Pemetaan Bumi dan Ruang Angkasa

Sekolah Alam Ilmu Bumi adalah metode belajar tentang Bumi dan sekitarnya dengan menggunakan bahan-bahan dan alat-alat sederhana yang ada di lingkungan sekitar kita.

aksiografi.com – Manusia mengenal Bumi sejak manusia pertama, saat Adam bersama Hawa menginjakkan kakinya di planet ini. Peristiwa ‘pengusiran’ Adam dan Hawa dari surga menuju Bumi merupakan sebagai penanda awal mulanya manusia mulai mengenali Bumi beserta planet-planet lain di luar angkasa.

Daftar Isi

Pengertian Ilmu Bumi

Ilmu Bumi atau Ilmu Kebumian biasa juga disebut dengan geosains, dalam bahasa Inggris geosains adalah earth science atau geoscience. Geosains adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang planet Bumi serta luar angkasa.  

Cabang Ilmu Bumi

Ilmu Bumi atau geosains memiliki capang pengetahuan yang terdiri atas:

Atmosfer adalah lapisan gas yang menyelimuti sebuah planet, termasuk Bumi, dari permukaan platet hingga di luar angkasa. Gas itu terbentuk dari udara yang merupakan fluida atau zat cair-gas.

Biosfer adalah sistem ekologi kehidupan secara menyeluruh yang menyatukan seluruh makhluk hidup dan hubungan antara mereka, termasuk interaksinya dengan unsur litosfer (batuan), hidrosfer (air), dan atmosfer (udara) Bumi.

Hidrosfer adalah lapisan air yang menyelimuti Bumi di permukaan meliputi danau, sungai, laut, lautan, samudra, salju, gletser, air tanah, dan uap air yang terdapat di lapisan udara.   

Litosfer atau biasa disebut juga Geosfer berasal dari kata Yunani, lithos berarti berbatu, dan sphere berarti padat. Jadi litosfer adalah lapisan Bumi yang paling luar atau kulit Bumi dan mantel bagian atas.

Pedosfer adalah lapisan tanah yang menutupi permukaan. Ilmu ini mempelajari proses dan faktor pembentukan tanah, klasifikasi tanah, survei tanah, dan cara pengamatan tanah di lapangan.  

Pemetaan Bumi

Peta adalah Pedoman Menjelajahi Bumi

Peta merupakan gambaran penampakan dari sebagian atau keseluruhan permukaan Bumi yang ditampilkan pada bidang datar dengan skala tertentu. Peta bisa berbentuk bola seperti bentuk bulat atau datar. Peta berasal dari kata Yunani yaitu mappa yang berarti taplak atau kain penutup meja.

Kata mappa ini lalu diadopsi dalam bahasa Inggris menjadi map yang berarti penggambaran simbolik yang menekankan hubungan antar elemen ruang, seperti obyek, wilayah atau tema dalam pengertian luas bukan hanya permukaan bumi tapi seluruh bidang keilmuan seperti pemetaan otak, pemetaan DNA, atau pemetaan topologi komputer.  

Pemetaan Bumi dan Ruang Angkasa

Dalam terminologi Indonesia, peta adalah lembaran seluruh atau sebagian permukaan bumi pada bidang datar atau bulat—baik dalam bentuk konvensional maupun digital—yang diperkecil dengan menggunakan skala tertentu.

Ilmu yang mempelajari pembuataan peta disebut kartografi dan orang yang membuat peta dengan ilmu pemetaan disebut kartografer. Peta dibuat untuk dijadikan pedoman dalam menjelajahi Bumi.

Semua jenis peta mempunyai garis-garis yang saling menyilang yang digunakan untuk menunjukkan koordinat dari sebuah lokasi tertentu. Garis-garis rujukan ini disebut garis meridian (garis bujur) dan garis paralel (garis lintang). Garis lintang dan garis bujur ini  sebagai penunjuk suatu titik di Bumi yang kemudian disebut sistem koordinat geografi.  

