SAS Tata SAS: T t Surya S Dr. Suryadi y Siregar g E-mail :
[email protected]
Prodi Astronomi, FMIPA Institut Teknologi Bandung
1. Pendahuluan: Sejarah Terbentuknya Tata Surya
E l iT Evolusi Tata t Surya S Teori Kontraksi Awan Antar Bintang(Nebular Contraction) Tokoh: Rene de Cartes (1644), Pierre Simon de Laplace (1796) Immanuel (1796), I l Kant K t Inti Sari: Konservasi momentum sudut, mensyaratkan awan primordial berkontraksi, kecepatan rotasi bertambah besar. Awan primordial berubah menjadi piringan pipih(pancake).Gumukan terpadat di pusat j Matahari menjadi Tahap awal (atas). Tahap akhir(bawah),Tata Surya menjadi “bersih”
Approximate pp Typical yp Conditions in Galaxy y
Region of Interstellar Space Within our Galaxy
Number Density, Atoms / cm3
Temperature,* Kelvins
Inside our Heliosphere, in the Vicinity of Earth
5
10,000
Local Cloud Surrounding our Heliosphere
0.3
7,000
Nearby Void (Local Bubble)
< 0.001
1,000,000
Typical Star-Forming Cloud
>1,000
100
Best Laboratory Vacuum
1000
Classroom Atmosphere
2.7 X 1019
288
Mass Distribution Within the Solar S t System 99.85% 99 85% Sun 0.135% Planets 0.015% 0 015% Comets C t Kuiper belt objects S t llit off th Satellites the planets l t Minor Planets (Asteroids) M t id Meteroids Interplanetary Medium
2. Bumi dan Bulan
6
B i Bumi R = 6378 km M = 5.9742 × 1027 g a = 1 AU (149 (149.6 6 jjuta t km) i = 23.5 23.5° Vesc = 10.4 km/s Prot= 0.997 d Prev= 365.25 d = 5.52 g/cm3 7
Struktur internal Bumi Kerapatan p rata-rata ((5.5)) berbeda dengan g kerapatan batuan silikat (~3) ada materi lebih rapat di bagian dalam Bumi Seismologi: S i l i variasi i i amplitudo li d gelombang l b seismik bergantung kepada kerapatan dan elastisitas medium Gelombang transversal (S-wave) merambat pada medium padat Gelombang longitudinal (P-wave) merambat pada medium padat maupun cair
St kt internal Struktur i t l Diketahui dari -
-
Perbedaan kerapatan : average (5.5) dengan surface (3.3) (3 3) komposisi terdiferensialisasi Gelombang seismik: S-wave dan P-wave memberi informasi perubahan kerapatan interscience.wiley
9
Struktur internal Bumi terdiri dari beberapa lapisan 1. Inti padat (13.5): 85 % Fe padat dan sedikit nikel
2.
Inti cair : 85 % Fe cair dan sedikit nikel, serta Si, S, C O Terjadi konveksi penyebab medan C, magnet
3.
Mantel (4.5-10): p peridotite ((silikat FeMg), g), kimberlite,, eclogite litosfer lempeng tektonik dan litosferik astenosfer asal magma
4.
interscience.wiley
Kerak -
kerak benua (2.6-2.8) granit kerak samudera (3 (3.0-3.5) 0 3 5) basal
Isostasy : benua yang mengapung
10
L Lempeng ttektonik kt ik Teori benua yyang g ‘bergerak’ g ((continental drift)) dikemukakan oleh Wegener (1880-1930) Dulu (250 juta thn y.l) semua benua tergabung menjadi j di satu d daratan b besar yang di disebut b pangaea (all lands) Bukti - Kesamaan garis pantai (Amerika Selatan dan Afrika) - Struktur geologis batuan yang sama - Ditemukan fosil spesies yang sama
11
L Lempeng ttektonik kt ik Ilustrasi perubahan benua dari Pangaea menjadi benuabenua yang ada saat ini.
12
physics.uoregon.edu
L Lempeng ttektonik kt ik
C ti Continental t ld drift: ift S Sea fl floor Indikasi aktivitas litosfer (pergerakan benua dan sea floor) Sea floor terbentuk dari material mantel yang mengalami konveksi ridge Pembentukan sea floor baru (ridge) tidak menambah luas permukaan. k Ad Ada sea fl floor yang menghilang hil subduction bd ti zone
14
physics.uoregon.edu
C ti Continental t ld drift: ift plate l t motion ti Ef Efekk mountain-building, t i b ildi vulkanisme, lk i gempa bumi Ada 3 jenis pergerakan lempeng (interaksi antar-lempeng) 1. 2. 3.
Divergent plate boundaries Dua lempeng saling bergerak menjauh Convergent plate boundaries Dua lempeng saling bertabrakan Transform plate boundaries Dua lempeng bergesekan dengan arah berlawanan 15
O i i off volcanic Origin l i chain h i :H Hott S Spots! t !
Hawaiian H ii hot h spots pubs.usgs.gov Encrenaz and Bibring 1991
16
Divergent plate boundaries
nature.nps.gov
www.interscience.wiley
Transform plate boundaries physics.uoregon.eduu
www interscience wiley www.interscience.wiley
Convergent plate boundaries
Tabrakan antar lempeng
1.
Kedua lempeng membawa benua (continental collision) membentuk mountain chain (i.e Himalaya) Hanya satu lempeng yang membawa benua (terjadi di zona subduksi)
2.
