HUKUM KEPLER
Paper halaqoh disajikan pada
tanggal 24 Maret 2014
Pengasuh:
Prof. Dr. Kyai H.Achmad Mudlor, SH
Oleh:
Yuyun
Fathrotin
Jurusan Fisika
Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas
Negeri Malang
Halaqoh Ilmiah
LEMBAGA TINGGI PESANTREN LUHUR MALANG
Maret 2014
A. PENDAHULUAN
Astronomi
ialah cabang ilmu
alam yang melibatkan pengamatan benda-benda langit (seperti halnya bintang, planet, komet, nebula, gugus
bintang, atau galaksi)
serta fenomena-fenomena
alam yang terjadi di luar atmosfer bumi. Ilmu ini secara pokok mempelajari pelbagai sisi dari
benda-benda langit, seperti asal-usul, sifat fisika/kimia, meteorologi,
dan gerak serta
bagaimana pengetahuan akan benda-benda tersebut menjelaskan pembentukan
dan perkembangan alam semesta. Cukup banyak cabang-cabang ilmu yang pernah
turut disertakan sebagai bagian dari astronomi, dan apabila diperhatikan, sifat
cabang-cabang ini sangat beragam: dari astrometri,
pelayaran berbasis
angkasa, astronomi observasional, sampai dengan penyusunan kalender dan astrologi.
Pada
abad ke-20, astronomi profesional terbagi menjadi dua cabang: astronomi
observasional dan astronomi teoretis.
Yang pertama melibatkan pengumpulan data dari pengamatan atas benda-benda
langit, yang kemudian akan dianalisis menggunakan prinsip-prinsip dasar fisika.
Yang kedua terpusat pada upaya pengembangan model-model komputer/analitis guna
menjelaskan sifat-sifat benda-benda langit serta fenomena-fenomena alam
lainnya.
Johannes
Kepler (27 Desember 1571 – 15 November 1630), seorang tokoh penting dalam
revolusi ilmiah, astronom Jerman, matematikawan dan astrolog. Dia paling
dikenal melalui hukum gerakan planetnya. Dia kadang dirujuk sebagai
"astrofisikawan teoretikal pertama". Johannes Kepler
lahir pada tahun 1571 di Weil der Stadt, Jerman. Dia mendapatkan beasiswa untuk
belajar teologi di Universitas Tuubingen. Kepler juga memperoleh gelar sarjana
muda tahun 1588 dan gelar sarjana penuh tiga tahun kemudian Pada tahun 1593,
Kepler menjadi guru. Dalam usia 25 tahun, Kepler menerbitkan bukunya yang
berjudul The Cosmic Mystery (1596) dalam bahasa Latin. Dengan karyanya ini,
Kepler menjadi ilmuwan terkenal pertama yang secara publik mendukung
Corpenicus.
Tahun
berikutnya, Tyco Astronom Brahe ketika ia membaca Cosmographic Mystery, Brahe
terkesan dengan pemahaman Kepler tentang matematika dan astronomi, dan ia
mengundang Kepler untuk bergabung dengannya di Benatky, dekat Praha, sekarang
di Republik Ceko. ketika Bache meninggal, kepler mengganttikanya menjadi
matematikawan kekaisaran romawi suci. Pada tahun 1609 Kepler juga menerbitkan
buku Astronomia Nova atau buku tentang hukum kepler pertama dan kedua. Sepuluh
tahun kemudian Kepler mengeluarkan hukum ketiganya dalam buku Harmonices
Mundi. Kepler meninggal dunia tahun 1630 di Regensburg, Bavaria. Dalam masa
"Perang tiga puluh tahun" kuburnya diobrak-abrik. Tetapi, hukum
gerakan planitnya terbukti lebih menjadi kenangan yang lestari dari sekadar
sepotong batu nisan.
B. PEMBAHASAN
1.
Hukum I, II, dan III Kepler
Matahari
merupakan pusat tata surya. Setiap planet mengelilingi matahari, dengan orbit
yang berbentuk elips. Dalam mengelilingi matahari, pada waktu tertentu setiap
planet akan berada pada kedudukan sangat dekat dengan matahari (perihelium) dan
pada waktu tertentu pula suatu planet akan berada pada kedudukan (aphelium). Hukum
hukum ini menjabarkan gerakan dua badan yang mengorbit satu sama lainnya.