Garis meridian juga disebut sebagai garis bujur karena garis tersebut mengukur bujur, yang menggambarkan lokasi sebuah tempat di timur atau di barat Bumi. Bujur (longituda) adalah jarak dalam satuan derajat timur dan barat dari garis meridian yang melalui kota Greenwich di Inggris, yang disebut garis meridian utama. Garis bujur utama ini terletak pada 0° bujur.

Bujur 0° dan 180° membagi globe menjadi Belahan Bumi Timur dan Belahan Bumi Barat. Garis bujur dihitung dari 0° di meridian utama ke + 180° arah timur dan 0° di meridian utama ke -180° arah barat. Seperti yang diperagakan pada praktek Sekolah Alam Ilmu Bumi dengan membelah model Bumi dari tanah liat menjadi dua. (Kata belahan Bumi atau hemisfer artinya separuh dari bola atau Bumi).

Dalam perkembangan pemetaan penanda positi dan negatif untuk menunjukkan timur dan barat dihilangkan. Pada Belahan Bumi Timur garis bujumya adalah dari 0° sampai dengan 180° dan diberi nama dengan huruf BT (Bumi Timur), misalnya 90° BT. Garis bujur pada Belahan Bumi Barat yang merupakan separuh bola Bumi lainnya juga mulai pada 0°dan berakhir pada 180°, di sini diberi nama BB (Bumi Barat), misalnya 90° BB.

Garis-garis meridian pada versi Bumi Bulat tidak sejajar atau paralel. Jarak terjauh antara garis-garis meridian terdapat pada bagian tengah globe dan semakin berkurang ketika mengarah ke kutub. Satu derajat (1°) garis bujur pada ekuator kira-kira lebarnya 110 km dan sedikit demi sedikit menyempit sampai 0 km di Kutub Utara dan Selatan. Berbeda halnya dengan garis-garis meridian versi Bumi Datar semuanya sejajar dan paralel.

Topografi adalah Tinggi Rendahnya Permukaan Bumi

Permukaan Bumi mempunyai penampakan dengan tingkat ketinggian yang berbeda-beda. Perbedaan itu ditunjukkan dengan adanya gunung, lembah, dan danau, yang disebut topografi.

Topografi adalah deskripsi ukuran, bentuk, dan ketinggian suatu wilayah daratan. Secara ilmiah topografi adalah studi tentang bentuk permukaan bumi dan planet lain, termasuk bulan dan asteroid.

Pemetaan Bumi dan Ruang Angkasa

Peta topografi adalah sebuah peta datar yang menunjukkan bentuk dan tinggi dari sebuah daerah dengan menggunakan garis kontur (yaitu garis yang menghubungkan titik-titik pada peta yang mempunyai ketinggian sama). Perbedaan ketinggian di antara garis kontur satu dan yang berikutnya disebut jeda garis kontur. Jeda garis kontur pada peta ini adalah 1 cm.

Kita dapat membuat model tiga dimensi (3-D) sebagai petunjuk ketinggia yang berbeda-beda. Peta topografi dan diagram permukaan Bumi bisa dipakai untuk menunjukkan tinggi rendahnya bentuk permukaan Bumi.

Jarak antara garis kontur menunjukkan tingkat kemiringan (derajat kemiringan dari permukaan yang menanjak) daratan.  Bila garis-garisnya berjauhan, ini menandakan tingkat kemiringan yang rendah, tetapi apabila garis-garis ini berdekatan, ini menandakan tingkat kemiringan yang tajam.

Kita juga dapat mengukur ketinggian sebuah bukit kecil yang tidak terjal dengan menggunakan dua buang tiang, seperti tiang kayu atau pip plastik yang panjangnya masing-masing 2 meter. Dalam pengertian lebih luas, topografi tidak hanya membahas bentuk permukaan saja, tetapi juga termasuk vegetasi, pengaruh manusia terhadap lingkungan, bahkan kebudayaan lokal seperti dalam Ilmu Pengetahuan Sosial, termasuk perencanaan militer, dan eksplorasi geologi, dan lain-lain.

