TATA SURYA

Tata surya terdiri dari pusat bintang yang disebut matahari, delapan planet, beberapa

planet kerdil, puluhan bulan atau satelit, jutaan asteroid dan benda Trans-Neptunian (TNOs),

dan berjuta komet dan meteoroid.

Pembatasan atas kategori ini belum jelas. Penemuan sistem Tata Surya baru disebabkan

bahwa pada tahun 2006 International Astronomical Union (IAU) di Majelis Umum yang

didefinisikan tiga kategori yang berbeda untuk memperjelas situasi yang terjadi :

(1) planet adalah sebuah benda luar angkasa yang: (a) orbitnya mengelilingi Matahari, (b)

memiliki massa yang cukup sehingga gravitasinya tidak mengganggu dan diasumsikan

adanya kesetimbangan hidrostatik (bentuknya hampir bulat), dan (c) daerah atau lingkungan

disekitar orbitnya bersih.

(2) Sebuah planet kerdil atau planetoid merupakan benda angkasa yang: (a) orbitnya

mengelilingi Matahari, (b) memiliki massa yang cukup sehingga gravitasinya tidak

mengganggu sehingga diasumsikan adanya kesetimbangan hidrostatik (bentuk hampir bulat),

(c) daerah atau lingkungan disekitar orbitnya belum bersih, dan (d) tidak ada satelit.

(3) Semua benda-benda lain yang mengorbit Matahari akan disebut secara kolektif

sebagai anggota Tata Surya Kecil. Ini termasuk sebagian besar asteroid, Trans-Neptunus

Objects, komet, dan benda- benda kecil lainnya.

Satelit adalah suatu benda yang mengorbit tubuh utama sehingga pusat massa utama

(barycentre). Jika hal ini tidak terjadi, maka sistem ini disebut sistem biner. Misalnya, dalam

kasus Bumi dan Bulan yang barycentre dari sistem ini adalah Bumi, dan Bulan satelit bumi.

Dalam sistem Pluto-Charon pusat massa di luar Pluto, dan karena itu mereka disebut sistem

biner.

Planet-planet dalam urutan dari Matahari adalah: Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Jupiter,

Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Menurut definisi IAU tahun 2006, Pluto adalah planet kerdil

dan prototipe kategori baru dari objek Trans-Neptunus.

Planet Merkurius dari ke Saturnus yang cerah dan baik terlihat dengan mata telanjang.

Uranus dan Neptunus dapat dilihat dengan teropong. Selain planet-planet terang, hanya

komet terang yang terlihat dengan mata telanjang.

Jarak di tata surya sering diukur dalam satuan astronomi (AU), jarak rata-rata Matahari

dan Bumi. Sumbu semimayor dari orbit Merkurius 0,39 AU, dan jarak dari Neptunus adalah

30 AU. Di luar orbit Neptunus ada populasi besar badan es kecil memanjang ke puluhan ribu

AUs. Tata Surya memiliki tepi luar yang jelas. Jarak ke bintang terdekat, Proxima Centauri

adalah lebih dari 270.000 AU.

Gravitasi mengontrol gerakan tubuh tata surya. Orbit planet mengelilingi matahari

(Gambar. 7.1) adalah elips hampir coplanar yang menyimpang hanya sedikit dari posisinya.

Pesawat-pesawat orbit asteroid, tubuh kecil yang mengelilingi Matahari terutama antara orbit

Mars dan Jupiter, sering lebih miring daripada pesawat dari orbit tary Plane. Asteroid dan

Objek Trans-Neptunus berputar di arah yang sama dengan planet utama; komet, namun, bisa

bergerak dalam arah yang berlawanan. Orbit komet bisa sangat memanjang, bahkan

hiperbolik.

Sebagian besar satelit planet lingkaran bergerak ke arah yang sama dengan planet dalam

mengelilingi matahari hanya gerakan partikel kecil, gas dan debu dipengaruhi oleh angin

matahari, tekanan radiasi dan medan magnet.

Planet-planet dapat dibagi menjadi kelompok-kelompok yang berbeda secara fisik (lihat

Gambar. Gambar. 7.2). Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars disebut terestrial (seperti Bumi)

planet; mereka memiliki permukaan padat, adalah ukuran hampir sama (diameter dari 5000

ke 12.000 km), dan memiliki kepadatan rata-rata tinggi (4000-5000 kg m-3, kepadatan air

adalah 1000 kg m-3). Planet dari Jupiter ke Neptunus disebut Jovian (seperti Jupiter) atau

planet raksasa. Kepadatan planet raksasa sekitar 1000-2000 kg m-3, dan sebagian besar dari

volumenya adalah cair. Diameter sepuluh kali lebih besar daripada planet terestrial.

Planet kerdil Pluto jatuh di luar klasifikasi ini. Pluto adalah prototipe untuk keluarga

tubuh es yang mengorbit Matahari di tepi luar tata surya. The covery dis benda besar sejak

awal 1990-an di luar orbit Neptunus mengangkat pertanyaan tentang status Pluto. Diskusi

memuncak dalam Majelis Umum IAU pada tahun 2006 ketika definisi planet yang baru

diterima. Hal ini mengurangi jumlah planet utama menjadi delapan.

Kebanyakan dan paling akurat data tata surya yang saat ini col lected oleh pesawat ruang

angkasa. Banyak metode yang digunakan dalam geosains yang saat ini diterapkan dalam

studi planet. Landers telah dikirim ke Bulan, Venus, Mars, dan Saturnus Titan bulan dan

semua planet utama, satelit- satelinya, dan banyak asteroid dan komet telah dipelajari dengan

pesawat ruang angkasa.

Gambar 7.1. (a) orbit planet dari Merkurius ke Mars. Garis putus- putus mewakili bagian dari orbit bawa

hekliptika; panah menunjukkan jarak perjalanan oleh planet selama satu bulan (Januari2000). (b) Planet dari

Jupiter ke Neptunus dan planet kerdil Pluto. Tanda panah menunjukkan jarak perjalanan dengan planet- planet

selama interval 10 tahun 2000- 2010.

Gambar 7.2. (Planet utama dari Merkurius ke Neptunus. Empat inner paling planet disebut planet terestrial dan

empat yang paling luar adalah planet raksasa. Tiga planet kerdil juga ditampilkan ukuran relatif Matahari

ditampilkan disebelah kiri. Jarak planet ke matahari tidak dalam skala. (The International Astronomical

Union/Martin Kornmesser)

7.1 Konfigurasi Planetary

Gerakan jelas planet-planet yang cukup dipersulit, sebagian karena mereka merefleksikan

gerakan bumi mengelilingi matahari (Gambar. 7.3). Biasanya planet-planet bergerak (motion

langsung, berlawanan seperti yang terlihat dari belahan bumi Utara) ke arah timur bila

dibandingkan dengan bintang-bintang. Kadang-kadang gerakan berbalik arah yang

berlawanan atau retrograde. Setelah beberapa minggu gerak retrograde, arah berubah lagi,

dan planet terus ke arah aslinya. Hal ini sangat bisa dimengerti bahwa astronom kuno

memiliki kesulitan- kesulitan besar dalam menjelaskan dan pemodelan bergantian dan

perputaran yang rumit.

Gambar 7.3. (a) gerak semu dari Mars selama 1995 posisi op. (b) posisi relatif dari Bumi dan Mars.

Proyeksi arah Bumi-Mars di dalam fi nitely jauh hasil falak dalam (a)

Gambar 7.4 menjelaskan beberapa dasar dari konfigurasi planetary. Sebuah planet

superior (planet di luar orbit Bumi) dikatakan bertentangan ketika berlawanan dengan

Matahari, saat Bumi berada di antara planet dan Matahari. Ketika planet berada di belakang

matahari, itu adalah dalam hubungannya. Dalam prakteknya, planet ini mungkin tidak tepat

berlawanan atau di belakang Matahari karena orbit planet dan Bumi tidak pada bidang yang

sama. Dalam ilmu astronomi oposisi dan konjungsi yang didefinisikan dalam hal bujur

ekliptika. Bujur dari tubuh dan Matahari berbeda 180 pada saat oposisi; dalam hubungannya

dengan garis bujur yang sama. Namun, kenaikan yang tepat digunakan jika tubuh lainnya

tidak Matahari Titik-titik di mana gerakan jelas planet ternyata menuju arah yang berlawanan

disebut titik stasioner.

Oposisi terjadi di tengah-tengah lingkaran retrograde. Planet inferior (Merkurius dan

Venus) tidak pernah bertentangan. Konfigurasi terjadi ketika salah satu dari planet-planet ini

berada diantara Bumi dan Matahari disebut hubungannya rendah. Hubungannya sesuai

dengan yang dari planet superior disebut bersama atas atau bersamaan unggul. Perpanjangan

maksimum (timur atau ke barat) jarak sudut dari planet ke Matahari adalah 28 untuk

Mercury dan 47 untuk Venus. Perpanjangan ini disebut timur atau barat, tergantung pada sisi

mana Matahari dan planet terlihat. Planet ini merupakan "bintang malam" dan setelah

Matahari bila dalam perpanjangan timur; di perpanjangan barat planet terlihat di langit pagi

sebagai "bintang pagi".

Periode sinodis adalah interval waktu antara dua peristiwa yang berurutan (misalnya

oposisi). Periode yang kita gunakan dalam bab- bab sebelumnya adalah riod Otosidereal, saat

revolusi mengelilingi Matahari, unik untuk setiap objek. Periode sinodis tergantung pada

perbedaan periode sidereal dari dua badan.

Periode sidereal dari dua planet menjadi P1 dan P2. (Berasumsi bahwa P1 <P2). Kecepatan

sudut rata-rata (bergerak) adalah 2π / P1 dan 2π / P2. Setelah periode sinodis P1,2, planet

bagian dalam telah membuat satu revolusi penuh lebih dari planet luar :

atau

(7.1)

Sudut Matahari- planet- bumi disebut sudut fase sering dilambangkan dengan α. Sudut

fase antara 0 dan 180 dalam kasus Merkurius dan Venus. Ini berarti bahwa kita dapat

melihat "Venus penuh", "setengah Venus", dan sebagainya, persis seperti dalam fase Bulan.

Rentang sudut fase untuk planet superior lebih terbatas. Untuk Mars tahap maksimum 41,

untuk Jupiter 11, dan Neptunus hanya 2.

7.2 Orbit Bumi dan Visibilitas Matahari

Tahun sidereal adalah periode orbit nyata dari bumi mengelilingi matahari setelah satu

tahun sidereal, Matahari terlihat pada posisi yang relatif sama dengan bintang. Panjang tahun

sidereal adalah 365,256363051 hari 86.400 SI detik pada J2000.0 zaman = 2.000 1 Januari

12:00:00 TT.

Kami mencatat sebelumnya bahwa, karena presesi sesuai arah equinox bergerak vernal

sepanjang ekliptika di sekitar 50 per tahun. Ini berarti bahwa Matahari kembali ke

vernal equinox sebelum satu tahun sidereal berakhir. Interval waktu ini, disebut tahun tropis,

adalah 365.24218967 hari.

Sebuah definisi ketiga tahun ini didasarkan pada titik persinggahan bintang di bumi.

Gangguan planet menyebabkan perubahan bertahap ke arah titik persinggahan bintang di

bumi.. Interval waktu antara dua bagian perihelion disebut tahun tidak normal, besarnya

365,259635864 hari, sedikit lebih lama dari tahun sidereal. Dibutuhkan sekitar 21.000 tahun

untuk perihelion berputar 360 relatif terhadap vernal equinox.

Kemiringan ekuator bumi sekitar 23.5 terhadap ekliptika. Karena gangguan, sudut ini

berubah dengan waktu. Jika hal periodik diabaikan, kemiringan dari ε ekliptika dapat

dinyatakan sebagai:

(7.2)

di mana T adalah waktu berlalu sejak zaman 2.000,0 di Julian abad (lihat Sect. 2.14).

Ekspresi ini berlaku untuk beberapa abad sebelum dan sesudah tahun 2000. Kemiringan

bervariasi antara 22.1 dan 24.5dengan 41.000 tahun periodisitas saat kemiringan menurun.

Ada juga variasi yang lain dalam jangka waktu yang pendek.

Deklinasi matahari bervariasi antara -ε dan + ε sepanjang tahun. Pada waktu tertentu,

matahari terlihat pada puncaknya dari satu titik di permukaan bumi. Lintang titik ini adalah

sama dengan deklinasi matahari pada lintang -ε (Garis balik dari capricorn) dan + ε (Garis

balik dari Cancer), matahari terlihat pada puncaknya sekali setiap tahun, dan antara garis

lintang ini dua kali setahun. Di belahan bumi utara matahari tidak akan mengatur jika lintang

lebih besar dari 90 - δ, di mana δ adalah deklinasi matahari.

Lintang selatan di mana dapat dilihat matahari pada tengah malam, yaitu 90 - ε = 66.55,

ini disebut Lingkaran Arktik. (Hal yang sama berlaku di belahan bumi selatan.) Lingkaran

kutub utara adalah tempat paling selatan di mana Matahari (dalam teori) di bawah cakrawala

selama sepanjang hari di balik matahari musim dingin. Waktu tanpa matahari berlangsung

lama dan lebih lama ketika orang pergi utara (selatan di belahan bumi selatan). Di kutub,

siang dan malam paruh terakhir tahun masing-masing. Dalam prakteknya, refraksi dan lokasi

situs mengamati akan memiliki pengaruh besar pada visibilitas tengah malam matahari dan

jumlah matahari berkurang. Karena refraksi menimbulkan objek terlihat di cakrawala, tengah

malam matahari dapat dilihat sedikit lebih jauh ke selatan daripada di Lingkaran Arktik.

Untuk alasan yang sama matahari dapat dilihat secara bersamaan di kedua kutub sekitar

waktu vernal equinox musim gugur.

