Fisika Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9
33Bintang dan Langit Malam
Jauh dari lampu kota, pada malam cerah tanpa bulan, langit menjadi sesak: ribuan percikan, samar dan garang, putih dan jingga. Pelaut berkemudi dengannya, petani menanam dengannya, dan setiap ilmu bermula dari rasa takjub kepadanya. Apa sebenarnya mereka — dan mengapa mereka berputar begitu rapi di atas kepala kita selagi kita tidur?
33.1 Apa itu bintang
Contoh 33.1 (Matahari yang tak terhitung)
Setiap bintang adalah sebuah matahari: bola raksasa dari zat yang berpijar panas, mencurahkan cahayanya sendiri — banyak di antaranya lebih perkasa daripada Matahari kita. Mereka tampak sebagai percikan yang sederhana hanya karena satu hal: jarak. Matahari adalah bintang tetangga sebelah kita; yang lain begitu jauh sehingga cahaya pun, sang juara lari yang menyeberangi ruangan tanpa memakan waktu sama sekali, menghabiskan bertahun-tahun di jalan dari yang terdekat di antaranya. Langit malam adalah kerumunan matahari, yang disusutkan jarak menjadi kerlip.
Contoh 33.2 (Warna bintang)
Amati baik-baik dan percikan itu tidak semuanya putih: ada yang menyala jingga kemerahan, ada yang kuning seperti Matahari kita, ada yang putih kebiruan. Warnanya adalah pesan tentang panas — dan ia berjalan berlawanan dengan keran dan kaleng cat: bintang yang jingga adalah yang paling sejuk di keluarga itu, dan yang putih kebiruan yang paling panas, jauh lebih panas daripada Matahari. Bara yang berpijar dan bilah baja yang membara putih menceritakan kisah yang sama di Bumi ini: yang lebih panas berpijar lebih putih.
Catatan 33.3 (Ke mana bintang pergi pada siang hari)
Bintang tidak pernah pergi. Mereka bersinar di atasmu pada tengah hari persis seperti pada tengah malam — tetapi langit siang dibanjiri cahaya matahari yang dihamburkan udara, silau biru yang jauh lebih terang daripada percikan mana pun. Sebatang lilin tidak terlihat di sebelah api unggun. Ketika Matahari terbenam dan silaunya surut, kerumunan tetap milik langit itu tinggal menjadi terlihat lagi.
33.2 Peta yang terbuat dari bintang
Definisi 33.4 (Rasi bintang)
Sebuah rasi bintang adalah pola bintang terang yang diberi nama — seorang pemburu, seekor angsa, seekor beruang besar — yang diciptakan para pengamat langit zaman dahulu sebagai peta sekaligus alat bantu ingatan. Bintang sebuah rasi sebenarnya bukan tetangga; mereka hanya berbaris jika dilihat dari Bumi. Tetapi polanya mantap: kakek-nenekmu mempelajari bentuk yang persis sama.
Metode 33.5 (Menemukan Bintang Utara)
Langit menawarkan kompas cuma-cuma:
- temukan rasi Biduk — tujuh bintang terang berbentuk panci bergagang panjang, mudah dikenali sepanjang tahun;
- ambillah dua bintang di tepi depan pancinya — sang penunjuk;
- panjangkan garis dari yang satu ke yang lain, terus menyeberangi langit, kira-kira lima kali jarak keduanya;
- bintang sederhana yang kamu temui itulah Bintang Utara — turunkan garis tegak lurus darinya sampai ke cakrawala, dan di situlah utara.
Periksalah dengan kompasmu: jarum dan bintang sependapat. Pelaut mempertaruhkan nyawanya pada kesepakatan itu selama berabad-abad.