1.1 Hukum Kepler I
Hukum Kepler pertama berbunya “setiap planet bergerak pada lintasan elips dengan matahari berada pada
salah satu titik fokusnya”. Sedangkan kepercayaan yang berlaku pada saat
itu adalah bahwa orbit harus didasari lingkaran sempurna. Tetapi sebagian besar planet mengikuti orbit yang bereksentrisitas
rendah, jadi secara kasar bisa dibilang menyerupai lingkaran. Jadi, kalau lihat
dari pengamatan jalan edaran planet, tidak jelas kalau orbit sebuah planet
adalah elips. Namun, dari bukti perhitungan Kepler, orbit-orbit itu adalah
elips, yang juga memeperbolehkan benda-benda angkasa yang jauh dari Matahari
untuk memiliki orbit elips. Sebagai contoh, dulu Pluto,
yang diamati pada akhir tahun 1930, terutama terlambat diketemukan karena
bentuk orbitnya yang sangat elips dan kecil ukurannya.
1.2 Hukum Kepler II
Dalam
model tata surya, orang yunani berkeyakinan pada keyakinan Aristoteles bahwa
benda-benda di langit bergerak dengan kecepatan konstan dalam lingkaran karena
itu semua adalah “gerakan alami.” Akan tetapi, hukum kepler kedua dapat
digunakan untuk menunjukkan bahwa kecepatan planet berubah ketika ia bergerak
sepanjang orbitnya.
Hukum
kepler dua berbunyi : “Garis yang menghubungkan planet dan matahari
selalu menyapu luas daerah yang sama pada selang waktu yang sama.”
Dengan rumusan
, dimana
adalah
“areal velovity”. Misalkan sebuah planet B bergerak dari B1 ke B2
dalam waktu sebulan ketika berada di lintasan yang dekat dengan matahari, maka
ketika jauh dari matahari dalam waktu sebulan pula planet B
akan menempuh jarak dari B3 ke B4. Luas daerah B1MB2 akan sama dengan
luas daerah B3MB4.
1.3 Hukum kepler 3
Hukum Kepler ketiga berbunyi ”untuk setiap planet, kuadrat periode revolusinya berbanding lurus
dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari matahari.” Teori ini
menjabarkan tentang Planet yang terletak jauh dari Matahari memiliki perioda
orbit yang lebih panjang dari planet yang dekat letaknya.
Hukum ketiga Kepler - kadang-kadang disebut sebagai
hukum harmoni - membandingkan periode orbit dan jari-jari orbit planet ke
planet lain dari mereka. Tidak seperti hukum Kepler pertama dan kedua yang
menggambarkan karakteristik gerak dari sebuah planet tunggal, hukum ketiga
membuat perbandingan antara karakteristik gerakan planet yang berbeda.
Perbandingan yang dibuat adalah bahwa rasio dari kuadrat periode ke pangkat
tiga jarak rata-rata dari matahari adalah sama untuk setiap salah satu
planet. Hukum
III Kepler dapat di tuliskan dengan rumus sebagai berikut :
dengan T1
dan T2 mewakili periode dua buah planet berbeda, r1 dan r2
mewakili jari-jari.
2.
Aplikasi Hukum Kepler
Pada
era modern, hukum Kepler digunakan untuk rata-rata orbit satelit dan
benda-benda yang mengorbit matahari, yang semuanya belum ditemukan pada saat
Kepler masih hidup (contoh: planet luar dan asteroid). Hukum ini kemudian
diaplikasikan untuk semua benda kecil yang mengorbit benda lain yang jauh lebih
besar.
Hukum Kepler III ini bisa kita gunakan untuk menghitung periode
revolusi planet. Misalkan menghitung revolusi planet venus mengelilingi
matahari. Pertama, mencari jarak rata-rata Venus ke Matahari. Bisa mencari data
di berbagai sumber atau menggunakan Titius-Bode. Bila menggunakan Titius Bode,
kita ketahui Bilangan Titius-Bode Venus adalah 3.
sehingga
Lalu, mengugunakan rumus Kepler,
didapatkan :
3.