Eksentrisitas orbit bumi adalah sekitar 0,0167. Jarak dari matahari bervariasi antara 147-

152000000 km. Fluks kepadatan radiasi matahari bervariasi agak di bagian yang berbeda dari

orbit bumi, tapi ini tidak berpengaruh pada musim. Bahkan Bumi di perihelion di awal

Januari, di tengah musim dingin di belahan bumi utara. Musim terjadi karena adanya

kemiringan bidang ekliptika.

Energi yang diterima dari matahari tergantung pada tiga faktor. Pertama fluks per satuan

luas sebanding dengan sin , di mana adalah ketinggian matahari. Ketinggian matahari di

musim panas bisa memiliki nilai yang lebih besar daripada di musim dingin, memberikan

lebih banyak energi per satuan luas. Efek lain adalah karena atmosfer: Ketika matahari dekat

cakrawala, radiasi harus menembus lapisan atmosfer tebal. Ini berarti kepunahan besar dan

kurang radiasi di permukaan. Faktor ketiga adalah panjang waktu matahari berada di atas

cakrawala. Hal ini penting di lintang tinggi, dimana ketinggian rendah matahari dikompensasi

oleh lama waktu siang hari di musim panas. Efek ini dibahas secara rinci pada Contoh 7.2.

Ada juga variasi jangka panjang dalam tahunan surya fluks. Geofisika Serbia Milutin

Milankovic' (1879-1958) diterbitkan pada tahun 1930-an dan 1940-an teori dari zaman es.

Selama 2-3 juta tahun terakhir, zaman es telah berulang kira-kira setiap 100.000 tahun. Ia

mengusulkan bahwa variasi dari orbit bumi menyebabkan perubahan iklim periodik jangka

panjang, sekarang dikenal sebagai siklus Milankovic'. Milankovic' mengklaim bahwa siklus

eksentrisitas, arah perigee, miring, dan hasilnya penyerahan pra 100.000 tahun siklus zaman

es. Siklus presesi adalah 26.000 tahun, arah perigee relatif terhadap ekuinoks adalah 22.000

tahun, dan kemiringan dari ekliptika memiliki siklus 41.000 tahun. Perubahan eksentrisitas

orbit yang tidak sepenuhnya periodik tetapi beberapa periode di atas 100.000 tahun dapat

ditemukan. Eksentrisitas bervariasi antara 0,005-0,058 dan saat ini 0,0167.

Surya fluks tahunan bervariasi dengan perubahan orbital dan efeknya terbesar yang garis

lintangnya tinggi. Jika, misalnya, eksentrisitas yang tinggi, dan bumi berada di dekat puncak

selama musim dingin, maka musim dingin yang panjang dan dingin dan musim panas yang

pendek. Namun, teori kontroversial, gaya orbital pada perubahan iklim tidak dipahami

dengan baik, dan mungkin tidak cukup untuk memicu galaksi. Ada juga umpan balik positif

loop, seperti efek albedo rendah salju dan es. Ini berarti bahwa menggambarkan lebih banyak

radiasi kembali ke angkasa, sehingga terjadi pendinginan iklim. Sistem ini sangat kacau

sehingga bahkan perubahan kecil dalam kondisi primer akan menghasilkan perbedaan besar

dalam hasil. Ada juga efek lain yang menyebabkan perubahan iklim, termasuk gas muncul

dari besar mengalirkan larva dan letusan gunung berapi dan, saat ini alasan antropogenik.

Masa depan juga tidak pasti. Beberapa teori memprediksi bahwa periode hangat akan

terus 50.000 tahun ke depan, sedangkan yang lain menyimpulkan bahwa iklim sudah

pendinginan. Alasan antropogenik, seperti yang semakin meningkat fraksi gas rumah kaca,

misalnya karbon dioksida, akan mengubah prediksi jangka pendek.

7.3 Orbit Bulan

Satelit bumi yaitu bulan mengelilingi bumi berlawanan dengan arah jarum jam. Satu

revolusi, bulan sidereal, membutuhkan waktu sekitar 27,322 hari. Dalam prakteknya, periode

yang lebih penting adalah bulan sinodis, durasi fase Lunar (misalnya dari bulan penuh untuk

bulan purnama). Dalam waktu satu bulan sideral bumi telah melakukan perjalanan hampir

1/12 dari orbitnya mengelilingi matahari, bulan masih memiliki sekitar 1/12 dari orbitnya

untuk pergi sebelum Bumi-Bulan-Matahari memiliki konfigurasi yang sama. Ini

membutuhkan waktu sekitar 2 hari, sehingga fase Bulan yang berulang setiap 29 hari. Lebih

tepatnya, panjang bulan sinodis adalah 29,531 hari.

Bulan baru adalah contohnya saat Bulan dalam hubungannya dengan matahari. Almanak

mendefinisikan fase Bulan dalam hal bujur ekliptika; yang bujur dari bulan baru dan

Matahari adalah sama. Biasanya bulan baru sedikit utara atau selatan dari Matahari karena

orbit bulan miring 5◦ terhadap ekliptika.

Sekitar 2 hari setelah bulan baru, bulan sabit bertambah besar dapat dilihat di langit

malam sebelah barat. Sekitar 1 minggu setelah bulan baru, kuartal pertama sebagai berikut,

ketika bujur Bulan dan Matahari berbeda dengan 90◦. Sebagian kanan dari Bulan terlihat

menyala (kiri setengah jika dilihat dari belahan bumi selatan). Itu

bulan purnama muncul dua minggu setelah bulan baru, dan 1 minggu setelah ini kuartal

terakhir. Akhirnya bulan sabit memudar menghilang dalam langit pagi.

Orbit Bulan adalah berbentuk seperti elips. Panjang sumbu semimajor adalah 384.400 km

dan centricity EC 0.055. Karena gangguan yang disebabkan terutama oleh matahari, elemen

orbit bervariasi dengan waktu. Jarak minimum Bulan dari pusat bumi adalah 356.400 km, dan

jarak maksimum 406.700 km. Kisaran ini lebih besar daripada yang dikalkulasikan dari

sumbu semimayor dan eksentrisitas. Diameter sudut jelas adalah di kisaran 29,4’ -33,5’.

Waktu rotasi Bulan sama dengan bulan sidereal, sehingga sisi yang sama dari Bulan

selalu menghadap Bumi. Rotasi sinkron tersebut adalah umum di antara satelit dari tata surya:

hampir semua bulan besar memutar serempak.

Kecepatan orbit Bulan bervariasi sesuai dengan Hukum kedua Kepler. Periode rotasi,

bagaimanapun konstan. Ini berarti bahwa, pada fase yang berbeda dari orbit lunar, kita dapat

melihat bagian-bagian yang sedikit berbeda dari permukaan. Ketika Bulan dekat dengan titik

lintasannya, kecepatan lebih besar dari rata-rata (dan dengan demikian lebih besar dari

tingkat rotasi rata), dan kita dapat melihat lebih dari tepi kanan ekstremitas Bulan (seperti

yang terlihat dari belahan bumi Utara). Sejalan dengan itu, di puncak kita melihat "belakang"

tepi kiri. Karena keseimbangan itu, total 59% dari luas permukaan dapat dilihat dari Bumi

(Gbr. 7.5). Keseimbangan ini cukup mudah untuk melihat apakah salah satu atau beberapa

detail di tepi ekstremitas bulan.

Gambar. 7.5. Librations Bulan dapat dilihat pada pasangan ini dari foto yang diambil saat Bulan berada dekat

dengan perigee dan apogee, masing-masing. (Universitas Helsinki Observatory)

Bidang orbit Bulan miring hanya sekitar 5 pada ekliptika. Namun, bidang orbit berubah

secara perlahan dengan waktu, karena terutama untuk gangguan yang disebabkan oleh Bumi

dan Matahari. Gangguan ini menyebabkan garis nodal (persimpangan bidang ekliptika dan

bidang orbit Bulan) untuk membuat satu revolusi dalam 18,6 tahun. Ketika node menaik dari

orbit lunar dekat dengan vernal equinox, Bulan dapat 23.5 + 5 = 28.5 utara atau selatan

khatulistiwa. Ketika node turun dekat dengan vernal

equinox, zona di mana Bulan dapat ditemukan hanya berlaku 23.5 - 5 = 18.5 utara atau

selatan dari khatulistiwa.

Bulan nodical atau drakonik adalah waktu di mana Bulan bergerak dari satu simpul naik

kembali ke yang berikutnya. Karena garis node berputar, bulan nodikal adalah 3 jam lebih

pendek dari bulan sidereal 27,212 hari. Elips orbit sendiri juga presesi pelan. Periode orbit

dari perigee ke perigee, bulan tidak normal, adalah 5.5 h lebih lama dari bulan sidereal, atau

sekitar 27,555 hari.

Perbedaan gravitasi disebabkan oleh Bulan dan Matahari pada bagian yang berbeda dari

permukaan bumi menimbulkan gelombang. Gravitasi adalah terbesar pada titik sublunar dan

terkecil di sisi berlawanan dari Bumi. Pada titik ini, permukaan laut tertinggi (pasang).

Sekitar 6 jam setelah pasang, permukaan terendah (surut, pasang surut). Pasang dihasilkan

oleh matahari kurang dari setengah dari pasang bulan. Ketika Matahari dan Bulan berada di

searah terhadap bumi (bulan baru) atau berlawanan satu sama lain (bulan purnama), efek

pasang surut mencapai maksimum; ini disebut pasang purnama.

Permukaan laut biasanya bervariasi 1 m, namun dalam beberapa selat sempit

dapat sebesar 15 m. Karena bentuk tidak teratur dari lautan, pola sejati pasang laut sangat

rumit. Permukaan padat bumi juga merasakan efek pasang surut, namun amplitudo jauh lebih

kecil, sekitar 30 cm.

Pasang menghasilkan gesekan, yang menghilang energi kinetik rotasi dan orbital dari

sistem Bumi-Bulan. Kehilangan energi ini menyebabkan beberapa perubahan dalam sistem.

Pertama, rotasi bumi melambat sampai bumi juga berputar serempak. Sisi yang sama dari

bumi akan selalu menghadapi Bulan. Kedua, sumbu utama semi dari orbit Bulan meningkat,

dan Bulan melayang jauh sekitar 3 cm per tahun.

* Pasang

Kita melihat sistem pasang, dimana massa M berada di titik Q pada d jarak dari pusat

bumi. Potensi V pada titik A yang disebabkan oleh Q adalah :

(7.3)

dimana s adalah jarak dari titik A ke Q

Menerapkan hukum cosinus dalam segitiga OAQ, jarak s dapat dinyatakan dalam sisi lain

dan sudut z = AOQ

dimana r adalah jarak dari titik A ke pusat bumi. Kita sekarang dapat menulis ulang (7.3)

(7.4)

Ketika penyebut diperluas menjadi persamaan Taylor :

Dimana

dan mengabaikan atau sama dengan 1 / d4, kiita peroleh :

(7.5)

Gradien V potensial (A) yaitu gaya per satuan massa. Persamaan pertama dari (7.5)

berubah, dan istilah kedua adalah konstan dan independen dari r. Ini merupakan gerakan

pusat. Istilah ketiga vektor gaya, bagaimanapun, tergantung pada r. Ini adalah istilah utama

kekuatan pasang surut. Seperti yang dapat dilihat, itu tergantung terbalik pada kekuatan

ketiga jarak d. Pasukan pasang surut berkurang sangat cepat ketika jarak tubuh meningkat.

Oleh karena itu gaya pasang surut yang disebabkan oleh matahari kurang dari setengah dari

Bulan meskipun massa yang lebih besar adalah Matahari.

Kita dapat menulis ulang persamaan (7.5) sebagai :

(7.6)

Dimana

disebut konstanta pasang surut Doodson. Ini adalah nilai untuk Bulan 2,628 m2s-2 dan

untuk matahari 1,208 m2s-2. Dimana mendekati z yang adalah sudut zenith pusat. Sudut zenith

z dapat dinyatakan dalam h jam sudut dan sudut deklinasi δ dan φ lintang pengamat.

Memasukkan ini ke persamaan (7.6) setelah operasi aljabar yang panjang, kita peroleh :

(7.7)

Persamaan (7.7) adalah persamaan dasar tradisional potensial pasang surut, yang disebut

persamaan pasang surut Laplace.

Dalam persamaan (7.7) kita dapat langsung melihat beberapa karakteristik pasang. Istilah

S menyebabkan pasang semi-diurnal karena bergantung pada cos 2h. Ini memiliki dua

maxima dan minima harian, dipisahkan oleh 12 jam, persis seperti seseorang mengikuti

pasang surut dan banjir. Ini mencapai maksimum pada khatulistiwa dan nol di kutub (cos2 φ).

T jangka mengungkapkan pasang diurnal (cos h). Ini memiliki maksimum pada lintang ±

45 dan nol di khatulistiwa dan di kutub (dosa 2φ). Z Istilah ketiga adalah independen dari

rotasi Bumi. Hal ini menyebabkan pasang surut lama, periode yang setengah periode Bital

(sekitar 14 hari dalam kasus Bulan dan 6 bulan untuk matahari). Ini adalah nol pada lintang ±

35.27 dan memiliki maksimum di kutub. Selain itu, rata-rata waktu Z adalah non-nol,

menyebabkan permanen deformasi bumi. Ini disebut pasang permanen. Ini sedikit meratakan

bumi dan tidak terlepas dari perataan karena rotasi.

Total nilai potensi pasang surut dapat dihitung dengan menambahkan potensi disebabkan

oleh Bulan dan Matahari karena gaya pasang surut, seluruh tubuh Bumi cacat. Gerak vertikal

Δr kerak dapat dihitung dengan :

(7.8)

di mana g adalah percepatan rata-rata jatuh bebas, g ≈ 9,81 ms -2 dan h adalah angka

berdimensi, dengan besar h ≈ 0,6, yang menggambarkan elastisitas bumi. Pada gambar di

bawah ini, kita dapat melihat gerakan vertikal kerak di Helsinki, Finlandia (Φ = 60, λ = 25)

pada Januari 1995. Nilai bukan nol menunjukan arti sementara yang dapat dilihat pada

gambar ini

Pasang surut juga memiliki konsekuensi lainnya. Karena Bumi berputar lebih cepat dari

Bulan mengorbit Bumi, tonjolan pasang surut tidak terletak pada garis Bulan-Bumi namun

sedikit ke depan (ke arah rotasi bumi), lihat gambar di bawah.