Bumi dan Ruang Angkasa

Rotasi Bumi pada Porosnya

Bumi berputar pada sebuah poros khayalan. Kutub-kutub berada pada kedua ujung poros. Kutub Utara ada di ujung bagian utara dan Kutub Selatan berada di ujung Selatan. Perputaran itu disebut rotasi.

Rotasi bumi terjadi pada sumbu utara-selatan seperti yang terlihat pada globe versi bumi bulat. Kecepatan rotasi diukur berdasarkan banyaknya putaran per satuan waktu. Dalam perhitungan sehari, bum berputar sekali dalam 24 jam.  

Pendulum bebas bergerak ke segala arah, tapi sekali ia digerakkan ke satu arah, inersia menahannya untuk terus berayun pada arah yang sama. Sebuah jarum di ujung pendulum membuat tanda pada pasir di lantai.

Pemetaan Bumi dan Ruang Angkasa

Pada tahun 1851 oleh seorang ahli fisika dari Francis, Jean-Bemard-Leon Foucault (18191968), membuat percobaan pertama kali dengan menggunakan 223 kaki (67 m) kawat untuk menggantung bola yang beratnya 62 pon (28 kg)

Kita dapat membuat model bandul atau pendulum Foucault untuk menguji hubungan rotasi Bumi dan Hukum Inersia dari benda-benda yang bergerak mengayun bebas seperti yang dilakukan Foucault. Percobaan Foucault menunjukkan gerak rotasi Bumi. Pendulum yang menunjukkan gerak rotasi Bumi disebut pendulum Foucault.

Heliosentris adalah Sistem Tata Surya

Sistem tata surya kita adalah heliosentris, berasal dari kata Yunani Helios berarti Matahari dan kentron berarti pusat. Jadi heliosentris adalah model astronomi dimana matahari sebagai pusat tata surya dan Bumi mengitari Matahari.

Heliosentris bertentangan dengan geosentris, di mana Bumi sebagai pusat alam semesta. Pertentangan ini telah lama terjadi namun akhirnya paham heliosentris yang mendapat pengakuan sains. Nicolaus Copernicus, ahli matematika dan astronom, membuat model dan meramalkan secara lengkap sistem heliosentris. Model ini dperluas dan dijabarkan oleh Johannes Kepler dan pengamatan dengan menggunakan teleskop yang diberikan oleh Galielo Galilei.

Namun di era modern ini, geosentrisme kembali menguat di kalangan saintis muda dengan tampilnya komunitas Bumi Datar. Materi geosentrisme berdasarkan pendekatan Bumi Datar akan dibahas khusus.

Kita dapat membuat model heliosentris Matahari sebagai pusat dengan menggunakan bola lampu mewakili Matahari. Pada saat seperti ini, Matahari berada di atas garis cakrawala sepanjang hari dan bergerak dalam bentuk spiral yang sangat ketat karena Matahari terbit pada garis lintang maksimum, yaitu 23 ½° atau sekitar tanggal 21 Desember, kemudian perlahan akan mulai bergerak turun. (Di kutub, Matahari berada di atas cakrawala selama setengah tahun dan berada di bawah cakrawala selama setengah tahun berikutnya.

Bumi berputar pada porosnya sehingga itu membuat sebuah ilusi seakan-akan Matahari bergerak melintasi angkasa. Sebenarnya Matahari tidak berpindah. Bumi beredar atau berevolusi, bergerak pada jalur melengkung mengitari atau mengelilingi Matahari, menyebabkan perubahan tinggi maksimum Matahari sepanjang hari di angkasa.

Struktur dan Gerakan Bulan Bumi

Bulan dan Matahari terbit dan tenggelam pada arah yang sama dari Timur ke Barat. Namun keduanya berbeda pada bentuknya. Bulan mengalami perubahan bentuk sementara matahari selalu nampak konstan, bulat utuh.

Bentuk Bulan ketika dilihat dari Bumi sering mengalami perubahan karena terjadi perbedaan luas permukaan Bulan yang disinari cahaya Matahari akibat pergerakan Bulan mengelilingi Bumi. Bentuk Bulan yang berubah-ubah ini disebut fase Bulan. Semua fase bulan akan terlihat selama periode waktu peredaran disebut bulan sinodis.