Hukum Kepler dan Alqur’an
Tatkala merujuk kepada matahari dan bulan di dalam Al Qur'an,
ditegaskan bahwa masing-masing bergerak dalam orbit atau garis edar tertentu
وَهُوَ الَّذِي خَلَقَ اللَّيْلَ وَالنَّهَارَ وَالشَّمْسَ
وَالْقَمَرَ ۖ كُلٌّ فِي فَلَكٍ يَسْبَحُونَ artinya : "Dan Dialah yang
telah menciptakan malam dan siang, matahari dan bulan. Masing-masing dari
keduanya itu beredar di dalam garis edarnya." (Al Qur'an, 21:33). Disebutkan
pula dalam ayat yang lain bahwa matahari tidaklah diam, tetapi bergerak dalam
garis edar tertentu: وَالشَّمْسُ تَجْرِي لِمُسْتَقَرٍّ لَّهَا ذَلِكَ تَقْدِيرُ
الْعَزِيزِ الْعَلِيمِ yang artinya "Dan matahari
berjalan di tempat peredarannya. Demikianlah ketetapan Yang Maha Perkasa lagi
Maha Mengetahui." (Al Qur'an, 36:38)
Fakta-fakta yang disampaikan dalam Al Qur'an ini telah
ditemukan melalui pengamatan astronomis. Menurut perhitungan para ahli
astronomi, matahari bergerak dengan kecepatan luar biasa yang mencapai 720 ribu
km per jam. Ini berarti matahari bergerak sejauh kurang lebih 17.280.000
kilometer dalam sehari. Bersama matahari, semua planet dan satelit dalam sistem
gravitasi matahari juga berjalan menempuh jarak ini. Selanjutnya, semua bintang
di alam semesta berada dalam suatu gerakan serupa yang terencana. Keseluruhan
alam semesta yang dipenuhi oleh lintasan
dan garis edar seperti ini, dinyatakan dalam Al Qur'an sebagai berikut: وَالسَّمَاءِ
ذَاتِ الْحُبُكِ yang artinya : "Demi langit yang mempunyai
jalan-jalan." (Al Qur'an, 51:7)
Sebagian besar bintang-bintang mempunyai planet, dan sebagian besar
planet-planet ini mempunyai bulan. Semua benda langit tersebut bergerak dalam
garis peredaran yang diperhitungkan dengan sangat teliti. Garis edar di alam
semesta tidak hanya dimiliki oleh benda-benda angkasa. Galaksi-galaksi pun
berjalan pada kecepatan luar biasa dalam suatu garis peredaran yang terhitung
dan terencana. Selama pergerakan ini, tak satupun dari benda-benda angkasa ini
memotong lintasan yang lain, atau bertabrakan dengan lainnya. Bahkan, telah
teramati bahwa sejumlah galaksi berpapasan satu sama lain tanpa satu pun dari
bagian-bagiannya saling bersentuhan.
Dapat dipastikan bahwa pada saat Al Qur'an diturunkan, manusia tidak
memiliki teleskop masa kini ataupun teknologi canggih untuk mengamati ruang
angkasa berjarak jutaan kilometer, tidak pula pengetahuan fisika ataupun
astronomi modern. Karenanya, saat itu tidaklah mungkin untuk mengatakan secara
ilmiah bahwa ruang angkasa "dipenuhi lintasan dan garis edar"
sebagaimana dinyatakan dalam ayat tersebut. Akan tetapi, hal ini dinyatakan
secara terbuka kepada kita dalam Al Qur'an yang diturunkan pada saat itu :
karena Al Qur'an adalah firman Allah.
C. PENUTUP
1. Hukum Kepler pertama berbunya “setiap planet bergerak pada lintasan elips dengan matahari berada pada
salah satu titik fokusnya”.
Hukum kepler
dua berbunyi : “Garis yang menghubungkan planet dan matahari
selalu menyapu luas daerah yang sama pada selang waktu yang sama.”
Hukum Kepler ketiga
berbunyi ”untuk setiap planet, kuadrat
periode revolusinya berbanding lurus dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya
dari matahari.”
2. وَالشَّمْسُ
تَجْرِي لِمُسْتَقَرٍّ لَّهَا ذَلِكَ تَقْدِيرُ الْعَزِيزِ الْعَلِيمِ yang artinya "Dan matahari berjalan di tempat peredarannya. Demikianlah ketetapan
Yang Maha Perkasa lagi Maha Mengetahui." (Al Qur'an, 36:38)
DAFTAR
PUSTAKA
Dunia Fisika
Kita. 2013 http://pembelajaranfisikauny.blogspot.com/2013/08/hukum-kepler-iii-law-of-harmonies.html. Diakses pada 23 Maret 2014
Kafe
Astronomi. 2013. http://kafeastronomi.com/materi-2/tiga-hukum-kepler.
Diakses pada 23 Maret 2014.
Muharrim,
Syarif.2012. http://islamagamauniversal.wordpress.com/db_cover/e_qs_051/. Diakses pada 23 Maret 2014.
RESNICK,
R., and HALLIDAY, D., Basic Concepts in Relativity and Early Quantum Theory,
2nd ed. New
York:
John Wiley & Sons, Inc., 1985.ROSSER, W. G. V., An Introduction to the
Theory of Relativity. London: Buttersworth, 1964.
.


makasih artikelnya
BalasHapusMy blog
My Campus