Karena adanya tarikan, rotasi bumi melambat sekitar 1-2 ms per abad. Alasan yang sama

telah menyebabkan periode Bulan rotasi melambat untuk periode orbit dan Bulan

menghadapi sisi yang sama kearah bumi. Tonjolan sejajar menarik Bulan ke depan.

Percepatan menyebabkan peningkatan sumbu semimayor Bulan, sekitar 3 cm per tahun.

7.4 Gerhana dan Okultasi

Gerhana adalah peristiwa di mana suatu yang bagian melewati bayangan bagian lain.

Gerhana paling sering diamati adalah gerhana bulan dan gerhana satelit besar Jupiter. Sebuah

okultasi terjadi ketika bagian yang semu berjalan di depan objek lain; contoh khas adalah

okultasi bintang yang disebabkan oleh Bulan. Umumnya, okultasi dapat dilihat hanya sempit;

gerhana terlihat di mana pun berada di atas langit.

Matahari dan bulan gerhana adalah peristiwa paling spektakuler di langit. Sebuah gerhana

matahari terjadi saat Bulan berada di antara Bumi dan Matahari (Gbr. 7.6). (Menurut definisi,

gerhana matahari bukan gerhana tetapi okultasi) Jika seluruh bagian Matahari berada di

belakang Bulan, gerhana total (Gambar 7.7); jika tidak, itu adalah parsial. Jika Bulan dekat

puncaknya, diameter jelas dari Bulan lebih kecil dari Matahari, dan gerhana adalah annular.

Gambar. 7.6. (a) gerhana matahari total dapat dilihat hanya dalam sempit; luar zona totalitas gerhana

parsial. (b) Gerhana adalah annular jika Bulan berada pada puncak dari mana bayangan Bulan tidak

mencapai Bumi. (c) gerhana bulan terlihat di mana-mana di mana Bulan berada di atas langit

Gambar. 7.7. Total gerhana Matahari terjadi pada tahun 1990 di

Finlandia. (Foto Matti Martikainen)

Sebuah gerhana bulan total jika Bulan sepenuhnya dalam bayangan umbra Bumi; jika

gerhana parsial. Sebuah gerhana parsial adalah sulit untuk melihat dengan mata karena

besarnya bulan tetap hampir tidak berubah. Selama fase total Bulan berwarna merah tua

karena beberapa warna merah dibiaskan melalui atmosfer bumi.

Jika bidang orbit Bulan bertepatan dengan bidang ekliptika, satu matahari dan satu

gerhana bulan akan terjadi setiap bulan sinodis. Namun, dengan kemiringan sekitar 5; Oleh

karena itu, pada bulan purnama, Bulan harus dekat dengan node agar gerhana dapat terjadi.

Jarak sudut Bulan dari node harus lebih kecil dari 4.6 untuk gerhana bulan total, dan 10.3

untuk gerhana matahari total.

Dua sampai tujuh gerhana terjadi setiap tahun. Biasanya gerhana berlangsung dalam satu

set 1-3 gerhana, dipisahkan oleh selang 173 hari. Dalam satu set hanya ada satu gerhana

matahari atau suksesi matahari, bulan dan gerhana matahari lainnya. Dalam satu tahun,

gerhana miliki 2 atau 3 set sehingga dapat berlangsung gerhana matahari.

Matahari (naik atau turun) node dari orbit bulan berada di arah yang sama setiap 346,62

hari. Sembilan belas periode tersebut (= 6585,78 hari = 18 tahun 11 hari) sangat dekat dengan

panjang 223 bulan sinodis. Ini berarti bahwa konfigurasi matahari- bulan dan gerhana diulang

dalam urutan yang sama setelah periode ini. Periode Saros ini sudah dikenal orang Babilonia

kuno.

Selama gerhana matahari bayangan Bulan di permukaan bumi selalu kurang dari 270 km

lebarnya. Bayangan bergerak setidaknya 34 km / menit; sehingga maksimum durasi gerhana

adalah 7 ½ menit. Durasi maksimum gerhana bulan adalah 3,8 jam, dan durasi fase total

selalu lebih pendek dari 1,7 jam.

Pengamatan dari okultasi bintang yang disebabkan oleh bulan sebelumnya menjabat

sebagai metode yang akurat untuk menentukan orbit lunar. Karena Bulan tidak memiliki

atmosfer, bintang menghilang tiba-tiba dalam waktu kurang dari 1/50 s. Jika fotometer cepat

digunakan untuk merekam persitiwa tersebut, maka pola difraksi khas dapat dilihat. Bentuk

difraksi berbeda untuk bintang biner. Dalam dekade pertama astronomi radio okultasi dari

beberapa sumber radio yang digunakan untuk menentukan posisi yang tepat.

Bulan bergerak ke arah timur, dan gerhana bintang pada tepi gelap Bulan selama kuartal

pertama. Oleh karena lebih mudah untuk mengamati, dan foto pengukuran metrik yang

mungkin; pada saat yang sama itu jauh lebih sulit untuk mengamati penampilan obyek. Ada

beberapa bintang terang dan planet di sisi zona lebar 11 mana bergerak Bulan, tetapi okultasi

dari objek terang dengan mata telanjang cukup langka.

Okultasi juga disebabkan oleh planet-planet dan asteroid. Prediksi yang akurat yang rumit

karena peristiwa seperti itu hanya terlihat di daerah yang sangat sempit. Cincin Uranian

ditemukan selama okultasi pada tahun 1977, dan bentuk dari beberapa asteroid telah

dipelajari selama beberapa peristiwa yang terjadi, waktunya tepat oleh beberapa pengamat

terletak di sepanjang daerah yang diprediksi.

Sebuah lintasan dimana Merkurius atau Venus bergerak melintasi Matahari dilihat dari

Bumi. Sebuah lintasan dapat terjadi hanya ketika planet dekat dengan simpul orbitnya pada

saat bersamaan. Lintasan Merkurius terjadi sekitar 13 kali per abad; Lintasan Venus hanya

dua kali. Lintasan berikutnya Mercury adalah: 9 Mei 2016; Nov 11, 2019; Nov 13, 2032 dan

7 Nov 2039. Lintasan berikutnya Venus adalah: Jun 6, 2012; 11 Desember 2117; 8 Desember

2125 dan 11 Juni, 2247. Dalam abad ke-18 dua Lintasan Venus (1761 dan 1769) yang

digunakan untuk menentukan nilai dari unit astronomi.

7.5 Struktur dan Permukaan Planet

Sejak tahun 1960 telah banyak yang menggunakan pesawat ruang angkasa, baik selama

mengorbit bumi, atau langsung mendarat di permukaan. Hal ini memberikan keuntungan

besar dibandingkan dengan pengamatan astronomi lainnya. Kita bahkan mungkin berbicara

tentang revolusi: tata surya telah berpaling dari benda-benda astronomi yang geofisika.

Banyak metode tradisional digunakan dalam berbagai cabang geofisika sekarang dapat

diterapkan untuk studi planet.

Bentuk dan penyimpangan dari gravitasi lapangan yang dihasilkan oleh planet ulang yaitu

bentuknya, struktur internal dan distribusi massa. Juga permukaan memberikan indikasi

tertentu pada struktur internal dan proses.

Gangguan di orbit dari satelit atau lainnya dapat digunakan dalam mempelajari struktur

internal planet. Setiap penyimpangan dari simetri bola terlihat di eksternal gravitasi lapangan.

IAU planet didefinisikan bahwa semua planet dalam kesetimbangan hidrostatik. Gravitasi

pusat akan menarik material ke dalam, tapi pusat menahan tarikan jika kekuatan material

lebih besar dari tekanan yang diberikan oleh lapisan atasnya. Jika diameter lebih besar dari

km sekitar 800-1000, gravitasi mampu membentuk pusat yang berbatu dalam bentuk bola.

Tubuh lebih kecil dari ini memiliki bentuk yang tidak beraturan. Di sisi lain, misalnya es

bulan Saturnus yang bulat karena es lebih mudah cacat dari batu.

Kesetimbangan hidrostatik berarti bahwa permukaan sistem hampir sama dengan

potensial gravitasi. Hal ini misalnya di bumi, di mana permukaan laut sangat erat mengikuti

ekipotensial disebut geoid. Karena kekuatan internal batuan, benua dapat menyimpang dari

permukaan geoid dengan beberapa kilometer tapi dibandingkan dengan diameter bumi

topografi permukaan diabaikan.

Sebuah planet berputar selalu mengalami tekanan. Jumlahnya tergantung pada tingkat

rotasi dan kekuatan material; setetes cairan lebih mudah cacat dari batu. Bentuk tubuh

berputar dalam kesetimbangan hidrostatik dapat diturunkan dari persamaan gerak. Jika

tingkat rotasi adalah moderat, bentuk keseimbangan tubuh cair adalah ellipsoid revolusi.

Sumbu terpendek adalah sumbu rotasi.

Jika Re dan Rp berturur- turut adalah jari-jari khatulistiwa dan kutub, bentuk planet dapat

dinyatakan sebagai :

tekanan dinamis, dilambangkan dengan f didefinisikan sebagai :

(7.9)

Karena Re> Rp, tekanan f selalu positif.

Planet-planet raksasa dekat dengan keseimbangan hidrostatik, dan bentuknya ditentukan

oleh rotasi. Periode rotasi Saturnus hanya 10,5 jam, dan tekanan dinamisnya adalah 1/10 yang

mudah terlihat.

Asteroid dan benda kecil lainnya tidak mengalami tekanan oleh rotasi. Namun, ada batas

atas untuk tingkat rotasi asteroid sebelum istirahat terpisah karena gaya sentrifugal. Jika kita

menganggap bahwa tubuh diselenggarakan bersama-sama hanya dengan gravitasi, kita bisa

mendekati maksimum tingkat rotasi dengan menetapkan gaya sentrifugal sama dengan gaya

gravitasi :

(7.10)

di mana m adalah massa di permukaan pada jarak R dari pusat. Mengganti periode rotasi

P,

Kita dapatkan :

Atau

(7.11)

Jika kita mensubstitusikan nilai dari yaitu 2700 kgm-3, maka kita dapatkan periodxe

rotasi minimum P 2 jam.

Struktur dari planet bumi (Gambar 7.8) dapat juga dipelajari dengan gelombang gempa

bumi. Gelombang hasil gempa bumi adalah pembelokkan di sekitar planet seperti batas

antara dua buah lapisan. Gelombang ini merupakan gelombang transversal atau longitudinal.

Keduanya dapat menyebarkan bahan yang padat seperti batu. Bagaimanapun hanya

gelombang longitudinal yang dapat menembus cairan. Dimana menentukan apakah bagian

dari bahan interior dalam keadaan cair dan dimana batas-batas lapisan dengan mempelajari

rekaman seismometer ditempatkan pada permukaan planet. Tentu Bumi adalah bagian yang

paling terkenal, tetapi gempa di Bulan, Venus, dan Mars juga telah diamati.

Gambar. 7.8. Struktur internal dan ukuran relatif dari planet terestrial. Persentase tersebut menunjukkan

volume inti relatif terhadap total volume planet ini. Dalam kasus di Bumi, persentase mencakup baik luar dan

inti dalam

Planet-planet terestrial memiliki inti besi-nikel. Merkurius memiliki inti yang relatif

terbesar; sedangkan Mars terkecil. Inti dari bumi dapat dibagi menjadi inti dalam dan inti

luar. Inti luar (2900-5150 km) adalah cairan tetapi inti dalam (dari 5150 km ke pusat) solid.

Sekitar inti Fe-Ni adalah mantel, terdiri dari silikat (senyawa silikon). Kepadatan lapisan

paling luar sekitar 3000 kg m-3. Kepadatan rata-rata planet terestrial adalah 3500-5500 kg m-3.

Struktur internal planet-planet raksasa (Gambar. 7.9) tidak dapat diamati dengan

gelombang seismik sejak planet tidak memiliki permukaan padat. Alternatif dipakai untuk

mempelajari bentuk gravitasi dengan mengamati orbit pesawat ruang angkasa ketika

melewati (atau orbit) planet. Ini akan memberikan beberapa informasi tentang struktur

internal, tetapi rincian tergantung pada model matematika dan fisik yang digunakan untuk

interpretasi.

Gambar. 7.9. Struktur internal dan ukuran relatif dari ets perencana raksasa. Perbedaan ukuran dan jarak dari

Matahari menyebabkan perbedaan komposisi kimia dan struk- tur internal. Karena ukuran yang lebih kecil,

Uranus dan Neptunus tidak memiliki lapisan hidrogen metalik. Bumi ditampilkan dalam skala

Kepadatan rata-rata planet raksasa cukup rendah; kepadatan Saturnus, misalnya, hanya

700 kg m-3. (Jika Saturnus diletakkan di bak raksasa, ia akan terapung di atas air) Sebagian

besar volume sebuah planet raksasa adalah campuran dari hidrogen dan helium. Di bagian

tengah, ada kemungkinan inti silikat, yang merupakan beberapa massa Bumi. Inti ini

dikelilingi oleh lapisan hidrogen metalik. Karena tekanan yang ekstrim, hidrogen tidak dalam

bentuk molekul H2 normal, namun dipisahkan menjadi atom. Dalam keadaan ini, hidrogen

listrik. Medan magnetik planet raksasa dapat berasal dari lapisan hidrogen metalik.

Lebih dekat ke permukaan, tekanannya lebih rendah dan hidrogen dalam bentuk molekul.

Ketebalan relatif dari lapisan logam dan molekul hidrogen bervariasi dari planet ke planet.

Uranus dan Neptunus mungkin tidak memiliki lapisan hidrogen metalik karena tekanan

internal mereka yakni terlalu rendah untuk disosiasi hidrogen. Sebaliknya, lapisan "es"

mengelilingi inti. Ini adalah lapisan campuran air-dominan air, metana dan amonia. Di bawah

tekanan tinggi dan suhu campuran sebagian dilarutkan ke dalam komponen dan lebih seperti

garam cair dan juga elektrik konduktif seperti hidrogen metalik.