-
Ocean to ocean subduction Ocean to continent subduction, i.e. Peru-Chile trench dengan lempeng amerika selatan membentuk pegunungan Andes
Continental collision (A); ocean-to-ocean subduction (B) www.interscience.wiley
M d magnetik Medan tik B Bumii T Terjadi j di karena k Bumi B i memiliki iliki d daerah hb berisi i i cairan i metalik, yaitu inti cair Teori yang menjelaskan: dynamo theory Adanya magnetic anomalies (perbedaan besar intensitas magnetik) karena pengaruh material batuan di permukaan Bumi Pembalikan arah kutub magnet beberapa juta tahun y.l (sebab belum diketahui) Perubahan medan magnet ditemukan ‘jejaknya’ pada mineral batuan 20
M d magnetik Medan tik B Bumii
mscf.nasa.gov
21
uxx1.eiu.edu
At Atmosfer f Bumi B i Terbagi menjadi 5 bagian yang dipisahkan oleh perbedaan gradien temperatur Troposfer Stratosfer Mesosfer Termosfer Eksosfer
Komposisi - N2 - O2 - A
78.084 78 084 % 20.946 % 0.934 %
22
Iklim Ikli Terjadi karena inklinasi sumbu rotasi Bumi sebesar 23.5° Berhubungan dengan aktivitas Matahari Perubahan iklim pada saat - Maunder minimum (1645-1715): tidak ada bintik matahari terjadi penurunan temperatur permukaan Bumi - Global cooling and warming 23
B l Bulan
R = 1.737,4 km M = 7,35 × 1022 kg a = 384.400 km Prot = 27,32 h Prev = 27,32 27 32 h Synchronous rotation far side/hidden face
noao.edu
24
Ob Observasi: i Teleskopik T l k ik Lunar mineralogy gy - Massa bulan 1/81 massa bumi + ukuran = kerapatan (3.3) - Tidak ada inti metal,, kandungan g metal sedikit - Kerak dan mantel dari aluminium silikat
Ditemukannya regolith - Berupa serpihan (debu) yang menutupi seluruh permukaan bulan
Moon maturity - Kawah K h yang muda d menunjukkan j kk rays
25
Ob Observasi: i wahana h angkasa k lluar Rusia - Wahana Luna 3 (1959) berhasil memotret ‘hidden face’ - Luna 16, 20, 24 berhasil membawa pulang sampel batuan
Amerika : Apollo - Observasi dari orbit, eksperimen in-situ, analisis sampel sci.esa.int
rst.gsfs.nasa.gov 26
Ob Observasi: i wahana h angkasa k lluar Dari eksperimen insitu: -
-
rst.gsfs.nasa.gov
Penentuan struktur internal dengan eksperimen seismik Pengukuran medan magnet di permukaan Penentuan komposisi solar wind
27
K i Kesimpulan l Struktur internal Bumi diketahui melalui seismologi Inti padat, inti cair, mantel dan kerak Bukti lempeng tektonik bergerak: kesamaan garis pantai g sama serta struktur batuan dan fosil yyang Ada 3 jenis interaksi antar lempeng: divergen, konvergen dan transform Medan magnetik Bumi berasal dari konveksi pada inti cair Atmosfer Bumi sebagian besar berisi N2 dan O2, dibagi menjadi j 5 bagian g berdasarkan p perubahan temperatur p Perubahan iklim di Bumi berkaitan erat dengan aktivitas Matahari 28
Kesimpulan Bulan memiliki synchronous rotation yang menyebabkan kita selalu melihat permukaan yang sama (ada permukaan tak terlihat) Melalui pengamatan dengan teleskop dapat diketahui mineralogi Bulan, struktur permukaan Bulan dan ‘kedewasaan’ (usia) Bulan Observasi wahana angkasa telah menunjukkan f side far id off the h M Moon d dan elemen l penyusun Seismologi memberikan struktur internal Bulan 29
Kesimpulan Bulan Analisis sampel memberikan usia serta mineralogi Ada 3 teori pembentukan Bulan: fission, captured, t d accretion ti Jarak Bumi-Bulan semakin menjauh akibat efek pasang surut (4 cm/yr)
4. Planet Dalam Observasi: Merkurius dan Venus
Topik pembahasan Planet terrestrial Merkurius: - parameter orbital - observasi - topografi permukaan Venus : - parameter orbital - observasi - struktur permukaan - atmosfer Bumi : karakteristik orbit
Terrestrial planets: Merkurius, Venus Merkurius Venus, Bumi Bumi, dan Mars Karakteristik umum: - kkerapatan t tinggi ti i - memiliki atmosfer - telah t l h mengalami l i evolusi l i yang mengubah b h struktur internal dan permukaan planet
Merkurius Merupakan planet yang paling sedikit diketahui datanya (karena posisinya). Jarak dari Matahari ≤ 28° Dari space probe diperoleh data mengenai permukaan Merkurius p Temperatur permukaan yang sangat gg ditambah dengan g kecepatan p lepas p tinggi, rendah, mengakibatkan Merkurius tidak memiliki atmosfer
Parameter orbit
nssdc.gsfc.nasa.gov
