Besaran mendasar dalam Astronomi

A. Satuan Sistem Internasional (SI)

Nilai dari sebuah beraran umumnya dinyatakan oleh perkalian dari suatu bilangan dengan satuan. Misalnya panjang sebuah benda adalah 25 meter, maka 25 menyatakan bilangan dan meter menunjukkan satuannya. Pada kenyataannya, sebuah besaran dapat dinyatakan dalam berbagai bentuk satuan. Misalnya panjang sebuah benda dapat dinyatakan dalam satuan yard, mil, inchi, kaki, dan sebagainya.

Untuk kemudahan dan keseragaman, telah disepakati sebuah sistem satuan yang kemudian disebut Sistem Internasional. Dalam sistem tersebut, besaran untuk panjang dinyatakan dalam satuan meter yang diberi simbol m. Besaran pokok lain dalam SI adalah:

  1. masa yang dinyatakan dalam satuan kilogram diberi simbol kg
  2. waktu dinyatakan dalam satuan detik diberi simbol s
  3. arus listrik dinyatakan dalam satuan amper diberi simbol A
  4. temperatur termodinamik dinyatakan dalam satuan derajat Kelvin diberi simbol K

Besaran lain seperti kecepatan, energi, luas, frekuensi, dan sebagainya merupakan besaran turunan yang merupakan hasil perkalian dari besaran pokok di atas. Sehingga dalam SI, kecepatan dinyatakan dalam satuan m/s; luas dinyatakan dalam m2; frekuensi dinyatakan dalam 1/s, dan sebagainya.


B. Besaran dalam Astronomi

Rata-rata jarak bumi dengan matahari bila dinyatakan dalam satuan SI adalah 150.000.000.000 m. Jarak bumi ke galaksi Andromeda, misalnya, menjadi sulit untuk dinyatakan dalam satuan SI. Oleh karena itu untuk kemudahan, besaran dalam astronomi dinyatakan secara khusus mengingat karakteristik objek yang diamatinya tersebut (sangat besar dan sangat jauh).

B.1. Besaran Jarak

a. Angstrum (Å)

1 Å = 1 x 10 -10 m. Satuan angstrum biasanya digunakan dalam menyatakan besaran panjang gelombang elektromagnetik. Misalnya panjang gelombang ultra violet adalah berkisar antara 3000 Å sampai 4000 Å.


b. Satuan Astronomi (SA) / Astronomical Unit (AU)

1 SA ditetapkan sebagai besarnya jarak dari bumi ke matahari. 1 SA = 149.597.870,691 km. Satuan ini biasanya digunakan untuk menyatakan jarak dalam skala tata surya. Jarak planet Jupiter ke matahari sebesar 5,2 SA yang berarti jarak Jupiter ke matahari adalah 5,2 jarak bumi ke matahari.

c. Tahun Cahaya

1 tahun cahaya berarti jarak yang ditempuh oleh cahaya selama satu tahun. Jika dalam satu tahun dinyatakan dalam detik (s) maka 1 tahun = 365,25 * 24 * 60 * 60 s = 31557600 s. Jika kecepatan cahaya yang merambat dalam ruang hampa adalah 2.99.792.458 m/s,

maka 1 tahun cahaya = 2.99.792.458 m/s * 31557600 s

= 9.460.730.472.580.800,00 meter

Satuan tahun cahaya digunakan untuk menyatakan jarak objek-objek astronomis di luar tata surya seperti bintang, galaksi dan sebagainya.


d. Parsec

Parsec merupakan kependekan dari “parallax of one arcsecond”. Untuk menghitung 1 parsec, perhatikan gambar berikut ini.

Pada gambar tersebut E = bumi, S = matahari, D = sebuah bintang. ES merupakan jarak dari bumi ke matahari yaitu sebesar 1 SA. SD merupakan jarak dari matahari ke objek D. Sudut ESD sebesar 1” = 1/(60*60) derajat = 1/3600 derajat = (1/3600)*(pi/180) radians.

Karena tangen 1” = ES/SD, maka SD = ES/tangen 1”

Jika sudut SDE = 1”, dan jarak ES = 1 SA,

maka SD = 1/tan 1” 1/ 1”

1/((1/3600)*(pi/180)) 3600*180/pi 206.264,81 SA

Jadi 1 pc ≈ 206.264,81 SA.

atau

1pc = 206.264,81 SA = 206.264,81* 149.597.870.691 m = 30856776374483,7 m ≈ 3,26 tahun cahaya.