Sebagian besar tersusun atas gas, dengan beberapa ratus kilometer tebalnya. Awan di atas

atmosfer membentuk permukaan planet raksasa.

Suhu interior planet yang sangat lebih besar dari suhu permukaan. Misalnya, suhu di inti

bumi adalah sekitar 4500-5000 K, dan dalam inti Jupiter sekitar 30.000 K.

Bagian dari panas yang merupakan hubungan dari energi potensial merupakan kontraksi

gravitasi selama pembentukan planet. Peluruhan isotop radioaktif juga melepaskan panas.

Setelah pembentukan planet, terjadi meteorit penembakan yang merupakan sumber penting

panas. Bersama dengan panas dari isotop radioaktif yang berumur pendek ini menyebabkan

mencairnya planet terestrial. Planet-planet dibedakan: planet homogen yang awalnya relatif

kemudian dipisahkan menjadi lapisan komposisi kimia yang berbeda. Unsur-unsur terberat

tenggelam ke pusat sehingga membentuk inti Fe-Ni.

Bahan dari planet raksasa dibedakan juga. Di Saturnus diferensiasi masih dapat terjadi.

Saturnus memancarkan sekitar 2,8 kali panas dari Matahari, lebih dari planet lain. Panas ini

yang diduga berasal dari pemisahan hidrogen dan helium, dimana helium yang lebih berat

secara bertahap tenggelam ke pusat planet.

Permukaan planet dimodifikasi oleh beberapa proses geologi. Ini termasuk pergeseran

benua, vulkanisme, dampak meteorit dan iklim. Bumi adalah contoh dari sebuah bagian yang

permukaannya telah diperbaharui selama berabad- abad yang lalu. Usia permukaan

tergantung pada proses yang berarti sejarah evolusi geologi planet.( Gambar. 7.10,7.11, 7.12).

Gambar. 7.10. Usia dari permukaan Merkurius, Bumi, Bulan dan Mars. Kurva tersebut merupakan sebagian

kecil dari permukaan yang ada pada waktu tertentu. Sebagian besar permukaan Bulan, Merkurius dan Mars

yang berusia lebih dari 3500 juta tahun, sedangkan permukaan bumi sebagian besar lebih muda dari

200 juta tahun

Gambar. 7.11. Contoh lapisan. Dua bulu vulkanik di bulan Jupiter Io diamati oleh Galileo melalui pesawat luar

angkasa pada tahun 1997. Salah satu membanggakan ditangkap pada tungkai terang atau tepi bulan (inset di

kanan atas), adanya ledakan atas kaldera bernama Pillan Patera. Dimana 140 kilometer tingginya, kemudian

terlihat di dekat terminator, disebut Prometheus. Bayangan 75 km di udara dapat dilihat cenderung ke kanan

dari letusan. (NASA / JPL)

Gambar. 7.12. Jumlah kawah meteorit merupakan indikator dari dari usia permukaan dan bentuk kawah

memberikan informasi tentang kekuatan material. Baris atas menunjukkan Mercury (kiri) dan Bulan, dan baris

kedua, Jovian bulan Europa (kiri), Ganymede (tengah) dan perhitungannya listo. Gambar-gambar dari bulan

Jovian diambil oleh pengorbit Galileo dengan resolusi 150 meter / pixel. Europa memiliki hanya beberapa

kawah, ada daerah dari berbagai usia di Ganymede permukaan dan permukaan Callisto adalah yang tertua

Perhatikan alur dan punggung yang menunjukkan proses geologi yang berbeda. Di bagian bawah ada dua bulu

vulkanik di bulan Jupiter Io diamati oleh Galileo melalui pesawat ruang angkasa pada tahun 1997. Salah satu

membanggakan ditangkap pada tungkai terang atau tepi bulan (inset di kanan atas), adanya ledakan atas

kaldera bernama Pillan Patera. Dimana 140 kilometer tingginya, kemudian terlihat di dekat terminator,

disebut Prometheus. Bayangan 75 km di udara dapat dilihat cenderung ke kanan letusan.

(NASA / JPL dan DLR)

Pergeseran benua menimbulkan, misalnya, pembentukan gunung. Bumi adalah satu-

satunya planet di mana lempeng tektonik aktif saat ini. Di planet terestrial lain proses ini telah

berhenti lama atau tidak pernah terjadi.

Vulkanisme merupakan faktor minor di Bumi, namun permukaan Jovian bulan Io berubah

dengan cepat karena letusan gunung berapi kekerasan (Gbr. 7.11). Gunung berapi telah

diamati di Mars dan Venus, tetapi tidak di Bulan.

Kawah bulan yang merupakan kawah meteorit, umumnya hampir setiap bagian adalah

permukaan yang padat. Meteorit membom planet terus-menerus, tetapi telah berkurang sejak

awal tata surya. Jumlah kawah meteroit dari usia permukaan (Gbr. 7.12).

Jovian bulan Callisto adalah contoh dari permukaan kuno yang tidak sepenuhnya aktif.

Kurangnya kawah kecil menunjukkan beberapa proses pelapisan dan mengurangi fitur

permukaan kecil. Bumi adalah contoh yang baik dimana permukaannya dilindungi dan

menghancurkan jejak yang berdampak. Semua meteorit kecil yang dibakar menjadi abu di

atmosfer (satu hanya perlu perhatikan jumlah bintang jatuh), dan beberapa badan yang lebih

besar memantul kembali ke luar angkasa. Jejak di permukaan dihancurkan sangat cepat oleh

erosi dalam waktu kurang dari beberapa juta tahun. Venus merupakan kasus yang lebih

ekstrim di mana semua kawah kecil yang hilang karena pelindungnya tebal.

Iklim memiliki pengaruh terbesar pada Bumi dan Venus. Kedua planet ini memiliki

atmosfer tebal. Di Mars, badai debu yang kuat merusak pemandangan, juga sering menutupi

planet dengan awan debu kekuningan.

7.

6

Atmosfer dan Magnetosfer

Tidak termasuk Mercury, semua planet utama memiliki atmosfer. Komposisi, ketebalan,

kepadatan dan struktur atmosfer bervariasi dari planet ke planet, tetapi beberapa fitur umum

dapat ditemukan (lihat, misalnya, Gambar. 7.13, 7.14).

Gambar. 7.13. (a) Suhu sebagai fungsi dari ketinggian di bidang atmosfer Venus, Bumi, dan Mars. (b) Suhu

dari atmosfer Jupiter dan Saturnus. Nol adalah subisidi menjadi titik di mana tekanan 100 mbar. Nilainya

sepanjang kurva tekanan dalam milibar

Gambar. 7.14. Gas yang paling berlimpah di atmosfer Venus, Bumi, dan Mars. Jumlah di bagian bawah setiap

lingkaran menunjukkan tekanan permukaan di ATM

Mari kita terlebih dahulu mempelajari hubungan T temperatur, tekanan P, dan kepadatan

ρ pada ketinggian h. Mari kita mempertimbangkan silinder dengan panjang dh. Perubahan

Tekanan dP dari ketinggian h h + dh sebanding dengan massa gas dalam silinder:

(7.12)

di mana g adalah percepatan gravitasi. Persamaan (7.12) adalah persamaan

kesetimbangan hidrostatik.

Sebagai pendekatan pertama, kita dapat mengasumsikan bahwa g tidak tergantung pada

ketinggian. Dalam kasus Bumi, kesalahan hanya sekitar 3% jika g dianggap konstan dari

permukaan hingga ketinggian 100 km.

Persamaan keadaan gas ideal :

(7.13)

dengan besar tekanan P :

(7.14)

di mana N adalah jumlah atom atau molekul, k adalah konstanta Boltzmann, μ adalah

massa satu atom atau molekul dan

(7.15)

Dengan menggunakan persamaan kesetimbangan hidrostatik (7.12) dan persamaan

keadaan (7.14), kita memperoleh :

Integrasi menghasilkan P sebagai fungsi dari ketinggian :

(7.16)

Variabel H, yang memiliki dimensi panjang, disebut ketinggian skala :

(7.17)

Ketinggian skala mendefinisikan ketinggian di mana tekanan telah menurun dengan

faktor e. H adalah fungsi dari ketinggian, tapi di sini kita bisa mengasumsikan bahwa itu

adalah konstan. Dengan pendekatan ini, kita memperoleh :

atau, dengan menggunakan pers (7.14) :

(7.18)

Ketinggian skala merupakan parameter penting dalam banyak formula yang

menggambarkan struktur atmosfer (Tabel 7.1). Sebagai contoh, jika perubahan tekanan atau

kepadatan dikenal sebagai fungsi tinggi, berat molekul rata-rata atmosfer dapat dihitung.

Ketinggian skala atmosfer Jovian itu disepakati di tahun 1952 ketika Jupiter mengalami

gerhana bintang. Dengan pengamatan ini, ketinggian skala dihitung menjadi 8 km, dan rata-

rata berat molekul 3-5 amu (satuan massa atom, 1/12 dari massa 12 C). Dengan demikian

komponen-komponen utama adalah hidrogen dan helium, hasil ini kemudian ditetapkan oleh

data dari pesawat ruang angkasa.

Tabel 7.1. Ketinggian skala beberapa gas di atmosfer

Venus, Bumi, dan Mars

Gas Berat

Molekular

Bumi

H[km]

Venus

H[km]

Mars

H[km]

H2 2 120 360 290

O2 32 7 23 18

H2O 18 13 40 32

CO2 44 5 16 13

N2 28 8 26 20

Suhu [K] 275 750 260

Percepatan

Gravitasi [m/s2]

9.81 8.61 3.77

Dalam pengamatan terestrial, data inframerah dibatasi oleh uap air dan karbon dioksida.

Ketinggian skala CO2 adalah 5 km, yang berarti bahwa tekanan parsial sudah dibagi dua pada

ketinggian 3,5 km. Dengan demikian pengamatan inframerah dapat dibuat di atas gunung

yang tinggi (seperti Mauna Kea di Hawaii). Ketinggian skala uap air adalah 13 km, tetapi

kelembaban relatif dan karenanya kadar air yang sebenarnya sangat besar dan tergantung

waktu.

Ketinggian skala dan suhu yang terlingkup mendefinisikan keabadian atmosfer. Jika

kecepatan molekul lebih besar dari kecepatan maka molekul akan melarikan diri ke luar

angkasa. Seluruhnya bisa hilang dalam waktu yang relatif singkat.

Menurut teori gas kinetik, arti dari kecepatan v molekul tergantung pada Tk suhu kinetik

gas dan m massa molekul :

Jika massa planet adalah M dan yang jari-jari R, kecepatannya adalah :

Bahkan jika kecepatan rata-rata lebih kecil dari kecepatannya, maka atmosfer dapat

menguap ke angkasa jika cukup waktu, karena beberapa molekul akan selalu memiliki

kecepatan melebihi ve. Dengan asumsi kecepatan distribusi, seseorang dapat menghitung

probabilitas untuk v > ve. Oleh karena itu adalah mungkin untuk memperkirakan sebagian

kecil dari atmosfer yang akan hilang, katakanlah, 109 tahun. Sebagai aturan praktis, dapat

dikatakan bahwa setidaknya setengah dari atmosfer akan tetap lebih dari 1000 juta tahun jika

kecepatan v < 0.2 ve.

Kemungkinan bahwa molekul dekat dengan permukaan akan melarikan diri adalah sangat

kecil. Jalan rata-rata bebas dari molekul sangat kecil ketika kepadatan gas tinggi (Gbr. 7.15).

Dengan demikian molekul melarikan diri paling mungkin berangkat dari lapisan paling atas.

Lapisan kritis didefinisikan sebagai lapisan tinggi dari molekul, bergerak ke atas, memiliki

probabilitas 1 / e memukul molekul lain. Bagian dari atmosfer di atas lapisan kritis disebut

eksosfer. Eksosfer Bumi dimulai pada ketinggian 500 km, di mana suhu kinetik gas adalah

1500-2000 K dan tekanan lebih rendah dari pada ruang hampa terestrial.

Gambar. 7.15. Dekat dengan permukaan, jalan bebas rata-rata molekul lebih kecil dari yang lebih tinggi di

atmosfer di mana densitas gas lebih kecil. Molekul-molekul yang melarikan diri berasal lapisan yang dekat

dengan lapisan kritis

Magnetosfer adalah "batas luar" dari sebuah planet. Ukuran dan bentuk tergantung pada

kekuatan medan magnet planet dan angin matahari. Angin surya adalah fluks partikel

bermuatan, sebagian besar elektron dan proton, keluar dari Matahari. Kecepatan angin pada

jarak Bumi adalah sekitar 400 km / s dan kepadatan 10 partikel / cm3 namun kedua nilai dapat

berubah tergantung pada aktivitasnya.

Pada bagian surya terdapat goncangan busur (Gambar. 7.16) , biasanya pada jarak

beberapa puluh jari-jari planet (Tabel 7.2). Pada goncangan busur, partikel angin matahari

pertama menghantam magnetosfer. Magnetosfer dibatasi oleh magnetopause itu, diratakan di

sisi dan diperluas ke ekor panjang di sisi berlawanan. Partikel bermuatan dalam

magnetopause yang ditangkap oleh magnet lapangan dan beberapa partikel dipercepat dengan

kecepatan yang besar. Jika kecepatan menurut teori gas kinetik, maka kecepatan ini bahkan

sama dengan jutaan kelvin. Akan tetapi, dengan adanya kepadatan maka energi total sangat

kecil "Terpanas" ditemukan di sekitar Jupiter dan Saturnus.

Gambar. 7.16. Struktur magnetosfer bumi. (A. Nurmi / Tiede 2000)

Tabel 7.2. Medan Magnet Planet

1 di khatulistiwa (1 gauss sama 10-4 T);2 ⇑ sama dengan Bumi, ⇓ berlawanan;3 sudut antara sumbu magnetik dan rotasi;4 rata-rata jarak magnetopause ke arah Matahari pada jari-jari planet

Wilayah yang berisi partikel-partikel yang terjebak merupakan sabuk radiasi di sekitar

Bumi, diberi nama sabuk van Allen (Gambar. 7.17). Zona radiasi ini ditemukan oleh satelit

AS pertama, Explorer 1, pada tahun 1958.

