Astronomi atau Ilmu perbintangan telah dikenal
oleh manusia sejak beribu-ribu tahun yang lalu. Sejak dahulu, gerakan
bintang-bintang dan planet yang terlihat bergerak relatif terhadap Bumi telah
menarik perhatian para ahli astronomi sehingga planet-planet dan
bintang-bintang tersebutdijadikan sebagai objek penyelidikan. Hasil
penyelidikan mereka mengenai pergerakan planet-planet dan bintang tersebut,
kemudian dipetakan ke dalam suatu bentuk model alam semesta. Dalam
perkembangannya, beberapa model alam semesta telah dikenalkan oleh para ahli
astronomi.
Sebuah model alam semesta yang dikenalkan oleh
Ptolomeus sekitar 140 Masehi, menyatakan bahwa Bumi berada di pusat alam
semesta. Matahari dan bintang-bintang bergerak mengelilingi Bumi dalam lintasan
lingkaran besar yang terdiri atas lingkaran-lingkaran kecil (epicycle). Model
alam semesta Ptolomeus ini berdasarkan pada pengamatan langsung gerakan relatif
bintang dan planet-planet yang teramati dari Bumi. Model alam semesta Ptolomeus
ini disebut juga model geosentris.
Pada 1543 Masehi, Copernicus mengenalkan model alam semesta yang
disebut model Copernicus. Pada model ini, Matahari dan bintang-bintang lainnya
diam, sedangkan planet-planet (termasuk Bumi) bergerak mengelilingi Matahari.
Hal ini dituliskannya melalui buku yang berjudul De revolutionibus orbium
coelestium (Mengenai revolusi orbit
langit). Model Copernicus ini disebut juga model heliosentris. Model alam semesta
selanjutnya berkembang dari model heliosentris.
Tycho Brahe, seorang astronom Denmark,
berhasil membuat atlas bintang modern pertama yang lengkap pada akhir abad
ke–16. Model alam semesta yang dibuat oleh Tycho Brahe ini dianggap lebih tepat
dibandingkan dengan model-model yang terdahulu karena model ini berdasarkan
pada hasil pengamatan dan pengukuran posisi bintang-bintang yang dilakukannya
di observatorium. Observatorium yang dibangun oleh Tycho Brahe ini merupakan
observatorium pertama di dunia.
Penelitian Tycho Brahe ini, kemudian
dilanjutkan oleh Johannes Kepler. Melalui data dan catatan astronomi yang
ditinggalkan oleh Tycho Brahe, Kepler berhasil menemukan tiga hukum empiris
tentang gerakan planet. Hukum Kepler tersebut dinyatakan sebagai berikut.
1. Hukum Pertama Kepler
Setiap planet bergerak pada lintasan elips dengan Matahari berada
pada salah satu titik fokusnya.
2. Hukum Kedua
Kepler
Garis yang menghubungkan Matahari dengan planet dalam selang waktu
yang sama menghasilkan luas juring yang sama.
3. Hukum Ketiga Kepler
Kuadrat waktu edar planet (periode) berbanding lurus dengan
pangkat tiga jarak planet itu dari Matahari.
dengan:
T = periode planet mengelilingi Matahari, dan
r = jarak rata-rata planet terhadap Matahari.
Contoh 2.1
Jika perbandingan
jarak planet X ke Matahari dengan jarak
Bumi ke Matahari 9 : 1, hitunglah waktu yang dibutuhkan oleh planet X untuk
satu kali mengedari Matahari.
Jawab
Diketahui rx : rb
= 9 : 1
Latihan 2.1
1.
Jarak rata-rata Yupiter dari Matahari adalah 5,20 satuan astronomi (AU).
1 AU = 1,50 × 1011 m adalah
jarak rata-rata antara Bumi dan Matahari. Berapakah periode Yupiter?
2. Periode Neptunus adalah
164,8 tahun. Berapakah jarak rata-ratanya dari Matahari?