R = 2439 km M = 3.3 × 1026 g a = 0,466 AU (69.7 juta km) e=0 0.206 206 i = 7° Vesc = 4.3 km/s PRot= 58.65 58 65 d PRev= 88.97 d = 5.43 g/cm3 Tsurf ~ 700 K (siang) ~ 100 K (malam)
Observasi Merkurius Awal 1970: data data-data data diperoleh dari fotometri, polarimetri, spektroskopi hasil: tidak ada atmosfer,, permukaan p tertutup debu 1973 : Mariner 10 Tujuan: meneliti permukaan, atmosfer, kondisi lingkungan g g dan karakteristik p planet
nssdc.gsfc.nasa.gov
Topografi Permukaan Mariner 10 berhasil memetakan ~ 35% permukaan Struktur S k did didominasi i i oleh kawah, dengan populasi kawah terbesar Caloris basin (diameter 1300 km). P ki Perkiraan usia i 3 3.8 8 109 thn
physics.uoregon.edu
Struktur Internal
physics.uoregon.edu
Encrenaz & Bibring 1991
Kesimpulan Merkurius awalnya adalah objek yang sulit diamati Setelah adanya misi Mariner 10 ke Merkurius struktur permukaan bisa diketahui Seluruh permukaan Merkurius tertutup oleh l h kkawah h yang b berasall d darii b bombardir b di sekitar 3.8 milyar tahun lalu
Parameter orbit Venus R = 6051 km M = 4,8690 × 1027 g a = 0,723 0 723 AU (108 juta km) i = 177.8° Vesc = 10.4 km/s Prot= -243 d Prev= 224.6 224 6 d = 5.25 g/cm3 Tsurf ~ 730 K
Observasi Venus 1930: pengamatan ultraviolet menunjukkan periode rotasi atmosfer 4.2 hari 1950an: analisis spektrum radio, menghasilkan temperatur ~ 680 K 1970: 1970 V Venera 7 pendaratan d t sukses k pertama t di permukaan 1975: Venera 9 dan 10 10, foto permukaan hitam-putih
Observasi Venus 1978: Pioneer Venus, menemukan k bahwa b h atmosfer t f Venus berotasi dengan kecepatan > kecepatan planetnya
eso.org
1982: Venera 13 dan 14, foto berwarna permukaan Venus. Pertama kali menentukan komposisi tanah eso.org
Observasi Venus 1989: Magellan, memetakan permukaan Venus dengan radar eso.org
2005: Venus Express, memetakan t k permukaan k
eso.org
Topografi Permukaan Sebagian g besar berupa dataran (70%). Dataran tinggi menyusun 10% permukaan (Isthar Terra Aphrodite Terra, Terra, Maxwell Mons). Sisa permukaannya terletak lebih rendah (lowlands). metallandscape.com
Permukaan Venus
physics uoregon edu physics.uoregon.edu
Komposisi tanah Mirip seperti batuan basalt Bumi yang kaya potasium t i (biasanya (bi dit ditemukan k di kkepulauan l di daerah Mediterrania)
Encrenaz & Bibring 1991
Atmosfer Sangat g masif dengan g tebal 100x atmosfer Bumi Komposisi: -
CO2 N2 SO2 A Ne
96.5% 3.5% 0.02% 0.007% 0.001%
A Awan dan d kkabut b t asam pada ketinggian 30-80 km physics.uoregon.edu
Greenhouse Effect di Venus
physics.uoregon.edu
Kesimpulan V Venus merupakan k planet l yang memiliki iliki b banyak k kemiripan dengan Bumi Struktur permukaan baru diketahui setelah misi Pi Pioner V Venus 1 d dan 2 (USA) d dan V Venera 4 – 16 (Rusia) Bentuk keseluruhan permukaan Venus diperoleh dari radar imaging Sebagian besar permukaan berupa dataran dan ada sedikit dataran tinggi Permukaan P k V Venus terdiri t di i d darii b batuan t b basall yang mirip seperti di Bumi Atmosfer Venus sangat tebal dan sebagian besar b i i CO2 berisi Terjadi efek rumah kaca yang lebih berat
Analisis Sampel Bulan
1. 2.
3.
Sampel batuan berasal dari permukaan dan dari dalam Bulan. Dari analisis terhadap sampel batuan bulan: Penentuan usia Bulan Diperkirakan Bulan terbentuk sekitar 4 4.5510 55109 BP. BP Perbandingan mineral Didominasi oleh perbedaan antara maria dan hi hl d highlands. - Maria: terkonsentrasi di near-side, menyusun ~30% permukaan Bulan. Elemen utamanya Si, Mg dan Fe. - Highland: membentuk ~70% dari total permukaan, kaya Al dan Ca. History of grains: akibat bombardir meteor, angin matahari, t h i d dan b berkas k kkosmis. i
Asal muasal Bulan Fission Terpisah dari mantel Bumi (saat masih cair). Berhasil menjelaskan komposisi metal yang rendah, tetapi tidak bisa menjelaskan rasio massa 81:1 dan inklinasi 5. 5. Capture by Earth Kendala utamanya ada pada masalah statistik: peristiwa sepertiti iinii sangatt jjarang tterjadi. j di Accretion in orbit around Earth Tidak bisa menjelaskan mengapa objek yg terbentuk dari material yang sama memiliki komposisi berbeda
Sistem Bumi-Bulan Bumi Bulan Diperkirakan dulu jarak Bumi-Bulan Bumi Bulan lebih dekat dari 384.400 km. Menjauhnya Bulan disebabkan oleh efek pasang surut (~4 ( 4 cm/thn). Jarak terdekat Bulan adalah sekitar 2 milyar tahun lalu.