Gambar. 7.17. Sebuah cahaya dari plasma panas terperangkap di dalam magnetosfer bumi. Foto itu diambil

oleh Imager NASA untuk magnetopause ke Aurora global Exploration (IMAGE) pesawat ruang angkasa pada

tanggal 11 Agustus 2000 di 18:00 UT. Matahari berada di luar daerah gambar ke sudut kanan atas. (NASA dan

tim sains IMAGE)

Jumlah partikel bermuatan meningkat setelah semburan matahari yang kuat. Beberapa

partikel mengalami "kebocoran" atmosfer di dalam aurora. Efek serupa juga telah terdeteksi

di Jupiter, Saturnus dan Uranus.

Medan magnetik surya muncul dari gerakan turbulen dari materi elektrik konduktif.

Energi membawa konveksi di lapisan yang berasal dari fusi nuklir di inti. Ini tidak bisa

menjelaskan magnet planet. Baik dapat dengan remanen primordial medan magnetik

menjelaskannya karena suhu akhir antar planet jauh di atas titik Curie (sekitar 850 K untuk

magnetik). Jika suhu di atas titik Curie, bahan ferromagnetic akan kehilangan magnet

remanen mereka.

Dinamo planet menghasilkan medan magnet mengharuskan planet berputar dan memiliki

lapisan konveksi bahan elektrik konduktif. Planet terestrial memiliki inti Fe-Ni cair, atau

lapisan cair dalam inti, Jupiter dan Saturnus memiliki lapisan hidrogen metalik cair dan

Uranus dan Neptunus memiliki campuran air, amonia dan metana. Dalam semua kasus

mendatang gradien suhu antara bagian bawah dan atas lapisan cukup besar untuk

menyebabkan konveksi.

Kuat medan magnet bervariasi dari planet ke planet. Hal ini dapat ditandai dengan

momen magnetik dipole. Momen magnetik Jupiter adalah sekitar 100 juta kali dari raksa.

Momen magnetik bumi adalah sekitar 7,9 × 1025 cm3 gauss yang dapat dibandingkan dengan

medan elektromagnetik yang kuat dicapai dalam laboratorium sekitar 100.000 gauss cm3.

Menginduksi seperti medan yang kuat membutuhkan arus yang dari urutan 109 Ampere.

Ketika dibagi dengan kubus dari jari-jari planet, maka didapatkan perkiraan kuat medan di

khatulistiwa.

Keselarasan dari medan magnetik sehubungan dengan sumbu rotasi planet berbeda dari

planet ke planet (Gbr. 7.18). Saturnus memiliki medan magnetik dekat dengan kasus ideal di

mana sumbu rotasi dan sumbu magnetik bertepatan. Juga Bumi dan Jupiter menunjukkan titik

yang cukup baik dipol medan dengan kemiringan sekitar 10. Namun,

Uranus dan Neptunus keduanya mengimbangi pusat planet dan miring sekitar 50 dari rotasi

sumbu. Ini mungkin menunjukkan mekanisme yang berbeda untuk dinamo.

Gambar. 7.18. Medan magnet planet

Medan magnet Merkurius dan Bumi memiliki sebuah polaritas yang berlawanan dari

medan planet lain. Hal ini diketahui bahwa polaritas medan magnet bumi telah terbalik

beberapa kali selama skala waktu geologi, sebelumnya sekitar 750.000 tahun yang lalu. Ada

beberapa indikasi bahwa pembalikan polaritas adalah dimulai sekarang karena kekuatan

medan menurun sekitar satu persen per dekade, kutub magnet bergerak lebih cepat dan

asimetri medan meningkat. Seluruh proses akan memakan waktu beberapa ribu tahun di

mana permukaan bumi lebih terbuka untuk sinar kosmik.

Galileo misi juga mengungkapkan bahwa Jovian bulan Ganymede memiliki medan

magnet. Medan lemah dan terlalu kecil untuk memiliki partikel magnetosfer atau

terperangkap di sekitar bulan. Callisto, yang merupakan ukuran yang sama, tidak

menunjukkan magnetosfer apapun. Begitu juga bulan memiliki medan magnet global.

7.

7

Albedo

Planet-planet dan semua benda lain dari sistem surya hanya mencerminkan radiasi

Matahari (kita dapat mengabaikan radiasi gelombang panas dan radio dan berkonsentrasi

terutama pada panjang gelombang visual). Kecerahan sistem tergantung pada jarak dari

Matahari dan Bumi, dan pada Albedo dari permukaannya. Albedo mendefinisikan

kemampuan sistem untuk mencerminkan cahaya.

Jika luminositas Matahari adalah L, fluks kepadatan di r jarak (Gbr. 7.19)

Gambar. 7.19. Simbol yang digunakan dalam formula fotometrik

(7.19)

Jika jari-jari planet ini R, daerah penampang adalah πR2, dan total fluks pada permukaan

sebuah planet adalah :

(7.20)

Hanya sebagian dari insiden fluks yang dipantulkan kembali. Bagian lainnya akan diserap

dan diubah menjadi panas yang kemudian dipancarkan sebagai emisi termal dari planet ini.

Albedo Obligasi A (Albedo bola) merupakan rasio dari fluks yang muncul dari peritiwa

perubahan fluks (0≤ A ≤1). Pantulan perubahan fluks akibat planet tersebut :

Planet ini diamati pada Δ. Jika radiasi akan terpantulkan secara isotropic, kepadatan fluks

yang diamati akan menjadi :

Pada kenyataannya, bagaimanapun, peristiwa radiasi akan dipantulkan secara anisotropic.

Jika kita mengasumsikan bahwa objek yang dipantulkan adalah radiasi bola homogeny,

dimana penyebaran dari pemantulan radiasi bergantung pada sudut fase α saja. Dengan

demikian kita dapat menggambarkan kepadatan fluks yang diamati pada Δ jarak sebagai

berikut :

Fungsi Φ memberikan ketergantungan sudut fase disebut fungsi fase. Hal ini

dinormalisasi sehingga Φ(α = 0◦) = 1.

Karena semua radiasi terpantul dari planet ini ditemukan di suatu tempat di permukaan

bola, maka kita akan mendapatkan :

Atau

Di mana integrasi diperpanjang sepanjang permukaan lingkup radius Δ. Unsur permukaan

bola tersebut adalah dS = Δ2dα sin α dφ, dan kita mendapatkan :

Normalisasi dari konstanta C adalah

Kuantitasnya :

Persamaan diatas merupakan fase integral. Dalam fase ini, konstanta C berupa :

Ingat bahwa Lout = ALin, persamaan (7.23) dapat ditulis sebagai berikut :

Faktor pertama adalah intrinsik untuk setiap objek, yang kedua memberikan

ketergantungan sudut fase, ketiga jarak ketergantungan dan, kekuatan radiasi insiden

keempat. Faktor pertama sering dilambangkan dengan :

Jika kita mengsubstitusikan nilai konstanta C (7.29), maka hal ini dapat memecahkan

persamaan Albedo Bond, dan kita akan mendapat :

Disini nilai p = πΓ disebut albedo geometris dan q adalah adalah fase terpisahkan yang

telah dijelaskan sebelumnya. jumlah ini berhubungan dengan

Albedo geometris tampaknya telah muncul sebagai faktor sembarang tanpa penjelasan

fisika yang jelas. Kita sekarang akan mencoba untuk menjelaskan kuantitas ini menggunakan

Lambertian sebuah permukaan. Permukaan Lambertian yang didefinisikan sebagai putih

mutlak, permukaan yang tersebar yang memantulkan semua radiasi secara penuh. Albedo

Obligasi adalah A = 1. Selain itu, permukaannya yang bercahaya tersebut akan sama dari

segala arah pandang, yang berarti bahwa fungsi fase adalah

Pada kenyataannya, benda yang putih mutlak tersebut tidak sepenuhnya ada tetapi ada

beberapa material yang berperilaku mirip seperti permukaan lambertin tersebut. Sebuah

dinding dengan tikar putih bisa menjadi contoh yang cukup bagus; meskipun benda ini tidak

sepenuhnya memantulkan peristiwa cahaya, penyaluran dari peritiwa pemantulan cahaya

tersebut benar dan yang kecerahan tampak sama dari semua arah. Untuk permukaan

Lambertian konstanta C adalah

Dengan demikian Albedo geometris permukaan Lambertian adalah

Pada fase sudut nol Φ (α = 0) =1 dan tercermin fluks kepadatan adalah

Jika kita mengganti objek tersebut dengan permukaan Lambertian dari ukuran yang sama,

kita mendapatkan

Rasio berat jenis fluks tersebut adalah

Sekarang kami telah menemukan interpretasi fisik untuk p: Albedo geometris adalah rasio

berat jenis fluks di sudut fase α = 0◦ yang dipantulkan oleh planet dan permukaan

Lambertian dari penampang yang sama.

Albedo geometris tergantung pada factor pantulan dari permukaan serta pada fungsi fase

Φ juga. banyak pemantulan yang terjadi pada permukaan kasar yang sebagian besar

peristiwa radiasinya langsung berbalik arah. Dalam kasus seperti ini, geometrik albedo p

lebih besar dari pada kasus pemantulan isotropic. Pada beberapa permukaan p > 1, dan kasus

yang paling ekstrim, specular pantulan, p = ∞. geometris Albedo dari tata surya bervariasi

antara 0,03-1. Albedo geometris Bulan p = 0,12 dan nilai terbesar, p = 1.0, telah diukur untuk

bulan Saturnus Enceladus.

Ternyata p dapat diturunkan dari proses pengamatan, tapi albedo Obligasi A dapat

ditentukan hanya jika fase q terpisahkan juga dikenal. Yang akan dibahas di bagian

berikutnya.

7.8 Fotometri, Polarimetri, dan Spektroskopi

Setelah didefinisikan fungsi fase dan albedo sekarang saatnya untuk menurunkan rumus

untuk besaran planet. berat jenis dari cahaya yang dipantulkan tersebut adalah

Sekarang kita substitusikan peristiwa fluks

Dan konstanta factor yang terungkap dalam hubungannya dengan albedo geometri

Kemudian akan kita peroleh

Berat jenis fluks tata surya pada jarak a = 1 AU dari matahari adalah

Dan rasionya adalah

Jika besarnya matahari tampak pada jarak 1 AU adalah m0 dan magnitudo planet adalah m

maka akan didapatkan

Jika kita misalkan

Maka besarnya sebuah planet dapat ditunjukan sebagai

Hubungan pertama V (1, 0) hanya bergantung pada ukuran planet dan sifat

pemantulannya. Jadi itu adalah kuantitas intrinsik untuk planet ini yang disebut besarnya

mutlak (Tidak harus bingung dengan besarnya mutlak dalam astronomi bintang!). hubungan

kedua bergantung pada jarak dan yang ketiga yang bergantung pada sudut fase.

Jika sudut fase adalah nol, dan kami mengatur r = Δ = a, (7.43) menjadi lebih sederhana

yaitu m = V (1, 0). Besarnya mutlak dapat diartikan sebagai besarnya tubuh jika pada jarak 1

AU dari Bumi dan Matahari pada sudut fase α = 0◦ . Seperti yang akan dibahas, kemungkinan

fisika ini karena pengamat akan berada di tengah-tengah Matahari Jadi V (1, 0) tidak pernah

bisa diamati.

Istilah terakhir di (7.43) adalah yang paling bermasalah. Untuk banyak objek fungsi fase

ini tidak diketahui sangat baik. Ini berarti berdasarkan pengamatan, hanya satu yang dapat

dihitung

Yang besarnya mutlak pada fase α sudut. V (1, α), diplot sebagai fungsi dari sudut fase yang

disebut kurva fase (Gambar. 7.20).

Gambar. 7.20. Kurva fase dan polarisasi dari berbagai jenis asteroid. Karakteristik asteroid dibahas lebih rinci

dalam Sect. 7.14. (Dari Muinonen et al., Asteroid pho tometric and polarimetric phase effects, in Bottke, Binzel,

Cellino, Paolizhi (Eds.) Asteroids III, University of Arizona Press, Tucson.

Kurva fase ekstrapolasi untuk α = 0◦ memberikan V (1, 0). Dengan menggunakan (7.41) di α

= 0◦ , Albedo geometris bisa diselesaikan dalam hal nilai-nilai yang diamati:

Dimana m0 = m(α = 0◦). Seperti dapat dengan mudah dilihat, p dapat lebih besar daripada

satu, tetapi di dunia nyata, biasanya jauh di bawah itu. Nilai khas untuk p adalah 0,1 – 0,5.

Albedo Obligasi dapat ditentukan hanya jika fase Fungsi Φ dikenal. Planet superior (dan

badan-badan lainnya mengorbit di luar orbit Bumi) dapat diamati hanya dalam kisaran sudut

fase terbatas, dan karena itu Φ menjadi kurang dikenal. Situasi ini masih sedikit lebih baik

untuk planet inferior. Terutama dalam teks-teks populer Obligasi Albedo diberikan bukan p

(secara alami tanpa menyebutkan nama yang tepat!). Sebuah alasan yang baik untuk ini

adalah arti fisis terlebih dahulu, dan juga Fakta bahwa albedo Obligasi dinormalkan untuk [0,

1].

Oposisi Efek. Kecerahan sebuah atmosfer tubuh meningkat pesat saat sudut fase

mendekati nol. Ketika fase lebih besar atau sama dengan 10◦ maka Perubahan akan menjadi

lebih kecil. Cepat laju cahaya ini yang mendekati oposisi disebut efek oposisi.

Penjelasan lengkap masih dalam perdebatan . Sebuah penjelasan kualitatif (secara parsial)

menyatakan bahwa ketika mendekati oposisi maka tidak akan ada bayangan yang terlihat.