Bulan sinodis yaitu waktu peredaran dari bulan baru sampai bulan berikutnya selama 29 atau 30 hari. Nama-nama fase itu diantaranya bulan baru, bulan sabit awal, bulan perempat awal, bulan dekat penuh, bulan purnama, bulan susut, bulan perempat akhir, dan bulan sabit akhir.

Pada fase bulan baru, Bulan terbit bersama Matahari dan bergerak dekat dengan Matahari melintasi angkasa. Bulan terbit 50 menit lebih lambat setiap ari jika dibandingkan dengan Matahari.

Kita dapat mengukur atau menghitung garis tengah Bulan dengan menggunakan proporsi atau perbandingan, sebuah pernyataan kesamaan antara dua rasio. Rasio adalah perbandingan satu nilai dengan nilai lainnya. Rasio dituliskan dalam bentuk pecahan.

Pergerakan Tampak Bintang-Bintang

Bintang-bintang bergerak melintasi ruang angkasa. Jika kita mengamati bintang-bintang dari Bumi nampaknya bintang-bintang tak bergerak dengan posisi yang selalu sama. Posisi semua bintang di angkasa kelihatannya berubah dari satu jam ke satu jam berikutnya.

Pemetaan Bumi dan Ruang Angkasa

Perubahan tampak letak bintang ini disebabkan oleh gerakan Bumi. Jadi Bumi berotasi menampilkan bintang bergerak. Kita dapat mengamati gerak tampak bintang akibat bumi berotasi.

Para ahli astronomi menggunakan sudut paralaks bintang yang dekat dengan Bumi untuk menentukan jarak bintang dari Bumi. Sudut paralaks (p) disebut paralaks bintang. Paralaks bintang adalah satu setengah dari total pergeseran menyudut bintang apabila dilihat dari sisi kebalikan orbit Bumi mengelilingi Matahari.

Panjang Hari dan Zona Waktu

Pengukuran perjalanan waktu menggunakan dua sistem yaitu tahun sideris dan tahun matahari. Keduanya berbeda sekitar 4 menit. Perbedaan ini sangat berarti jika perhitungannya dalam jangka waktu yang panjang.

Satu hari sideris Bumi ditempuh selama kurang lebih 23 jam 56 menit. Bumi, seperti bola, harus melakukan perputaran sedikit melebihi satu putaran penuh sebelum kembali mengarah ke Matahari lagi dan tepat siang hari lagi untuk setiap satu meridian.

Kejadian itu terlihat Matahari bergerak melintasi angkasa jika di amati dari Bumi. Satu hari Matahari dapat didefenisikan sebagai selang waktu mulai saat Matahari melintasi suatu meridian sampai Matahari kembali ke meridian Bumi itu.

Dengan kata lain, satu hari Matahari adalah periode waktu mulai tengah hari suatu hari sampai tengah hari dari hari berikutnya. Untuk menunjukkan waktu, rata-rata hari matahari selama satu tahun, yang disebut rata-rata hari matahari yang sama dengan 24 jam.

Teknik Kuno Menentukan Ukuran dan Bentuk Bumi

Teknik kuno dalam menentukan ukuran dan bentuk bumi disebut metode geometris. Bangsa Yunani sangat terkenal dengan penerapan penghitungan geometris. Ketepatannya dalam mendeskripsikan ukuran dan bentuk Bumi beserta planet-planet lainnya sangat luar biasa pada masa itu. Seperti yang dilakukan filsuf Yunani, Eratosthenes.

Ia melakukan pengukuran keliling bumi dengan menggunakan metode geometris pada tahun 240 SM. Saat itu ketika kota Syene mengalami ‘Hari Tanpa Bayangan” pada Summer Soltice (21 Juni). Sejak saat itulah, teori bumi bulat semakin diyakini kebenarannya.

