dari Bumi sehingga lebih redup, diperparah lagi oleh gangguan cahaya matahari yang menyilaukan.
Saat oposisi adalah saat terbaik mengamati planet luar, karena jaraknya yang dekat sehingga tampak lebih terang, lagi pula saat oposisi adalah saat planet luar nampak paling lama pada malam hari. Oposisi yang sempat membuat heboh adalah oposisi planet Mars tahun 2003. Mengapa demikian menghebohkan ? padahal dalam waktu tidak sampai dua tahun bisa ada dua kali oposisi. Karena oposisi Mars 2003 adalah oposisi terdekat yang sangat jarang terjadi. Mars nampak sangat terang sehingga menjadi benda langit malam paling terang setelah Bulan. Mengapa ada oposisi dekat ada oposisi jauh? Karena orbit planet-planet tidak lingkaran sempurna, melainkan agak lonjong. Kelonjongan orbit planet dinyatakan dalam eksentrisitas e, yang didefinisikan sebagai berikut:
e = √(1-(b2 / a2)) Dengan a = setengah sumbu panjang elips b = setengah sumbu pendek Jarak perihelion (terdekat dari Matahari) : a(1 - e) Jarak aphelion (terjauh dari Matahari): a(1 + e) Jika kebetulan pada saat oposisi Mars, Bumi dekat dengan aphelion (titik terjauh dari matahari) sedangkan Mars dekat dengan perihelion (titik terdekat dari Matahari), maka jarak Bumi Mars menjadi lebih dekat daripada saat oposisi biasanya, dan Mars menjadi sangat terang. |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Berikut ini ada beberapa pertanyaan dari pembaca Majalah Astronomi, Bapak Iman Suwartono sehubungan dengan masalah yang dibahas di atas. Selamat Siang, Majalah Astronomi. Saya Iman Suwartono, Guru SMA Negeri 1 Pagaden, Subang. Saya mendapat kesulitan untuk memecahkan beberapa soal astronomi. Saya harap Majalah Astronomi dapat membantu memberi jawaban serta penjelasan dari soal-soal berikut : 1. Pada saat konjungsi Bumi-Planet dan Matahari memdekati satu garis lurus, konfigurasinya adalah ... a. Planet - Bumi - Matahari b. Bumi - Planet - Matahari c. Planet - Matahari - Bumi d. Matahari - Planet - Bumi e. Tidak ada jawaban yang benar 2. 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 maksimum palanet Mars pada saat oposisi, terjadi ketika jaraknya dari Bumi pada saat itu ... a. 0.37 SA b. 0.27 SA c. 0.32 SA d. 0.40 SA e 0.50 SA 3. Elongasi Maksimum terjadi ketika jarak Bumi ke Matahari dan jarak Planet ke Matahari memenuhi kaedah ... a. Jarak Planet maksimum, jarak Bumi minimum b. Jarak Planet maksimum, jarak Bumi maksimum c. Jarak Planet minimum, jarak Bumi minimum d. Jarak Planet minimum, jarak Bumi maksimum e. Tidak ada yang benar 4. Elongasi minimumterjadi ketika jarak Bumi ke Matahari dan jarak Planet ke Matahari memenuhi kaedah ... a. Jarak Planet maksimum, jarak Bumi minimum b. Jarak Planet maksimum, jarak Bumi maksimum c. Jarak Planet minimum, jarak Bumi minimum d. Jarak Planet minimum, jarak Bumi maksimum e. Tidak ada yang benar 5. Yang dimaksud konjungsi inferior adalah ketika terjadi konfigurasi ... a. Bumi - Planet - Matahari b. Matahari - Bumi - Planet c. Planet - Bumi - Matahari d. Bumi - Matahari - Planet e. Tidak ada jawaban yang benar Terimakasih untuk perhatian, jawaban serta penjelasannya. Semoga majalah Astronomi terus sukses. Jawaban : Terima kasih pak Iman atas pertanyaannya. Dasar pengetahuannya sudah diberikan pada tulisan pengantar diatas. Di bawah ini akan saya sampaikan pembahasannya secara singkat. 