Ketika sudut fase meningkat, bayang-bayang menjadi terlihat dan tingkat kecerahan akan

menurun. Keadaan ini akan merusak efek oposisi.

Bentuk kurva fase tergantung pada geometri albedo. Kita mungkin bisa mengukur

geometris Albedo hanya jika kurva fase dikenal. Ini memerlukan setidaknya beberapa

pengamatan pada sudut fase yang berbeda. Paling kritis adalah rentang 0◦-10◦ . Sebuah fase

kurva yang dikenal bisa digunakan untuk menentukan diameter tubuh, e. g. ukuran asteroid.

Diameter jelas asteroid begitu kecil untuk pengamatan tanah berdasarkan satu pengamatan

yang telah menggunakan metode tidak langsung, seperti polarimetrik atau radiometrik

(Radiasi termal) pengamatan. Mulai dari 7,8 fotometri, polarimetri dan Spektroskopi tahun

1990-an, pencitraan yang dilakukan selama pesawat ruang angkasa fly-bys dan

dengan Teleskop Ruang Angkasa Hubble telah diberikan juga secara langsung ukuran

diameter dan bentuk asteroid.

Besar Asteroid. Ketika sudut fase lebih besar dari beberapa derajat, besarnya asteroid

berbanding lurus terhadap sudut fase. Terdahulu bagian linier ini diekstrapolasi untuk α = 0 ◦

untuk memperkirakan besarnya oposisi asteroid. Karena oposis yang dihasilkan dari efek

posisi besarnya oposisi yang sebenarnya bisa jauh lebih cerah.

Pada tahun 1985 IAU mengadopsi semi-empiris HG sistem yangmana besarnya asteroid

digambarkan oleh dua konstanta H dan G.Let

Fase sudut dapat diperkirakan dengan

Ketika sudut fase menyatakan nilai α=0 ° (7.47) menjadi

Konstanta H memiliki besar yang mutlak dan G menggambarkan bentuk kurva fase. Jika

G besar, kurva fase curam dan kecerahan menurun cepat begitu juga sudut fase. Untuk

lereng sangat lembut G bisa negatif. H dan G dapat ditentukan dengan setidaknya merupakan

kuadrat dari fase pengamatan.

Pengamatan polarimetrik. Cahaya terolarisasi dari yang berasal dari tata surya biasanya

akan mengalami peristiwa polarisasi. Jumlah dari polarisasi itu bergantung pada material

yang dipantulkan dan juga bergantung pada geometrinya : polarisasi adalah fungsi dari sudut

fase. Derajat polarisasi P dapat didefinisikan sebagai

di mana F ¿ adalah densitas fluks radiasi, tegak lurus untuk pesawat yang tetap , dan F ‖

adalah densitas fluks yang sejajar dengan pesawat. Dalam studi tata surya, polarisasi biasanya

menunjukkan definisi dari pesawat yang ditinjau dari bumi, Matahari, dan sebuah objek.

Menurut persamaan 7.49, P dapat menjadi positif atau negatif; pada saat manakah polaisasi

tersebut disebut "positif" dan "negatif"?

Derajat polarisasi sebagai fungsi dari fase sudut bergantung pada struktur permukaan dan

atmosfernya. Derajat polarisasi cahaya pantul yang berasal dari atmosfer sebuah permukaan

bernilai positif saat sudut fase 20 . kurang dari itu maka polarisasi akan bernilai negatif.

Ketika cahaya dipantulkan oleh suatu atmosfer, tingkat polarisasi sebagai fungsi dari sudut

fase akan menjadi lebih rumit. Dengan menggabungkan beberapa pengamatan dengan teori

berdasarkan pada teori transfer radiasi, seseorang dapat maka dapat diperhitungkan model

dari atmosfer tersebut. Sebagai contoh, komposisi atmosfer Venus dapat dipelajari sebelum

satelit dikirim ke planet tersebut.

Gambar 7.21 spektra dari bulan dan planet raksasa. Penyerapan berkas yang kuat dapat dilihat oleh

spectra dari Uranus dan Neptunus. (Lowell Observatory Bulletin 42 (1909))

Planetary Spektroskopi. Fotometri dan polarimetrik pengamatan dibahas yang telah di

atas adalah monokromatik. Namun, penyelidikan yang diperoleh tentang atmosfer venus

tersebut juga merupakan informasi spektral. Broadband UBV fotometri atau polarimetri

adalah contoh paling sederhana dari spektrofotometri (spectropolarimetry). Istilah

spektrofotometri biasanya berarti bahwa pengamatan dilakukan dengan beberapa filter dari

penyerapan terbatas. Secara alami, sistemi tata surya juga ditinjau sebagai spektroskopi

klasik.

Spektrofotometri dan polarimetri memberikan informasi tentang panjang gelombang

diskrit saja. Dalam prakteknya, jumlah poin dari spektrum (atau jumlah filter yand ada)

sering terbatas pada 20 – 30. Ini berarti bahwa tidak ada rincian yang dapat dilihat pada

spektrum. Di sisi lain, untuk spektroskopi biasa, batasan besarannya memang kecil, meskipun

situasi berkembang cepat dengan detektor model baru, seperti kamera CCD.

Spektrum yang diamati adalah spektrum Matahari. Umumnya, kontribusi planet relatif

kecil, dan perbedaan – perbedaan ini dapat dilihat ketika spektrum matahari dikurangi.

Spektrum Uranian adalah contoh khas (Gbr. 7.21). Disitu ada berkas penyerapan yang kuat di

dekat inframerah. Pengukuran laboratorium menunjukkan bahwa hal ini disebabkan oleh

metana. Sebagian dari lampu merah juga diserap yang menyebabkan warna kehijauan pada

planet. Teknik-teknik umum pengamatan spektral akan dibahas dalam konteks spektroskopi

bintang di Chap. 8.

7.9 Radiasi Thermal dari Planet – planet

Radiasi termal dari tubuh tata surya bergantung pada Albedo dan jaraknya dari Matahari, i.

e. Pada jumlah radiasi yang diserap. Panas internal merupakan hal yang penting di Jupiter dan

Saturnus, tapi kami mungkin mengabaikan hal itu pada saat ini. Dengan menggunakan

hukum Stefan-Boltzmann, fluks pada permukaan Matahari dapat dinyatakan sebagai

Jika Albedo Obligasi tubuh adalah A yaitu fraksi radiasi yang diserap oleh planet ini (1 -

A). Maka kemudian hal ini akan dipancarkan sebagai panas. Jika tubuh berada pada jarak r

dari Matahari maka besarnya penyerapan oleh fluks yaitu

Ada alasan yang tepat untuk menganggap bahwa tubuh berada dalam kesetimbangan

termal, i. e. Yang dipancarkan dan diserap oleh fluks adalah sama. Jika tidak, tubuh akan

menghangatkan atau mendingin sampai keseimbangan itu tercapai.

Mari kita terlebih dahulu menganggap bahwa tubuh berputar perlahan-lahan. Sisi gelap

memiliki waktu untuk mendinginkan, dan terutama termal radiasi yang dipancarkan dari satu

belahan bumi. Maka besarnya fluks yang dipancarkan dinyatakan sebagai

di mana T adalah suhu tubuh dan 2πR adalah daerah satu belahan. Dengan kesetimbangan

termal pada persamaan (7.50) dan (7.51) adalah sama:

Dimana

Tubuh berputar cepat sambil memancarkan fluks yang sama dari seluruh bagian permukaan.

Pancaran fluks tersebut adalah

Dan temperaturnya adalah

Suhu teoritis yang diperoleh di atas tidak berlaku untuk sebagian besar planet utama.

"penjahat" utama yang bertanggung jawab di sini adalah atmosfer dan panas internal . Diukur

dan teoritis suhu beberapa planet utama dibandingkan pada Tabel 7.3. Venus adalah contoh

planet yang tergolong ekstrim dilihat dari selisih antara teori dan angka-angka yang

sebenarnya. Alasannya adalah karena efek rumah kaca : radiasi diizinkan masuk, tapi tidak

untuk keluar. Efek tersbut seperti halnya yang sedang terjadi di atmosfer bumi. Tanpa efek

rumah kaca, suhu rata-rata bisa berada di bawah titik beku dan seluruh bumi akan tertutup es.

Table 7.3 Teori Dan Pengamatan Temperature Beberapa Planet

7.1

0

Mercury

Merkurius adalah planet paling dalam dari tata surya. Diameternya adalah 4800 km dan

jarak rata-rata dari Matahari adalah sebesar 0,39 AU. Eksentrisitas orbit adalah 0,21, yang

berarti bahwa jaraknya bervariasi antara 0,31 dan 0.47 AU. Karena eksentrisitas tinggi,

sehingga permukaan suhu titik subsolar bervariasi secara substansial: di perihelion, suhu

sekitar 700 K; di aphelion, itu adalah 100 K lebih rendah. Variasi suhu di Merkurius adalah

yang paling ekstrim di tata surya karena di sisi malam suhu turun di bawah 100 K.

Presesi perihelion Merkurius lebih dari 0,15◦ per abad. Ketika gangguan Newtonian

dikurangkan, masih ada kelebihan 43 . Hal ini sepenuhnya dijelaskan oleh teori relativitas

umum. Penjelasan dari presesi perihelion merupakan salah satu tes pertama dari teori

relativitas umum.

Merkuri selalu ditemukan di sekitar Matahari; elongasi maksimum hanya 28◦. Pengamatan

yang sulit karena Mercury selalu terlihat di langit yang cerah dan dekat dengan cakrawala.

Selain itu, ketika saat dimana merkuri paling dekat dengan Bumi dengan hubungan mutu

yang rendah, sisi gelap dari planet ini akan ke mengarah pada kita.

Peta pertama Merkurius diambil pada akhir abad ke 19, tetapi realitas rincian tidak dapat

dikonfirmasi. Sampai akhirnya pada awal tahun 1960-an, diyakini bahwa Merkurius selalu

berputar pada sisi yang sama ke arah Matahari. Namun, pengukuran emisi termal radio

menunjukkan bahwa suhu malam saat malam sangat tinggi, sekitar 100 K, malahan hampir

nol mutlak. Dan pada akhirnya, periode rotasi pun ditetakan oleh radar. Satu revolusi

mengelilingi Matahari membutuhkan waktu 88 hari. Dengan periode rotasi adalah dua

pertiganya yaitu 59 hari. Ini berarti bahwa setiap detik waktu planet itu berada, menyatakan,

perihelion, belahan yang sama menghadapi Sun (Gbr. 7.22). Ini merupakan jenis spin-orbit

kopling yang dapat dihasilkan dari gaya pasang surut yang diberikan oleh badan pusat pada

objek yang bergerak sewajarna pada orbit yang aneh.

Gambar. 7.22. gambaran sepanjang hari di Merkurius. Posisi Mercury selama revolusi pertama yang

ditampilkan di luar elips. Kembali ke atas ke aphelion, planet telah berubah 540 (1 ½ revolusi). Setelah dua

siklus penuh planet telah diputar tiga kali sekitar porosnya dan poin sisi yang sama terhadap matahari.

Panjang harinya adalah 176 d, lebih lama dari pada planet lain

Pemeriksaan ulang dari pengamatan lama mengungkapkan mengapa Mercury telah diduga

memutar bersamaan. Karena geometrisnya, seingga Mercury merupakan planet yang paling

mudah diamati saat musim semi dan musim gugur. Dalam enam bulan, Mercury mengorbit

Matahari sebanyak dua kali, berputar tepat tiga kali di sekitar axisnya sendiri. Akibatnya,

selama pengamatan, kedua sisinya sealu sama saat menghadap matahari! Rinciannya terlihat

di permukaan yang sangat jelas dan beberapa pengecualian pada pengamatan nasional

ditafsirkan sebagai kesalahan pengamatan.

Data terbaik yang diterima adalah pada tahun 1974 dan 1975, ketika pesawat ruang

angkasa AS Mariner 10 melewati Merkurius tiga kali. Periode orbit Mariner 10 sekitar

Matahari persis dua kali periode Merkurius. Dua-pertiga-faktor berarti bahwa sama sisi planet

itu diterangi selama proses penerbangan Marinir 10! Sisi lainnya masih belum diketahui.

Data Mariner 10 mengungkapkan lanskap bulan seperti (Gbr. 7.23). Permukaan Merkurius

ditandai dengan kawah dan daerah melingkar besar, disebabkan oleh dampak minor planet.

Kawah berusia 3000-4000 juta tahun ini, menunjukkan bahwa permukaannya sudah tua dan

tak terganggu oleh pergeseran benua atau letusan gunung berapi. Sebagian besar permukaan

Merkurius ditutupi oleh kawah dan dataran tua tetapi ada beberapa daerah yang kurang penuh

dan kawah kurang dengan diameter kurang dari 15 kilometer. Daerah ini yang mungkin

terbentuk sebagai alirn lava yang menguburkan daerah yang lama.

Gambar. 7.23. (Kiri) Sebuah gambar mosaik Mercury. (NASA) (Kanan) rincian Permukaan di Merkurius. Salah

satu lereng curam yang paling menonjol adalah ang difoto oleh Mariner 10 yang merupakan saat pertama

kalinya melihat Mercury pada tahun 1974. Lereng curam ini sekitar 350 kilometer panjang dan dua kawah

dengan diameter 35 dan 55 kilometer. Lereng ini berada pada ketinggian hingga 2 km di beberapa tempat dan

tampaknya merupakan akibat dari kompresi kerak. (NASA / JPL / Northwestern university)

Sirkulasi lava terbesar pada area melingkar adalah 1.300 km luas Caloris Basin.

Gelombang kejut yang dihasilkan oleh Dampak Caloris difokuskan ke titik antipodal,

melewati kerak menjadi blok kompleks dalam area yang luas, dengan diameter yang berkisar

100 km. Ada juga kesalahan yang mungkin dihasilkan oleh kompresi kerak. Perubahan

Volume mungkin disebabkan oleh pendinginan planet.