Planet-planet Planet planet dalam Memiliki banyak kesamaan Kerapatan K t tinggi, ti i massa atmosfer t f hanya merupakan sebagian kecil dari total massanya Telah T l h mengalami l i periode i d aktivitas kti it yang mempengaruhi struktur bagian dalam dan permukaannya; tapi masing-masing memiliki ciri yang khas Tabrakan meteorit begitu dominan selama beberapa ratus juta tahun pertama Akumulasi peluruhan unsur radioaktif menyebabkan temperatur internal meningkat aktivitas vulkanik
Merkurius Relatif sedikit diketahui orang, k karena terlalu t l l d dekat k td dengan Matahari (diamati dari Bumi selalu tidak pernah melebihi jarak 28o) Hingga 1965, periode rotasi diperkirakan 80 hari, sama dengan periode orbital Sejauh ini, baru satu misi wahana angkasa yang mengunjungi Merkurius (Mariner 10) Permukaannya penuh kawah akibat tumbukan meteor
Parameter orbit & sifat makroskopik S Sumbu b semi-major i j 0 0.466 466 AU AU, eksentrisitas k t i it titinggii 0 0.206 206 Inklinasi bidang orbit 7o, dengan periode 88.97 hari, kecepatan orbital rata-rata 48 km/s Berbentuk bola nyaris sempurna dengan radius ekuator 2439 km Kerapatan rata-rata tinggi, 5.44 g/cm3 kecepatan l lepas 4 4.3 3 kkm/s / Periode rotasi 58.65 hari = 2/3 Porbital coupling dinamik yang disebabkan oleh gravitasi Matahari Satu hari di Merkurius = 176 hari Bumi Tiadanya atmosfer tebal membuat terjadinya kontras temperatur yang tinggi – hingga 700 K pada sisi siang d -100 dan 100 K pada d sisi i i malam l
Pengamatan Merkurius Pra Pra-1970, 1970, hanya dari fotometri, polarimetri, dan spektroskopi dengan menggunakan teleskop Menunjukkan j tiadanya y atmosfer dan permukaannya tertutup debu yang albedonya setara dengan Bulan Terdapat tanda-tanda ion Fe++ (pita 0.95 m) banyak butiran kaca yang terbentuk ketika meteorit i bertumbukan b b k d dengan permukaan k yang kaya silikat dan ilmenit (FeTiO3)
Wahana Mariner 10 Diluncurkan 3 November 1973 Memanfaatkan ayunan gravitasi dari Venus untuk mencapai Merkurius Mencapai Merkurius pada 29 Maret 1974 Berhasil memetakan ~45% permukaan k d dengan resolusi l i tipikal ~20 km, hanya beberapa daerah dengan resolusi 1 km Empat filter pada kamera untuk mengukur indikasi albedo polarisasi albedo, polarisasi, dan “beda warna” dalam skala 12 km
Moore, Patrick. 2002. Atlas of the Universe. London: Chancellor Press.
Pengamatan Mariner 10 Tidak ditemui polarisasi kuat UV: permukaan tertutup oleh l i lapisan d debu b h halus l Pengukuran albedo sesuai dengan hasil pengukuran landas-Bumi (0.06) Tidak ada gradien albedo seperti pada Bulan; lelehan basalt yang mungkin terjadi tidak mengubah mineralogi permukaan kerak Merkurius lebih tebal daripada Bulan Merkurius memiliki medan magnet lemah (100 ( T), ) interaksinya dengan angin Matahari sesuai dengan model planet dengan medan magnet lemah dan tanpa atmosfer: terdapat bow shock dan magnetopause Partikel angin Matahari yang tertangkap oleh Merkurius membentuk suatu atmosfer yang sangat tipis (10-12 – 10-9 mbar)
Topografi permukaan Didominasi oleh kawah tumbukan berbagai ukuran memberi petunjuk distribusi massa meteorit penumbuk Banyak kawah berdiameter >200 km disebut cekungan (basin): km, yang terbesar Caloris Basin, 1300 km Tiada erosi memungkinkan penentuan usia dari kawah bekas p tumbukan Frekuensi tumbukan sangat tinggi pada beberapa ratus juta tahun pertama dan menurun cepat menuju j llaju j stabil t bil pada d 3 3.8 8G Gyr lalu Menunjukkan jejak aktivitas tektonik yang disebabkan oleh tumbukan tetapi seluruh aktivitas tumbukan, geologis Merkurius terhenti setidaknya 3.6 Gyr lalu
Venus Dekat dengan Matahari dan albedo lb d titinggii tampak t k paling terang di langit Permukaan tidak tampak sama sekali Masih belum begitu dipahami meskipun telah menjadi j target g >20 wahana Temperatur dan tekanan permukaan yang sangat tinggi tidak memungkinkan wahana bertahan lama, lama hanya ~menit Yang menarik: massa dan kerapatannya e apata ya mirip p de dengan ga Bumi, tetapi mengalami nasib yang sangat berbeda
Pengamatan Venus Galileo: p pengamatan g fase Venus p pertama kali 1930: pengamatan UV menunjukkan profil absorpsi periode rotasi atmosfer ditentukan sebesar b 4 4.2 2h harii CO2 dominan, CO dan H2O juga terdeteksi 1950an, 1950 spektrum kt radio: di ttemperatur t ~680 680 K Wahana AS & Sovyet: orbiter, descent probes berhasil menentukan komposisi permukaan pada lokasi pendaratan, komposisi atmosfer, pemetaan radar terhadap pemukaan
Data dan Fakta tentang Venus Jarak heliosentrik rata-rata 108 jjuta km ((0.72 AU) Venus menerima 2x lebih banyak energi Matahari daripada Bumi Tidak Tid k ada d musim i karena k rendahnya d h iinklinasi kli i sumbu rotasi, 2.2o Rotasi retrograde inklinasi sumbu 177 177.8 8o Dari pengamatan radar: radius Venus 6051 km kerapatan e apata rata-rata ata ata 5 5.25 5 g/c g/cm3 Periode orbital 224 hari, rotasional 243 hari 1 hari Venus = 117 hari Bumi
Permukaan Venus P Pra-Pioneer Pi V Venus (1974 (1974-5): 5) citra it radar d 2 2.32 32 GH GHz (12 (12.6 6 cm)) d darii Observatorium Goldstone dan Arecibo; resolusi cukup baik, ~km, tetapi beda ketinggian tidak dapat diamati presisi p pada p pengukuran g ketinggian gg ((~200 m)) 70% Pioneer Venus: p permukaan Venus didominasi dataran, 10% daerah tinggi, 20% di bawah permukaan acuan rata-rata Datarannya sedikit naik-turun, memiliki banyak struktur sirkular yang mungkin merupakan hasil aktivitas vulkanik maupun tumbukan meteor Dua plato utama: Ishtar Terra & Aphrodite Terra; Maxwell Mons (12 km) Magellan
Permukaan Venus Tidak ada indikasi pergerakan lempeng Terdapat gunung-gunung api yang sangat besar Sampel tanah dari Venera 13: basalt basa kaya kalium, mirip tanah pada pulau-pulau Mediterania di Bumi Sampel Venera 14: mirip basalt yang terdapat pada daerah dasar lautan Sampel Venera 8: granit Venera 13
Moore, Patrick. 2002. Atlas of the Universe. London: Chancellor Press.