Metodenya mencakup penggunaan perbedaan sudut-sudut bayangan pada waktu yang sama di dua kota tersebut. Eratosthenes mempelajari bahwa pada tengah hari di musim panas solstice (21 Juni), bayangan Matahari bisa terlihat pada air di dasar sebuah sumur di Syene (Aswan).

Pada waktu yang sama di Alexandria, ia mengamati sebuah tiang tinggi membuat bayangan. Eratosthenes mengetahui bahwa tiang tersebut tegak lurus terhadap permukaan Bumi dan segaris dengan jari-jari Bumi. Karena sinar Matahari berasal dari tempat yang sangat jauh, sinar Matahari memancar sejajar ketika mencapai ke Bumi. Karena permukaan Bumi bentuknya melengkung, jadi ada sebuah sudut antara tiang dan sinar Matahari yang sejajar.

Komposisi Fisik Bumi

Unsur Dasar Pembentuk Bumi

Atom adalah partikel terkecil yang membentuk materi padat, cair, dan gas. Materi yang mengandung hanya satu jenis atom disebut unsur. Dua unsur atau lebih yang sejenis tergabung disebut senyawa. Unsur-unsur dan senyawa-senyawa bisa bercampur membentuk campuran. Unsur, senyawa, dan campuran merupakan bahan dasar pembentuk Bumi.

Materi adalah setiap zat yang mempunyai massa atau jumlah material dalam suatu zat yang menempati ruang. Materi terdiri atas atom-atom, yang mengandung elektron-elektron, proton-proton, dan netron-netron. Materi yang terdiri atas atom-atom sejenis disebut unsur.

Ada 92 unsur yang terjadi secara alami di Bumi. Delapan dari unsur-unsur tersebut menyusun sekitar 98% massa litosfer Bumi. Kita dapat menggambar Grafik Persentase Litosfer Bumi untuk menunjukkan bahwa tiga perempat atau 75% litosfer Bumi hanya terdiri atas unsur-unsur oksigen dan silikon. Silikon dan oksigen bergabung dengan atom-atom jenis lain membentuk molekul-molekul yang disebut silikat.

Atom-atom itu saling tarik-menarik dan yang membuat atom-atom itu tetap menyatu dalam sebuah molekul adalah ikatan kimia. Litosfer Bumi adalah susunan material batuan yang mengandung zat silikat.

Sifat-Sifat Kimia dan Fisik Lapisan Bumi

Bumi mempunyai lapisan-lapisan dengan komposisi kimia yang berbeda. Komposisi kimia yang menyusun lapisan-lapisan Bumi itu tidak tersebar secara merata. Kelompok-kelompok kimia tertentu di permukaan Bumi dan terdapat pada kedalaman yang berbeda di bawah permukaan.

Komposisi kimia mengacu pada beberapa unsur dan senyawa yang ada. Sebagian besar inti Bumi tersusun atas dua jenis logam, yaitu besi dan nikel. Kita dapat membuat model lapisan bumi dengan bahan dan alat sederhana. Dengan menggunakan skala 1 cm = 1.000 km, garis tengah 6.8 cm mewakili 6.800 km. Berarti rata-rata garis tengah inti Bumi adalah 6.800 km. Ketebalan inti sama dengan jari-jarinya sama dengan setengah diametemya, atau 3.400 km.

Mantel adalah bagian atas dari lapisan inti. Lapisan ini mempunyai ketebalan sekitar 2.900 km. Unsur kimia yang paling umum ditemukan di lapisan ini adalah silikat, yang tersusun atas unsur-unsur silikon dan oksigen yang bergabung dengan unsur-unsur lain. Silikat pada lapisan ini kebanyakan bergabung dengan unsur-unsur besi dan magnesium.

Lapisan luar Bumi disebut kerak Bumi di mana manusia tinggal. Seperti mantel, lapisan kerak juga mengandung silikat dalam jumlah besar. Unsur aluminium adalah unsur silikat yang terbesar di lapisan kerak Bumi. Ketebalan lapisan luar yang tipis ini bervariasi dari sekitar 5 sampai 50 km.