Ukuran Merkurius rlatif kecil dan berada dekat dengan Matahari, sehingga gravitasinya

rendah dan suhunya tinggi, yang menjadi alasan kurangnya atmosfer di ekurius. Ada lapisan

yang terdiri dari atom yang mentup permukaan oleh angin surya. Atmosfer yang lemah

terutama terdiri dari oksigen, natrium, dan helium. Atom cepat melarikan diri ke ruang

angkasa dan terus-menerus diisi ulang.

Karena tidak adanya atmosfer, menyebabkan suhu di Merkurius menurun sangat cepat

setelah matahari terbenam. Sumbu rotasi Merkurius hampir tegak lurus terhadap bidang orbit;

Oleh karena itu ada kemungkinana bahwa, untuk daerah yang dekat dengan kutub, maka akan

ada daerah di mana suhunya secara permanen berada di bawah titik beku. Radar Echos dari

permukaan Merkurius menunjukkan beberapa anomali reflektif dan depolarized yang tinggi

terutama di wilayah kutub utara dan selatan. Beberapa daerah tersebut dapat menunjukkan

kawah, daerah dasar yang mana berada peramanen dalam bayangan. Salah satu cahaya radar

yang istimewa adalah air es yang telah bertahan dalam bayangan permanen tersebut.

Satu-satunya data yang relevan mengenai bagian dalam Mercury diperoleh selama

Mariner 10 diterbangkan dimana gravitasi medan diukur. Sejak Merkurius tidak memiliki

satelit, massa (dan distribusi massa) dan massa jenisnya tidak dapat ditentukan sebelum gaya

yang diberikan oleh daya tarik medan terhadap spacecraf diukur.Telah dikatakan bahwa

Merkurius terlihat seperti Bulan dari luar tetapi terlihat terestrial dari dalam. Berdasarkan

teori, struktur internal Merkurius mirip dengan Bumi, tetapi intinya secara substansial lebih

besar dari Bumi. Massa jenis planet ini hampir sama dengan bumi, yang menunjukkan bahwa

ukuran inti Fe-Ni kira-kira sekitar 75% dari radius planet.

Karena beada di sekitar Matahari, suhu nebula purba dari kejauhan Merkurius cukup

tinggi selama pembentukan planet. Jadi kelimpahan relatif unsur-unsur yang mudah menguap

lebih kecil dari pada planet terestrial lainnya.

Merkurius memiliki medan magnetik yang lemah, yaitu sekitar 1% seperti yang dari

Bumi. Kehadiran medan magnetik ini tak terduga karena Merkurius jauh lebih kecil dari

Bumi dan berputar perlahan-lahan. Menurut teori dinamo, sebuah medan magnet yang

dihasilkan oleh aliran-aliran dalam cairan, oleh inti litrik. Medan magnetik tidak dapat

menjadi sisa dari zaman kuno, sejak suhu internal planet harus melebihi titik Curie kritis.

Oleh karena itu, harus diasumsikan bahwa sebagian dari inti akan mencair.

Venus adalah objek yang paling bercahaya setelah Matahari dan Bulan. Seperti halnya

merkurius, venus dapat dilihat hanya saat pagi hari atau dilihat pada langit sore.

(kemungkinan melihat venus adalah jika Matahari berada diatas garis horizontal, jika

posisinya tepat diketahui). Pada zaman purba kala, Venus dianggap sebagai dua planet

berbeda, yaitu Hespepros dan Posporus, diawal pagi dan diawal sore.

Maksimal elongasi Venus berkisat 47 . Venus adalah objek yang luar biasa ketika bersinar

diantara langit gelap, 35 hari sebelum atau setelah peristiwa tersebut, ketika satu – tiga bagian

dari permukaannya bercahaya (gambar 7.24). Jarak antara Bumi dan Venus berkisar 12.000

km, yang berarti bahwa diameter sebenarnya bisa saja sebesar satu busur menit. Pada kondisi

yang baik, kemungkinan untuk melihat bentuk sabit Venus yang berbentuk binocular. Pada

kondisi unggul, diameter sesungguhnya adalah hanya 10 menit busur.

Gambar 7.24. fase dari Venus yang ditemukan oleh Galileo Galilei pada tahun 1610. Gambar ini

mengilustrasikan bagaimana ukuran Venus yang terlihat berubah sesuai fasenya. Planet ini jauh di blakang

Matahari ketika menerangi sisi samping dari Bumi.

Venus ditutupi oleh awan. Permukaannya yang akan terlihat; hanya kabut kekuningan

yang tidak berarti yang bisa dilihat (Gbr. 7.25). Periode rotasi tidak diketahui, dan periode 4-

hari adalah waktu rotasi dari awan. Akhirnya, pada tahun 1962, pengukuran radar

mengungkapkan bahwa periode rotasinya adalah 243 hari dalam arah retrograde, i. e. Yang

berlawanan dengan rotasi planet lain. Sumbu rotasinya hampir tegak lurus terhadap orbital

Pesawat; Kecenderungannnya adalah 177◦.

Gambar. 7.25. Kiri: Venus di cahaya tampak dicitrakan oleh Galileo pengorbit bulan Februari 1990. fitur awan

disebabkan oleh angin yang berhembus dari timur ke barat di sekitar 100 m / s. kanan: Belahan bumi utara dari

Venus yang diperoleh dari gambar yang dihalkan oleh computer dari pengamatan radar. Kutub utara adalah di

gambarkan oleh radar Magellan aperture sintetis mosaik. (NASA / JPL)

Suhu di puncak awan adalah sekitar 250 K. Karena Albedo Obligasi setinggi 75%,

permukaan Suhu diyakini sedang, bahkan cocok untuk kehidupan. Pendapat berubah secara

dramatis ketika termal emisi radio diukur pada akhir tahun 1950-an. Emisi ini berasal dari

permukaan planet dan dapat menembus awan. Suhu permukaan ternyata 750 K, jauh di atas

titik leleh. Hal ini dikarenakan efek rumah kaca. Radiasi inframerah ini keluar dan diblokir

oleh atmosfer karbon dioksida, yang merupakan komponen utama dari atmosfer.

Komposisi kimia dari atmosfer Venus dikenal sejak dulu. Pengamatan menyatakan bahwa

Spektroskopi CO2, dan beberapa lainnya menunjukan Komposisi awan berasal dari observasi

polarimetrik. Seorang astronot planet terkenal dari Prancis, Bernard Lyot melakukan

observasi polarimetrik pada tahun 1920, tetapi Tidak sampai pada tahap apakah

pengamatannya itu dapat dijelaskan dengan asumsi bahwa cahaya tersebar oleh partikel

berbentuk bola cair indeks akibat refraksi 1.44. Hal ini secara signifikan lebih tinggi dari

indeks bias air, 1,33. Selain dari suhu itu, air tidak mencair. Sebuah calon yang baik adalah

asam sulfat dan H2SO . Selanjutnya, pesawat ruang angkasa kemudian mengkonfirmasikan

interpretasi ini.

Atmosfer Venus 'sangat kering: jumlah uap airnya hanya 1 / 1.000.000 dari yang di

atmosfer bumi. Salah satu penjelasan yang mungkin adalah, karena solar Radiasi UV, air

yang telah dipisahkan menjadi hidrogen dan oksigen di lapisan atas atmosfer, yang terlebih

dahuli melarikan diri ke ruang antarplanet.

Sekitar 1% cahaya mencapai permukaan Venus; cahaya ini berwarna merah tua setelah

bepergian melalui awan dan atmosfer tebal. Sebagian besar cahaya, sekitar 75%, dipantulkan

kembali dari lapisan atas awan. Cahaya yang diserap dipancarkan kembali oleh inframerah.

Atmosfer karbon dioksida sangat efektif mencegah radiasi inframerah dari melarikan diri, dan

Suhu belum mencapai keseimbangan sampai 750 K.

Tekanan atmosfer di permukaan adalah 90 atm. Visibilitasnya adalah beberapa kilometer,

dan bahkan di awan, mencapai beberapa ratus meter. Awan terpadat berada di ketinggian 50

km, tetapi ketebalannya hanya mencapai 2-3 km. Melewati ini, ada lapisan kabut seperti yang

terlihat pada "permukaan" planet. Awan paling atas bergerak cepat; berputar di sekitar planet

kurang lebih selama 4 hari, yang didorong oleh angin kencang dengan dukungan Matahari.

Tetesan asam sulfat tidak menghujani permukaan Venus tetapi menguap di atmosfer yang

berada lebih rendah sebelum mencapai permukaan.

Mariner 2 (1962) adalah pesawat ruang angkasa pertama yang mengamati planet. Lima

tahun kemudian, Venera Soviet 4 mengirimkan data pertama dari bawah awan, dan gambar

gambar pertama dari permukaan dikirim oleh Venera 9 dan 10 di tahun 1975. Radar peta

pertama selesai pada tahun 1980, setelah 18 bulan pemetaan oleh AS Pioneer Venus 1. Peta

terbaik dan terlengkap (sekitar 98% dari permukaan planet) dibuat dengan menggunakan

pengamatan radar aperture sintetis dari pesawat ruang angkasa Magellan di tahun 1990-1994.

Resolusi peta yang setinggi 100 m dan ketinggiannya diukur dengan resolusi dari 30 meter.

Pemetaan radar telah menggambarkan lembah, gunung, kawah, gunung berapi dan

formasi vulkanik lainnya (Gbr. 7.26). Permukaan Venus ditutupi oleh sekitar 20% dari

dataran rendah dataran, 70% dari dataran tinggi lembut bergulir dan lava yang mengalir, dan

10% dataran tinggi. Hanya ada dua daerah utama dataran tinggi. Benua terbesar, Aphrodite

Terra, dekat ekuator Venus; ukurannya mirip dengan Amerika Selatan. Benua besar lain di

lintang 70◦ N disebut Ishtar Terra, di mana gunung tertinggi di Venus, Maxwell Montes

terletak pada ketinggian 12 kilometer. (IAU telah memutuskan bahwa nomenklatur Venus

harus feminin. Maxwell Montes, setelah fisikawan terkenal James Clerk Maxwell, adalah

sebuah pengecualian).

Tidak seperti Bumi, fitur vulkanik yang cukup merat didistribusikan di seluruh permukaan

Venus. Tidak ada bukti bahwa terdapat gerakan tektonik besar meskipun setelah ada

perubahan bentuk local . Hampir semua vulkanisme di Venus tampaknya melibatkan aliran

lava yang mengalir tanpa letusan eksplosif. Karena tekanan udara yang tinggi, lava Venus

membutuhkan kandungan gas jauh lebih tinggi daripada ledakan lava di Bumi. Gas utama

yang membawa ledakan lava di Bumi adalah air, yang tidak ada pada Venus.

Gambar. 7.26. Fitur permukaan Venus. (kiri atas): Sebuah gambar Magellan dari 50 km puncak-cincin kawah

Barton di 27,4 dan 337,5◦ E. (kanan atas): Sebuah Magellan radar citra 300 km lintasan, terletak di dataran

yang luas di selatan Aphrodite Terra. Struktur melingkar besar yang terletak tengah pusat gambar adalah

korona, diameter sekitar 200km. Utara dari korona adalah 35 km diatas dataran vulkanik yang dikenal sebagai

kubah pancake. Pola fraktur kompleks seperti pada gambar atas kanan sering diamati dalam hubungannya

dengan korona dan berbagai fitur vulkanik. (NASA / JPL). (Bawah): Permukaan Venus difoto oleh Venera 14

yang mendarat pada Maret 1982

Venus memiliki lebih banyak gunung berapi dibandingkan planet lain di tata surya. Lebih

dari 1500 gunung berapi besar atau gunung berapi fitur yang dikenal, dan bahkan mungkin

ada satu juta gunung berukuran lebih kecil. Kebanyakan pelindung gunung berapi, tapi juga

ada banyak cirri – cirri kompleks. Sampai saat ini tidak diketahui ada gunung yang aktif,

meskipun variasi belerang dioksida yang sangat besar di atmosfer menunjukkan bahwa

kemungkinan ada beberapa gunung berapi yang aktif.

Dataran tinggi Konstruksi vulkanik dikenal sebagai lembah kubah yang mungkin dibentuk

oleh letusan dari lava yang sangat kental. Sebuah corona dengan sirkulasi melingkar di

sekitar dataran tinggi, dengan diameter yang besar yaitu beberapa ratusan kilometer. Corona

ini mungkin merupakan contoh dai hot spot, upwellings mantel lokal yang telah diperluas dan

membentuk tonjolan. Ketike aliran tersebut telah berhenti, disaat itu juga tonjolan telah

tenggelam dan mebentuk satu set cincin pegunungan.

Di tempat lain aliran cairan lava telah dihasilkan dalam waktu yang lama, saluran berliku

– liku memanjang sejauh ratusan kilometer.

Sebagian besar kawah Venus bersifat undeformed. Hal ini menunjukkan bahwa

permukaan Venus masih muda sebagai akibat dari kekuatan erosi, vulkanisme dan tektonik

juga akan merusak kawah. Proses resurfacing mungkin sering menutupi kawah tua, dan

semua kawah muda, oleh karena itu mungkin membutuhkan waktu kurang dari 500 juta

tahun untuk proses ini. Tidak ada dampak yang lebih kecil dari pembakaran meteoroid kecil

di atmosfer tebal yaitu sekitar 1,5 – 2 km karena.

Bumi dan Venus hampir memiliki ukuran yang hamper sama, dan bagian dalam kedua

planet ini diasumsikan sama. Venus memiliki inti besi 3000 km di radius dan terdapat cairan

berbatu yang menutupi sebagian besar lapisan planet ini. Mungkin karena rotasinya lambat,

sehinggah entah bagaimana, menyebabkan Venus tidak memiliki medan magnet. Analisis

yang dibuat oleh pendaratan Venera menunjukkan bahwa bahan yang terkandung pada

permukaan Venus mirip dengan granit terestrial dan basalt (Gbr. 7.26).

Venus tidak memiliki satelit.

7.