Atmosfer Venus Sangat g masif,, tekanan pada p permukaan sekitar 106 kg/m2 (100 atm) Temperatur rata-rata 730 K Komposisi K i i troposfer: f
CO2 N2 SO2 Ar Ne CS, H2S, H2O
(96.5 %) (3.5 %) (0 02 %) (0.02 (0.007 %) (0.001 %) (0.01 %)
Awan dan kabut pada ketinggian 30-80 km, stratifikasi yang stabil Aerosol awan umumnya H2SO4, terdapat juga H2O dan SO2 yang menambah efek rumah kaca
Planet Kebumian(Terestrial Planet) Ada 4 p planet yyang g terdekat ke Matahari yyang g disebut juga sebagai planet teresterial: -
Merkurius Venus Bumi Mars
Beberapa kemiripan: - Densitas tinggi - Atmosfernya hanya sebagian kecil dari total massa - Mengalami aktivitas planet yang mampu mengubah struktur internal & bentuk permukaan
Merkurius
Merkurius telah dikenal orang, sejak milenium ketiga sebelum M Masehi. hi Dalam mitologi Yunani, ada dua nama bagi g Merkurius: - Apollo sebagai bintang fajar - Hermes sebagai bintang senja Informasinya sanagt minim k karena l k i lokasinya yang tterdekat d k t dengan Matahari dan terkecil dari planet teresterial lainnya Hanya satu wahana antariksa yang pernah mengunjungi Merkurius,, Mariner 10
Merkurius Parameter Orbit & Besaran Makroskopik
a = 0.387 AU e = 0.206 0 206 dper = 55 juta km daph = 84 jjuta t kkm R = 2439 km i = 7 Porb = 88.97 hari Prot = 58.65 hari
vorb = 48 km/s vesc = 4.3 4 3 km/s = 5.44 gr/cm3 T = 100 – 700 K
Merkurius Observasi
1970 Hingga 1962, diduga “hari” Merkurius sama dengan d “t “tahun”nya. h ” P Pada d 1965 1965, baru diketahui Prot = 2/3 Porb Tidak memiliki atmosfer dan permukaannya ditutupi lapisan debu dengan albedo rendah Spektrumnya memberikan dugaan tentang keberadaan pyroxene basalt, silikat, dan ilmenite
1970 Periode 1974 – 1975, Mariner 10 berhasil memetakan 45% permukaan Merkurius dan menemukan tidak ada aliran basalt baru Tidak ada perubahan mineralogi di permukaan yang mengindikasi bahwa bagian crust Merkurius lebih tebal d i d B daripada Bulan l
Mariner 10
Tidak ditemukan ilmenite Medan magnet lemah Misi lain ke Merkurius, MESSENGER, diluncurkan pada tahun 2004 dan akan mulai mengorbit pada 2011
MESSENGER
Merkurius T Topografi fi Permukaan P k Permukaan didominasi oleh kawah-kawah akibat tumbukan batu meteor dengan berbagai ukuran terpisah satu sama lain Tidak terdapat piringan tektonik Kedalaman kawah bergantung pada diameternya semakin kecil semakin datar Terdapat p banyak y kawah yyang g berdiameter lebih dari 200 km yang disebut basin Basin terbesar diberi nama Caloris Basin dengan diameter 1300 km
Topografi Permukaan
Caloris Basin nineplanets.org
Kawah Merkurius
nineplanets.org
Topografi Permukaan Caloris Basin disebabkan oleh tumbukan yang sangat besar pada awal sejarah pembentukan Tata Surya Tumbukan tersebut mengakibatkan adanya aktivitas tektonik yang menimblkan peluang adanya dataran aneh yang tepat berada di sisi yang berlawanan
nineplanets.org p g Dataran di sisi berlawanan Caloris Basin
Merkurius
Struktur Dalam
Karena kerapatannya tinggi, diduga inti Merkurius terdiri dari besi dan mencakup p 42% massanya Intinya dilapisi mantle dengan ketebalan 600 km Sedang crust sekitar 100 – 200 km
Venus Telah diketahui sejak jaman praseja a sejarah Pada mitologi Yunani: Aphrodite; y Ishtar,, sebagai g dewi Babylonia: cinta dan kecantikan Venus jjuga g memiliki dua nama sebagi bintang fajar dan bintang senja Merupakan obyek paling terang setelah Matahari dan Bulan
Parameter Orbit dan besaran fisik Venus a = 0.723 AU e = 0.007 R = 6051 km i = 177.8 Porb = 177 hari Prot = -243 hari
vorb = 35.04 km/s vesc = 10.3 km/s =5 5.25 25 gr/cm3 T = 400 – 740 K
Venus Observasi Wahana Antariksa pertama yang mengunjungi Venus adalah Mariner 2 pada d ttahun h 1962 Peta Venus oleh Magellan (Wiki) Mariner 2 (Wiki)
Venera 9 yang pertama kali yang mengambil fotograf permukaan Venus 1989, diluncurkan Magellan berhasil memetakan secara detail permukaan Venus dengan menggunakan radar
Venus Permukaan Permukaan Venus terdiri dari 70% dataran, 10% dataran tinggi, dan 20% lembah Terdapat 2 dataran tinggi terbesar: - Ishtar Terra (di belahan utara dan terdapat Maxwell Mons) - Aphrodite Terra (di ekuator)
Dari data Magellan, sebagian besar permukaan Venus ditutupi p p oleh aliran lava dan ditemukan beberapa tempat yang memperlihatkan aktivitas kti it vulkanik lk ik Tidak ada kawah ukuran yang kecil
nineplanets.org
Venus Permukaan
Venus Permukaan
Dari Venera 13 dan Venera 14 diperoleh komposisi kimia dari batuan di permukaan Venus:
Venus Atmosfer
Profil vertikal atmosfer Venus: - temperatur menurun dengan bertambahnya ketinggian hingga 55 km - Kemudian naik sedikit demi sedikit
Venus Atmosfer
Komposisi: -
CO2 N2 SO2 A Ne
96.5% 96 5% 3.5% 0.02% 0.007% 0.001%
Pada ketinggian 30 – 80 km Terdapat awan dan kabut Awan tersebut mengandung unsur utama: asam sulfur
nineplanets.org
5. Planet Luar Mars dan Satelitnya Ph b d Phobos dan D Deimos i
Mars (♂) a=1 1,524 524 AU R = 3,397 km (0.53 R) M = 0,64191 0 64191 × 1027 g (0.11 M) i = 23° 59’ Prot = 1,026 days Prev = 1,88 yrs (687 days) Tsurface = 150-310 K
Permukaan Mars dipotret dari Spirit
Struktur Umum Inti metal yg dikelilingi mantel. Di luar mantel terdapat crust. Di atmosfernya y terdapat p awan cirrus p putih,, kabut dan embun. Atmosfernya kaya akan CO2. p g gunung g berapi p dan struktur g geologi g lain Terdapat yang membuktikan pernah ada aktivitas vulkanik. Tanah yang berwarna merah mengindikasikan hidrasi permukaan batuan serta menunjukkan peranan air dalam evolusi mineralogi Mars.