1. Jawaban b, c dan d dapat dibenarkan untuk planet dalam seperti Merkurius dan Venus. Tapi jawaban b dan d tidak benar untuk planet luar seperti Jupiter dan Saturnus. Maka jawaban benar yang bersifat lebih umum adalah c. 2. Mars akan nampak paling terang jika saat oposisi, Bumi berada di aphelionnya dan Mars berada di perihelion. Jarak aphelion Bumi dari Matahari : 1 (1+0,017) SA = 1,017 SA. Jarak perihelion Mars : 1,52(1-0,09) = 1,383 SA. Maka jarak Bumi Mars saat itu : 1,383-1,017 = 0,366 SA. Jawab : a 3. Soal ini memperhitungkan kelonjongan orbit planet. Elongasi maksimum hanya ada pada planet dalam yaitu Merkurius dan Venus. Elongasi maksimum yang terbesar tercapai kalau Bumi di Perihelion dan planet di Aphelion (lihat gambar diagram orbit planet), jawab : a 4. Soal ini kebalikan dari soal no 3, yaitu Bumi paling jauh dan planet paling dekat, jawab : d 5. Konjungsi inferior terjadi pada saat planet berada diantara Bumi dan Matahari, jawab : a Silahkan lihat penjelasan pada artikel diatas, selamat membaca. *** |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Wawancara dengan Dr. Suryadi Siregar: PELAJAR KITA MAMPU BERSAING |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Prestasi para pelajar kita di arena kompetisi olimpiade internasional ternyata tidak diragukan lagi. Berbagai olimpiade pelajar tingkat dunia mulai dari olimpiade fisika, astronomi, matematika, biologi, kimia, sudah menjadi bagian dari rutinitas tahunan para pelajar berprestasi. Mereka mendulang banyak medali dan menjadikan
Di bidan Selain olimpiade tingkat dunia juga ada olimpiade tingkat Asia-Pasifik yang disebut dengan APAO (Asia-Pasific Astronomy Olimpiad) yang diselenggarakan setahun sekali. Namun sayang sejak tahun 2008 lalu
Majalah Astronomi (MA) : Apa tujuan kita mengikuti Olimpiade Astronomi Internasional ? Dr. Suryadi Siregar (SS): Pertama, menumbuhkan kecintaan pada sains dan semangat berkompetisi diantara pelajar. Prestasi akan muncul apabila ada semangat untuk selalu menjadi nomer satu. Kedua, olimpiade merupakan sarana bagi pengajar astronomi (team leader) untuk mendesiminasikan kurikulum dan proses belajar mengajar di negara masing-masing kepada peserta lainnya. Selama olimpiade ada sesi, pembimbing dapat berdiskusi, selain diskusi pembimbing juga dapat melakukan moderasi atas nilai yang ditetapkan oleh panitia. Yang ketiga adalah membina persahabatan dan kerjasama internasional antara guru dengan guru, dan sesama siswa sebagai calon scientist masa depan. Kita juga bisa mengetahui peta pendidikan sains di negara lain. (MA): Menarik sekali. Kalau begitu apakah pengalaman berinteraksi dengan negara lain dalam olimpiade juga menjadi bahan masukan untuk perbaikan kurikulum sains di sekolah-sekolah ? (SS): Benar, kita tidak boleh puas dengan kurikulum yang ada. Penyempurnaan berkelanjutan harus terus menerus dilakukan. Soal-soal dalam Olimpiade Sains Nasional(OSN) selalu mengacu pada standard internasional (MA): Seperti kita ketahui pelajaran astronomi masih merupakan pelajaran minor di tingkat sma, dan bahkan belum diajarkan di tingkat smp. Bagaimana cara panitia menjaring pelajar untuk disertakan dalam olimpiade ? (SS): Mula-mula seleksi dilakukan secara berjenjang, mulai dari tingkat sekolah- tingkat kecamatan- tingkat kabupaten/kota- tingkat provinsi dan nasional. Seleksi dilaksanakan secara serentak dengan bidang lomba lainnya; matematika, fisika, kimia, biologi, geosains, dan ekonomi. Seleksi tingkat provinsi dilakukan di ibukota provinsi dan untuk tingkat nasional dilaksanakan di ibukota provinsi terpilih, atau di Ibukota negara,