12

Bumi dan Bulan

Planet ketiga dari Matahari adalah Bumi, dengan satelitya yaitu Bulan, sehingga keduanya

hamper terlihat seperti planet ganda. Ukuran relatif Bulan adalah lebih besar dari setiap satelit

lain, termasuk bulan Pluto. Biasanya satelit jauh lebih kecil dari planet induknya. Bumi

memiliki struktur yang unik, karena terdapat banyak air yang tersebar bebas di

permukaannya. Hal ini dimungkinkan hanya karena suhunya berada di atas titik beku dan di

bawah titik didih air dan atmosfernys pun cukup tebal. Bumi juga satu-satunya planet yang

memiliki kehidupan. Suhu yang layak dan air merupakan factor yang sangat penting bagi

kehidupan di darat, meskipun beberapa bentuk kehidupan dapat ditemukan dalam kondisi

ekstrim.

Diameter Bumi 12.000 km. Pada

pusat Bumi terdapat inti besi – nikel

di mana suhu 5000 K, tekanan 3 ×

1011 Nm-2 dan massa jenisnya adalah

12.000 kgm-3 (Gbr. 7.27).

Inti Bumi dibagi menjadi dua

lapisan yaitu inti dalam dan inti luar.

Inti bagian dalam, berada di bawah

5150 km dari 1,7% dari massa Bumi.

Initi bgian dalam ini padat

dikarenakan oleh tekanan yang tinggi.

Ketiadaan dari trans seismik

gelombang ayat S bawah kedalaman

2.890 km menunjukkan bahwa inti

luar berbentuk cair. Namun, kecepatan

longitudinal P gelombang berubah

dengan cepat pada kedalaman 5150

km menunjukkan fase transisi yang

jelas. Telah ditemukan bahwa inti

padat berputar sehubungan dengan inti

luar dan mantel.

Gambar. 7.27. Struktur internal Bumi. Kecepatan gelombang

seismik, kepadatan, tekanan, dan suhu ditampilkan sebagai

fungsi dari kedalaman

Inti terluar terdiri dari 31% dari massa bumi. Ini adalah hal yang hebat, listrik dari

lapisan cair Fe – Ni merupakan tempat berlangsungnya gerakan konvektif. Ada arus kuat di

lapisan konduktif yang bertanggung jawab terhadap medan magnetik.

Antara inti luar dan bagian bawah mantel terdapat 200 km lapisan transisi tebal. Meskipun

lapisan D ini sering dimasukkan sebagai bagian dari daerah bagian rendah dari mantel,

seismik diskontinuitas menyarankan bahwa kandungan zat kimianya akan berbeda. Sebuah

mantel silikat meluas dari 2.890 km ke atas hingga kedalaman beberapa puluh kilometer.

Bagian bawah 650 km sering diidentifikasi sebagai mantel yang lebih rendah yang

mengandung sekitar 49% dari massa dan terutama terdiri dari silikon, magnesium, dan

oksigen tetapi beberapa zat besi, kalsium, dan aluminium juga mungkin ada. Mineral

utamanya adalah olivin (Mg, Fe)2SiO4 dan piroksen (Mg, Fe) SiO. Di bawah tekanan bahan

berperilaku seperti cairan kental atau media amorf, sehingga alian vertiklnya lambat.

Diantara lapisan atas dan lapisan bawah terdapat wilayah transisi atau mesosfer dengan

tebal 250 km. Wilayah ini merupakan daerah dengan sumber magma basaltik dan kaya akan

kalsium dan aluminium. Pada lapisan atas, daerah antara beberapa puluhan kilometer ke 400

km mengandung sekitar 10% dari massa. Bagian dari lapisan atas, disebut astenosfer, bahkan

mungkin sebagiannya berupa cairan.

Terdapat sebuah kerak tipis yang mengapung pada lapisan. Ketebalan kerak ini hanya

berkisar 10-70 km; ketebalan ini lebih dari ketebalan di bawah pegunungan yang tinggi

seperti Himalaya dan lebih tipis di bawah cekungan tengah laut. Diskontinuitas seismik

menunjukkan tentang perbatasan antara kerak lapisan yang ditemukan pada tahun 1909 oleh

ilmuwan Kroasia Andrija Mohorovici'c, dan sekarang dikenal sebagai Moho diskontinuitas.

Kerak samudra yang berbentuk seperti basalt memiliki umur yang masih sangat muda,

sebagian besar berumur kurang dari 100 juta tahun dan tempatnya lebih dari 200 Ma. Hal ini

dilakukan melalui aktivitas tektonik di pegunungan di tengah laut. Kandungan utama kerak

benua terdiri batuan kristal yang didominasi oleh kuarsa (SiO2) dan feldspars (silikat logam-

miskin). Karena kerak benua ini lebih ringan dari kerak samudera (rata kepadatan masing –

masing sekitar 2.700 kgm-3 dan 3000 kgm-3), benua yang mengapung di atas lapisan lainnya,

dan saat ini mereka tidak diciptakan atau dihancur.

Litosfer adalah lapisan terluar Bumi yang kaku (Kerak dan bagian teratas dari lapisan

luar). Lapisan di bawahnya adalah astenosfer yang sebagian penyusunnya adalah zat cair di

mana redaman gelombang seismik akan terasa lebih kuat terasa di lapisan ini daripada

litosfer yang kaku tersebut.

Litosfer bukan satu – satunya lapisan yang kaku dan mulus; melainkan masi terbagi atas

20 lapisan yang melapisinya. Lempeng tektonik ("pergeseran benua") diperkuat oleh gerakan

materi dalam lapisan. Material baru mengalir sampai ke atas hingga ke tengah laut, dan

kemudian mendorong lempeng tektonik yang terpisah. Kerak samudera baru yang dihasilkan

mencapai 17 km3 per tahun. Bumi adalah satu - saatunya planet yang menunjukkan aktivitas

tektonik dalam skala besar. Sejarah pergerakannya dapat dipelajari dengan menggunakan e.

g. data paleomagnetic dari orientasi magnetik dari batuan mengkristal.

Pada akhir era Prakambrium, sekitar 700 juta tahun yang lalu, lebih dari setengah dari

benua yang sama telah membentuk benua yang dikenal dengan nama Gondwana, yang

diantaranya adalah Afrika, Amerika Selatan, Australia dan Antartika. Sekitar 350 juta tahun

yang lalu Gondwana berada di Kutub Selatan tetapi kemudian bergerak menuju khatulistiwa

sebelum akhirnya berpisah. Tabrakan ini membenntuk pegunungan baru hingga awal era

Mesozoic, yaitu sekitar 200 juta tahun yang lalu, semua benua bergabung menjadi satu super

benua yaitu Pangaea.

Pola aliran berubah dengan cepat dalam lapisan dan kemudian dan Pangaea pun pecah.

Samudera Atlantik tetap tumbuh dan materi baru mengalir di pertengahan pegunungan

Atlantik. Amerika Utara mengapung menjauhi benua Eropa beberapa sentimeter per tahun

(hal ini terjadi dengan kecepatan yang sama dengan oertumbuhan kuku kita). Pada saat yang

sama, bagian dari lempeng Pasifik samudera menghilang ke bawah lapisan. Ketika kerak

samudera didorong ke bawah kerak benua, maka hal ini akan menyebabkan zona gunung

berapi menjadi aktif. Jika zona berapi menjadi aktif maka hal ini akan menyebabkan

terjadinya gempa bumi di zona subduksi bahkan bisa berasal dari 600 km di bawah

permukaan. Pada pegunungan di tengah laut, kedalamannya hanya akan mencapai puluhan

kilometer saja (Gbr. 7.28).

Pegunungan terbentuk ketika dua pelat saling bertabrakan. Tekanan pada lempeng Afrika

ke arah lapisan Eurasia membentuk telah Pegunungan Alpen sekitar 45 juta tahun yang lalu.

Tabrakan lempeng India menciptakan Himalaya sekitar 40 juta tahun yang lalu, dan mereka

masih tumbuh sampai sekarang.

Sebagian besar dari permukaan ditutupi dengan air yang memadat yang berasal dari uap

air dari letusan vulkanik. Atmosfer primordial bumi sangat berbeda dari yang modern;

misalnya, tidak ada oksigen. Ketika proses kimia organik mulai di lautan lebih dari 2 × 109

tahun yang lalu, jumlah oksigen meningkat pesat (dan menghasilkan racun pertama

kehidupan!). Karbon dioksida murni terutama dikandung oleh batuan karbonat, seperti batu

gamping, dan metana yang dipisahkan oleh radiasi surya UV.

Gambar. 7.28. Lempeng tektonik. Titik-titik pada peta menunjukkan lokasi gempa bumi dengan magnitudo lebih

besar dari 5 di tahun 1980-1989. Panah menunjukkan kecepatan diamati dengan GPS permanen (Global

Positioning System) pelacakan stasiun. Skala kecepatan ditampilkan di kiri bawah

Unsur pokok penyusun atmosfer Bumi adalah gas nitrogen (77% volume) dan oksigen

(21%). Gas-gas lain, seperti argon, karbon dioksida, dan uap air terdapat dalam jumlah kecil.

Di bagian troposfer (bagian atmosfer terbawah), unsur - unsur tersebut tidak berubah.

Sebagian besar fenomena iklim terjadi di troposfer, yang mencapai hingga 8-10 km. Itu

puncak lapisan ini merupakan variabel, yang mana variabel ini akan sangat rendah di kutub,

dan sangat tinggi di khatulistiwa, di mana ia dapat memanjang hingga 18 km.

Lapisan yang berada di atas troposfer disebut stratosfer, dengan panjang hingga 60 km.

Batas antara troposfer dan stratosfer disebut tropopause. Di troposfer, suhu menurun 5-7 K /

km, sedangkan ketika stratosfer suhu mulai mengalami peningkatan, yang disebabkan oleh

penyerapan radiasi matahari oleh karbon dioksida, air uap dan ozon. Lapisan ozon

melindungi Bumi dari radiasi UV matahari pada ketinggian 20-25 km.

Terdapat 99% udara di troposfer dan stratosfer. Pada ketinggian 50 – 60 km, stratopaus

akan memisahkan stratosfer dari mesosfer. Mesosfer meluas hingga 85 km. Dalam lapisan

ini, suhu menurun lagi, mencapai suhu minimum sekitar -90◦C pada ketinggian 80-90 km di

mesopause. Bahan kimia di mesosfer sebagian besar berada pada keadaan tereksitasi, hal ini

dikarenakan penyerapan energi dari Matahari.

Lapisan diatas mesopause disebut termosfer dengan panjang hingga 500 kilometer. Suhu

meningkat tinggi dan bisa mencapai diatas 1.200◦C pada ketinggian 500 km. Gas dalam

bentuk plasma sepenuhnya terionisasi. Oleh karena itu, lapisan atas mesopause ini juga

disebut ionosfer.

Densitas udara di bawah ketinggian 150 km cukup tinggi untuk menyebabkan tabrakan

meteoroid hingga menjadi abu akibat gesekan. Hal ini juga berperan penting dalam

komunikasi radio, karena gelombang radio dipantulkan oleh ionosfer. Aurora adalah

fenomena bagian atas ionosfer.

Termosfer terbentang sepanjang 500 km dalam eksosfer. Tekanan udaranya lebih rendah

dalam ruang vakum.

Gambar. 7.29. Badai Katrina di Teluk Meksiko, sebelum menghancurkan kota NewOrleans. Ini difoto dari

satelit cuaca GOES-12 pada tanggal 28 Agustus 2005. Bandingkan ini ke Great Red Spot Jupiter pada Gambar.

7.57. (NOAA)

Medan magnetik Bumi dihasilkan oleh aliran inti. Medan magnetic hampir dipol tetapi ada

cukup variasi lokal dan temporal. Rata - rata kekuatan medan magnetik pada daerah dekat

khatulistiwa adalah 3.1 × 10-5 Tesla (0.31 Gauss). Kemiringan mencapai 11◦ terhadap sumbu

bumi, tetapi arah secara bertahap berubah terhadap waktu. Selain itu, utara magnet dan kutub

selatan telah bertukar tempat beberapa kali selama beberapa juta tahun terakhir. Lebih detail

dijelaskan dalam Sect. 7.6 dan dalam Gambar. 7.16, 7.17, 7.18, dan Tabel 7.2.

Bulan. Tetangga terdekat kita dalam ruang adalah Bulan. Daerah gelap dan terang yang

terlihat bahkan dengan mata telanjang. Untuk alasan historis, dahulumya disebut laut atau

maria (dari bahasa Latin, mare, laut, pl. maria). Bagian paling terang dari area tersebut adalah

dataran tinggi tetapi tidak ada kesamaan dengan laut darat, karena bergantung pada ada

tidaknya air di Bulan. Banyak kawah, yang merupakan efek dari semua meteorit, dapat

dilihat, bahkan dengan teropong atau teleskop kecil (Gbr. 7.30). Kurangnya atmosfer,

vulkanisme, dan bantuan tektonik dapat membantu memelihara formasi.

Gambar. 7.30. Sebuah peta permukaan Imlek, terdiri dari gambar diambil oleh probe ruang Clementine pada

tahun 1994. Catatan besar bidang maria di sisi dekat Lunar, di tengah Figur, dibandingkan dengan tidak

adanya hampir lengkap dari maria di jauh sisi Imlek. (US Naval Observatory)

Bulan adalah badan yang paling terkenal setelah Bumi. Pria pertama yang mendarat di

Bulan pada tahun 1969 dengan pesawat Apollo 11. Sebanyak lebih dari 2000 sampel, berat

382 kg, dikumpulkan oleh enam pesawat Apollo (Gbr. 7.31). Selain itu, pesawat luar

angkasa Soviet Luna yang tak berawak dikumpulkan dan kembali sekitar 310 gram Imlek

tanah. Instrumen ditempatkan di Bulan oleh astronot Apolla yang dioperasikan selama

delapan tahun. Cakupan seismometer , yang mendeteksi moonquakes dan dampak meteorit,

dan laser pemantulan pasif yang mengukur dengan tepat jarak antara Bumi ke Bulan. Re fl

ectors masih digunakan sebagai untuk Lunar Laser Ranging (LLR).