Observasi ke planet Mars 1877: Giovanni Schiaparelli p ((Itali)) menemukan struktur jalur di permukaan Mars (canali) 1960an: Mars dan Mariner. Memotret permukaan, menganalisa atmosfer dan beberapa parameter fisik. Mariner 9 menghasilkan feature geologis (kawah,ngarai,gunung berapi) 1975:Viking 1 dan 2 2. Memperoleh sampel (probe) dan mengamati planet dari orbit tertentu (orbiter) 1996: Mars Global Surveyor dan Pathfinder. Pathfinder mendarat d t di muka k ‘‘channel’ h l’ d dan mendapati d ti adanya d erosii air pathfinder
Mars global surveyor
Misi ke Mars spirit p 2001: Mars Odyssey. Memperoleh image Mars resolusi tinggi mars.jpl.nasa.gov a s jp asa go 2003: Mars Exploration Rover (Spirit & Opportunity) 2005: Mars R Reconnaissance i Mars Reconnaissance Orbiter Orbiter
Misi di masa depan 2007: Phoenix. meneliti kutub utara Mars dan meng-update informasi atmosfer 2009: Mars Science Laboratory. Meneliti sampel tanah Mars Beyond 2009: Mars Sample Return , A Astrobiology bi l Fi Field ld Laboratory Sumber:mars.jpl.nasa.gov
Phoenix
Mars Science Laboratory
Komposisi Tanah Sebagian permukaan tertutup air dan CO2 dalam bentuk es (kutub). Kutub Mars tersebar hingga lintang 60 60 di musim dingin. Komposisi ‘sand sand grains’ grains di permukaan Mars pertama kali diperoleh dari Mariner 9 yaitu terdiri dari campuran basal dan 9, montmorillonite (lempung yg terbentuk dari perubahan silikat menjadi bentuk cair)
Komposisi Tanah
mars.jpl.nasa.gov
Atmosfer Mars
physics.uoregon.edu
Komposisi atmosfer: - 95.3% CO2 - 2.7% N2 - 1.6% 1 6% A - 0.13 O2 - 0.07% CO - 0.03% H2O Tsurface: 300K (siang), -200K (malam) Transparan terhadap radiasi UV, efek greenho se lemah greenhouse
Struktur Permukaan Di belahan selatan terdapat dua lembah yang dalam, Argyre Planitia dan Hellas Planitia. Dasar dari H ll adalah Hellas d l h titik terendah di Mars (6 km) Happy face – galle crater di Argyre Planitia www.esa.int i t
Struktur Permukaan Di Utara umumnya y memiliki kontur tinggi. - Tharsis Ridge, dimana terdapat 3 gunung berapi raksasa. Terletak di dekat ekuator dan berukuran sebesar benua Amerika utara. Memiliki ketinggian ~10km. - Gunung Olympus, Olympus dengan tinggi >25km dan diameter 700km
physics.uoregon.edu
Struktur Permukaan Valles Marineris, lembah raksasa yang membelah b l hM Mars sepanjang j 5000 kkm. Pengamatan fotografi menunjukkan bahwa lembah-lembah di Mariner valley adalah hasil erosi, yang artinya pernah ada aliran air di permukaan.
physics.uoregon.edu
Data Fisik Phobos & Deimos Nama Phobos dan Deimos berasal dari bahasa Romawi yang berarti ‘ketakutan’ d ‘k dan ‘kepanikan’. ik ’ Keduanya berbentuk irregular (elipsoid) d dengan b banyak k kkawah h di permukaannya k Phobos (27x21x19 km) mengorbit pada radius di 3 RMars Deimos (15x12x11 km) mengorbit pada radius di 7 RMars
Ph b & D Phobos Deimos i
antwrp.gsfc.nasa.gov
Kesimpulan ttg Mars Observasi permukaan Mars dimulai pada abad ke-17. Misi y yang g dikirim ke Mars ((Mariner,, Viking, g, Pathfinder, Spirit & Opportunity, dll) memberikan data yang semakin baik Tanah T h Mars M didominasi did i i oleh l h unsur b besii d dan silikat Atmosfer Mars kaya akan CO2 dengan temperatur permukaan 150-300 K g selatan didominasi Permukaan Mars bagian kawah sedangkan bagian utaranya memiliki kontur tinggi Mars M memiliki iliki 2 satelit t lit yaitu it Ph Phobos b d dan D Deimos i
6. Bumi: Interaksi Medium Antar Parameter Orbit: Planet a = 1 AU
e = 0.017 R = 6378 km i = 23.5 Porb = 365.25 hari Prot = 0.997 hari vorb = 29.80 km/s vesc = 11.2 11 2 km/s = 5.52 gr/cm3
Interaksi Heliosfer dengan Medium A t bi t Antarbintang
Selubung Gas Bagian Luar Planet Radiasi sinar-X dan UV dari matahari menyebabkan ionisasi di selubung gas terluar atmosfer planet membentuk lapisan ionosfer. ionosfer Lapisan plasma ionosfer memegang peranan penting dalam dinamika selubung ionisasi: - menghantarkan arus listrik yang dihasilkan oleh pergerakan atmosfer maupun angin matahari - merupakan sumber plasma
1. Gaya Pasang Surut Yang dimaksud dengan gaya pasang surut adalah perbedaan gaya pada sebuah titik di permukaan planet dengan gaya yang bekerja pada titik pusat planet.