B.2. Besaran Massa

Dalam astronomi, massa matahari digunakan untuk menyatakan besaran massa benda-benda astronomis lainnya. Masa matahari adalah sebesar 1.98892×1030 kg.  Massa Matahari disimbolkan dengan M☉.

Misalnya, massa Galaksi Bima Sakti adalah sebesar 0.8–1.5×1012 massa Matahari  maka ditulis 0.8–1.5×1012 M☉.


B.3. Magnitudo

Magnitudo Semu (m)

Magnitudo semu menyatakan tingkat kecerlangan bintang apabila dilihat dari bumi (pengamat). Hipparchus dari Yunani pada tahun 120-an SM telah menyusun skala magnitudo bintang yang ia amati dengan mata telanjang. Kerja dari Hipparchus kemudian dilanjutkan oleh Ptolemy yang tertuang dalam katalog bintangnya, Almagest. Dalam katalognya, bintang paling terang bermagnitudo 1, bintang yang paling redup dikelompokkan dalam bintang bermagnitudo 6. Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi, maka besarnya magnitudo tidak hanya dalam rentang 1-6. Bintang-bintang yang tidak terlihat dengan mata telanjang telah banyak ditemukan dengan bantuan teleskop sehingga besar magnitudo sekarang melebihi rentang 1- 6. Norman R. Pogson kemudian menyatakan skala magnitudo dimana selisih satu magnitudo berarti perberdaan kecerlangan sebesar 2,512. Sehingga bintang bermagnitudo 1 lebih terang sekitar 2,512 kali dari bintang bermagnitudo 2.

Misal:
Magnitudo semu Matahari jika dilihat dari Bumi adalah sebesar −26.74,  dan jika dilihat dari Pluto maka magnitudo semu Matahari adalah sebesar −18.20. Sedangkan Bulan pada fese purnama jika dilihat dari Bumi akan bermagnitudo semu -12.6.

 

Magnitudo Mutlak (M)

Magnitudo mutlak menunjukkan seberapa terang bintang bila diletakan sejauh 10 pc dari bumi. Matahari yang memiliki magnitudo semu sebesar -26,7 akan bermagnitudo mutlak sebesar 4,8.   Berbeda dengan besaran magnitudo semu, magnitudo mutlak ini tidak bergantung pada jarak pengamatan.

Misal:
Matahari bermagnitudo mutlak 4.83;  Bintang Sirius 1.41; Polaris (bintang kutub utara) -3.2.


C. Matahari

C.1 Jarak Matahari

Salah satu cara untuk menghitung jarak antara bumi dengan matahari adalah dengan memanfaatkan trigonometri. Perhatikan gambar di berikut ini dimana

ab = jarak bumi-matahari

av = jarak venus-matahari

d = jarak venus-bumi

α = sudut antara matahari venus yang dilihat di bumi pada saat terebut.


Menurut hukum Kepler ke– 3,

(a3/P2)B = (a3/P2)V = konstan ……… (c1)

dimana PB dan PV adalah masing periode dari bumi dan venus mengelilingi matahari.

Dengan memasukan periode orbit bumi dan venus maka dari persamaan (c1) diperoleh hubungan

a v = 0,72 * ab ……… (c2)

aturan cosinus memberikan hubungan

av 2 = ab 2 + d2 – 2 * ab * d * cos α ………(c3)

subsititusikan (c2) ke (c3) sehingga diperoleh

( 0,72 * ab) 2 = ab 2 + d2 – 2 * ab * d * cos α ……… (c4)

0,48 ab 2 + d2 – 2 * ab * d * cos α = 0 ………(c5)

Karena sudut α dan jarak d (jarak bumi-venus) dapat ditentukan dengan cara menghitung langsung dari percobaan maka jarak ab dapat ditentukan.


C.2 Massa Matahari

Masa matahari ditentukan dengan menggunakan hukum Newton ke-2

F = G Ms Mb/r2 = Mb v2/r

G Ms /r2 = v2/r ……… (c6)

Ms = v2r /G

dimana G = konstanta gravitasi universal = 6,67 x 10 -11 N m2 kg -2

Ms = massa matahari

v = kecepatan bumi

r = jarak rata-rata bumi dengan matahari


2 responses

  1. […] adalah 3C273 di rasi virgo yang merupakan salah satu quasar terdekat dengan bumi dan yang memiliki magnitudo semu tercerlang yaitu sekitar 12.8 tetapi memiliki magnitudo mutlat -26.7. Jika quasar tersebut […]

  2. […] satu contoh Quasar memiliki magnitudo semu (skala cerlang yang terlihat oleh pengamat di bumi) paling cerlang sekitar 12,8 tetapi […]

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s