(MA): Jadi ada puluhan peserta yang akan mengikuti persiapan khusus di
(SS): Benar. Peserta yang diundang sekitar 33 orang- 40 orang. Pelatihan berlangsung selama 3 bulan dalam tiga tahapan. Mereka yang berhak untuk mengikuti pelatihan sampai tahap ke-3 adalah yang telah lolos seleksi tahap 1 dan tahap 2. Pada tahap ke-3 akan ditentukan siapa yang berhak mewakili
|
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Panitia sedang menyiapkan teleskop untuk sesi observasi | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Peserta IOAA 2008 di Lembang, Bandung, sedang memelajari teleskop untuk sesi observasi | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tabel di samping menunjukkan prestasi Indonesia sejak mengikuti olimpiade astronomi tahun 2003 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| IAO : International Astronomy Olympiad
IOAA : International Olympiad on Astronomy and Astrophysics |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
(MA): Materi astronomi apa sajakah yang biasanya diujikan dalam olimpiade ? (SS): Materi yang diuji dalam olimpiade selalu berubah dari tahun ke tahun. Intinya adalah panitia ingin menggali potensi siswa dalam mengembangkan imajinasi dan kreatifitas dalam menjawab soal. Soal-soal yang menggunakan kalkulus/diferensial tidak diijinkan oleh Panitia. Soal ujian disarikan dari silabus yang terdiri dari Astronomi Dasar, Astronomi Bola, Astrofisika, Evolusi Bintang, Fisika Bintang, Galaksi, Alam Semesta, dan Instrumentasi. MA): Sepertinya materi-materi itu terlalu asing bagi para pelajar kita. Apakah semua materi itu dipadatkan dalam pelatihan khusus selama tiga bulan di
(SS): Setuju, untuk astronomi fundamental, seperti Astronomi Dasar, Mekanika Benda Langit dan Astrofisika diberikan porsi yang lebih banyak (setara 4SKS) sedangkan yang lainnya sekitar 2 sampai 3 SKS (MA): Dari pengalaman bapak selama ini, apakah siswa kita mampu bersaing dengan para pelajar dari negara-negara maju ? (SS): Pada dasarnya tingkat kemampuan siswa kita tidak kalah dengan negara maju lainnya. Siswa kita sudah sejajar dengan siswa dari
(MA): Sangat membanggakan bahwa kemampuan pelajar kita sejajar dengan para pelajar dari Negara maju. Lalu, apakah mereka mendapat kesempatan khusus untuk masuk perguruan tinggi sesuai minat mereka ? Misalnya mereka berminat untuk masuk Program Studi Astronomi apakah mereka juga harus mengikuti tes seleksi seperti yang lain ? (SS): Selain kesempatan untuk masuk PT mereka juga mendapat beasiswa dari pemerintah. Kalau untuk test masuk, masih belum seragam ada PT yang mengharuskan ada juga yang bebas. Tahun 2008 lalu, mantan olimpian internasional(Astronomi) yang masuk ITB ada 4 orang. Satu orang memilih Astronomi sebagai program studi. Untuk masuk ITB semuanya dikoordinir oleh panitia seleksi ITB, kami diminta memberi masukan. *** (Iman Santosa) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Majalah Astronomi - 2009 Majalah Astronomi diterbitkan dalam edisi cetak dan versi online. Untuk berlangganan edisi cetak dan informasi lainnya, hubungi kamii Majalah Astronomi |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||