B
A’ A
A
Ilustrasi gaya pasang surut di ekuator dan kutub
Gaya Pasut Bulan terhadap Bumi di A B A
A'
C
A
D
Gb 1 Gaya gravitasi oleh Bulan pada titik A,B,C dan A', mengarah ke pusat Bulan. A Bulan Selisih gaya terhadap titik C adalah sama pada A dan A'. Asumsi Bumi bola sempurna mengakibatkan pada titik B, gaya yang sejajar j j terhadapp garis g hubungg Bumi-Bulan CD,, akan saling meniadakan
F FA FC
Aplikasikan p hukum Newton p pada titik A dan titik C B A
A'
C
A
D
1 1 F GMm GMm 2 2 r (r R)
Dijabarkan jaba a kita a pe peroleh; oe ; B A
A'
C
A
D
R 2 rR 1 2r F GMm 2 R r 4 1 r
Karena a e a r >> R maka a a pada titik A;; B
A'
C
F
D
A
2GMm r
3
R
2.Gaya Gaya pasu pasut d di titik A’ ada adalah; a ; B
A'
F FA'
C
D
A
r 2 (r R)2 1 1 GMm 2 GMm 2 FC GMm 2 2 r r (r R) (r R)
R 2rR 1 2 r F GMm 2 r 4 1 R r
F
2GMm r
3
R
3. Gaya pasu 3 pasut d di titik B B
A'
C
A
1 FB GMm 2 d
FB // FB
D
1 r FBCos GMm 2 d d
R FBSin GMm 3 r
Karena Bumi berotasi maka komponen gaya sejajar di B saling meniadakan i d k d dengan gaya gravitasi it i B Bulan l di titik C K Karena Fb// = FC
B A
A'
C
A
D
R FB GMm 3 r Gaya pasang surut di ekuator dua kali lebih besar dibanding dengan di daerah kutub. Gaya pasang surut di tempat lain akan mengikuti g pertaksamaan p FB< F < FA
Resultante gaya pasang surut pada setiap titik di permukaan Bumi
Bumi, bola yang diselubungi air
Pasang Purnama dan Pasang Purbani Arah Matahari
(a)
(b)
Teori Realita
Pada saat t
Pada saat t+t
(c)
Pasang Purnama (vive eau, spring tides) dan Pasang Purbani (morte eau eau, neap tide) Gaya pasang surut akan maksimum bila resultante gaya gravitasi Bumi, Bulan dan Matahari terletak pada suatu garis lurus. Keadaan, berlangsung pada saat bulan purnama atau bulan baru. Naiknya permukaan air laut pada saat ini disebut "pasang pasang purnama". purnama . Gaya pasang surut akan minimum apabila gaya gravitasi Bulan dan Matahari saling meniadakan meniadakan, ini terjadi pada saat Bulan-Bumi-Matahari membentuk sudut 900 Posisi ini disebut Bulan kuartir, terjadi pada saat Bulan berumur sekitar 7 hari dan 21 hari. Naiknya permukaan air laut merupakan tinggi yang minimum. Peristiwa ini disebut "pasang pasang purbani" purbani
Syzyg-Kuartir dan Pasang -Surut Arah Matahari
Pasang, T
Purnama
Surut, T+6jam Pasang,T+12Jam Pasang,T 12Jam Purbani
Bumi
Purbani
Purnama
Surut,T + 18Jam Dalam 24 jam 2kali pasang dan 2kali surut
Pasang-surut(pasut) disuatu tempat tidak hanya bergantung pada posisi Bulan dan Matahari saja, saja tetapi dipengaruhi juga oleh keadaan geografi, arah angin, gesekan dengan dasar laut, kedalaman, relief d dasar l t dan laut d viskositas i k it air i di lokasi l k i tersebut. t b t S e m u a fa k t o r i n i d a p a t m e m p e r c e p a t a t a u memperlambat datangnya air pasang Perbedaan waktu antara datangnya pasang naik dengan waktu yang dihitung disebut "harbour-time". Contoh beda pasang Purnama dan Purbani, tanggal 3 April 1950 di Brest, Perancis setelah bulan purnama amplitudo lit d air i pasang mencapaii 7 meter t (vive eau, spring tides, pasang purnama), 7 hari kemudian, 10 April 1950 setelah kuartier terakhir. Amplitudo gelombang air pasang cuma 2,5 meter (morte eau, neap tide, pasang purbani).
Harbor Time
P/Shoemaker-Levy P/Shoemaker Levy 9
Efek Gaya Pasang Surut yang di l i oleh dialami l h IIo
Transfer massa, pasangan binary Lyrae
Tabel 2. Cincin Saturnus dan jaraknya(R=60332 km) No Nama Cincin
Jarak [R]
Lebar [km]
Tebal [km]
Massa [kg]
Albedo
1,1 1021
0,1-0,3
2 8 1022 2,8
0406 0,4-0,6
5,7 1017
0,2-0,4
6,2 1021
0,4-0,6
1
D
1,235
8500
2
C
1,525
17500
3
B
1 949 1,949
25500
4
Cassini Divission
2,025
4700
5
A
2,267
14600
6
F
2,324
30-500
7
G
2,748
8000
1001000
1 1017
8
E
2,983
300000
100030000
7 108
011 0,1-1
0,1-1
0,6
Deimos dari berbagai posisi
Phobos dan Deimos Asaph Hall(Amerika),1877
Phobos dan Deimos
Tabel 3. Limit Roche untuk berbagai sistem planet-satelit
No
1 2 3 4 5 6
Body Satellite
Bumi-Bulan Bumi-Komet Matahari-Bumi Matahari-Jupiter Matahari B lan Matahari-Bulan Matahari-Komet
Roche Limit(rigid) [R]
Roche Limit(fluid) [R]
1,49 2,80 0,80 1,28 0 94 0,94 1,78
2,86 5,39 1,53 2,46 1 81 1,81 3,42
Dampak gaya pasang surut di berbagai planet a Merkurius a. Pada awalnya Merkurius memiliki rotasi yang cepat, tetapi perlahan-lahan rotasinya diperlambat oleh gaya pasang surutt Matahari. M t h i Dalam D l waktu kt b bersamaan eksentrisitasnya menjadi mengecil, orbit semakin dekat ke posisi sebelumnya y Matahari dari p b. Jupiter dan Io Io, merupakan salah satu satelit terbesar planet Jupiter terdapat banyak gunung berapi, Jupiter, berapi sehingga sering terjadi aktivitas vulkanik. Gaya pasang surut yang dialami Io diduga sebagai pemicu terjadinya aktivitas vulkanik t tersebut, b t memiliki iliki kkarakter kt yang kh khusus akibat kib t llokasinya k i yang unik. Jarak Io ke Jupiter hampir sama dengan jarak p Jupiter p 300 kali lebih besar dari Bumi, Bulan ke Bumi tetapi dengan demikian Jupiter dapat menyebabkan gaya pasang surut yang luar biasa di satelit ini.
Besarnya energi pasang surut yang dialami Io dapat ditaksir dari radiasi yang disembur oleh bintik panas (hot-spot) (hot spot) yang banyak ditemukan di permukaan Io, Energi akibat gaya pasang surut melebihi energi erupsinya. Energi yang dibangkitkan 100 juta megawat atau 10 kali lebih besar dari energi total yang dikonsumsi oleh manusia di Bumi, setelah milyaran tahun berselang, pemanasan yang disebabkan oleh gaya pasang surut menyebabkan air dan es menghilang di beberapa tempat, khususnya komposisi p yyang g terdiri dari campuran p Carbon dan Nitrogen
c. Saturnus dan cincin Saturnus Keistimewaan cincin Saturnus dibandingkan dengan cincin yang dimiliki oleh planet lain; dapat dilihat secara jelas dari Bumi dengan menggunakan teropong. Cincin Saturnus terdiri dari berbagai bagian yaitu cincin F, A, Cassini Division, B, C,D,G dan E. Ada beberapa hipotesa yang mencoba menjelaskan asal mula cincin itu. Salah satunya adalah hipotesa yang diajukan oleh Edouard Roche Roche. Roche mengatakan bahwa dulu di sekitar Saturnus ada sebuah satelit. Namun satelit itu berada terlalu dekat dengan Saturnus, jaraknya lebih kecl dari 2,5 kali jejari Saturnus. Gaya kohesi satelit tersebut tidak dapat menahan gaya pasang surut yang ditimbulkan oleh planet induknya, Saturnus sehingga satelit itu hancur berkeping-keping. kepingan sisa satelit, yang terdiri dari batu dan partikel lainnya membentuk cincin yang mengelilingi planet Saturnus hingga sekarang
d Mars dan Phobos d. Phobos dan Deimos berasal dari asteroid yang terlempar dari sabuk utama(main-belt) akibat gravitasi Jupiter. Hipotesa ini diperkuat dengan fakta bahwa g gaya y p pasang g surut Mars dan satelitnya y berada dalam limit Roche sebagai ilustrasi telah diketahui jejari Mars R=0,53 jejari Bumi dengan rapat massa 3,9 gram/cm3 sedangkan Phobos dan Deimos masing-masing berjarak 2,76 dan 6,91 kali jejari Mars, rapat massa keduanya relatif sama yaitu 2 gram/cm3. Jika dihitung kembali dengan formula diatas diperoleh f=2,892 dan ini adalah kriteria synchronous rotating yang artinya Phobos selalu menampakkan muka yang sama ke planet Mars seperti halnya Bulan kit N kita. Namun ttonjolan j l (b (bulge) l ) yang di disebabkan b bk gaya pasang surutt dik dikawasan ekuatorial yang mempunyai viskositas tinggi, serta adanya perbedaan tempo rotasi Mars dan Phobos menyebabkan rotasi menjadi tidak konstan. Phobos berotasi lebih cepat dari Mars dan gaya pasang surut akan memperlambatnya sehingga orbit Phobos menjadi mengecil yang boleh jadi pada suatu waktu akan menabrak Mars, diduga peristiwa ini akan terjadi 10 sampai 50 juta tahun lagi. Deimos berevolusi lebih lambat dari Mars sehingga orbitnya semakin besar dan menjauh planet Mars.
Skenario pembentukan Phobos dan Deimos Sabuk Utama/Main-Belt Bola pengaruh gravitasi
Tabel 4. 4 Data fisik dan orbit satelit Mars
No Parameter Phobos
Deimos “Panik” 23436
1
r[km]
“Takut” 9377
2
P[day]
0,31891
1,26244
3
a[km] [k ]
26
12
4
b[km]
18
10
5
M[1015kg]
10,8
1,8
6
[kg/m [ g 3]
1900
1750
Phobos memunyai pola orbit synchronous, periode revolusinya P= 1 hari Mars. Gaya pasang membuat phobos berkurang ketinggiannya 1,8 meter/abad. Dalam kurun waktu 50 juta tahun Phobos akan bertumbukan dg Mars