33.3 Langit yang berputar
Proposisi 33.6 (Langit berputar mengelilingi Bintang Utara)
Sepanjang malam, seluruh kerumunan bintang berputar pelan menyeberangi langit dalam lingkaran besar — semuanya mengelilingi satu titik yang nyaris tidak bergerak: Bintang Utara. Tidak ada apa pun di sana yang sungguh-sungguh bergerak serapi itu; Bumi kita sendirilah yang berputar, sebagaimana ia memutar Matahari menyeberangi langit siang. Bintang Utara nyaris tidak bergeming karena kebetulan ia berdiri hampir tepat di atas sumbu putar Bumi — satu-satunya arah yang dibiarkan tenang oleh putaran itu.
Contoh 33.7 (Kota bintang kita)
Pada malam yang paling gelap, pita susu yang samar melengkung menyeberangi seluruh langit: itulah Bima Sakti. Teropong melarutkan susunya menjadi kebenaran: bintang yang tak terhitung banyaknya, terlalu samar dan terlalu berjejal untuk dipisahkan mata. Itulah kota asal bintang kita, dilihat dari dalam — pulau matahari yang pipih dan berpusar, berisi lebih banyak matahari daripada butir pasir di sebuah pantai, dengan Matahari kita tinggal di pinggiran yang sepi. Setiap bintang yang dapat kamu lihat dengan mata adalah tetangga dari satu kota ini.
Catatan 33.8 (Teruslah menengadah)
Astronomi adalah ilmu yang tertua, dan satu-satunya ilmu yang laboratoriumnya buka tanpa bayaran setiap malam yang cerah. Sehelai selimut, satu tempat gelap jauh dari lampu jalan, kesabaran selagi mata terbiasa dengan gelap — itulah seluruh daftar perlengkapannya. Biduk, Bintang Utara, satu dua planet, dan Bima Sakti sudah menjadi ekspedisi pertama yang baik; hukum yang lebih dalam tentang cahaya bintang akan menemukanmu dalam keadaan siap, bertahun-tahun dari sekarang, menjelang akhir pelajaran ini.
33.4 Latihan
Latihan 33.1 ★
Apa itu bintang? Mengapa bintang tampak sebagai percikan mungil padahal banyak di antaranya mengalahkan cahaya Matahari kita?
Latihan 33.2 ★
Apakah bintang masih ada di langit pada tengah hari? Mengapa kita tidak dapat melihatnya?
Latihan 33.3 ★
Sebuah bintang jingga dan sebuah bintang putih kebiruan bersinar berdampingan. Mana yang lebih panas? Pijar sehari-hari apa yang menceritakan kisah warna yang sama?
Solusi
Solusi Latihan 33.3.
Yang putih kebiruan — warna bintang berjalan dari jingga (paling sejuk) lewat kuning sampai putih kebiruan (paling panas). Bara yang berpijar jingga dibandingkan dengan baja yang dipanaskan sampai membara putih menceritakan kisah yang sama.
Latihan 33.4 ★
Apa itu rasi bintang? Apakah bintangnya sungguh-sungguh berdekatan satu sama lain?
Solusi
Solusi Latihan 33.4.
Pola bintang terang yang diberi nama, diciptakan sebagai peta langit sekaligus alat bantu ingatan. Bintangnya bukan tetangga yang sebenarnya — mereka hanya kebetulan berbaris jika dilihat dari Bumi.
Latihan 33.5 ★
Ceritakan, langkah demi langkah, cara menemukan Bintang Utara dari rasi Biduk.
Solusi
Solusi Latihan 33.5.
Temukan rasi Biduk; ambillah kedua bintang penunjuk di tepi depan pancinya; panjangkan garisnya kira-kira lima kali jaraknya menyeberangi langit; bintang yang dicapai itulah Bintang Utara, dan di bawahnya pada cakrawala terletak utara.
Latihan 33.6 ★
Apa yang istimewa dari tempat Bintang Utara di langit yang berputar, dan alat sehari-hari apa yang digantikannya?
Solusi
Solusi Latihan 33.6.
Ia berdiri hampir tepat di atas sumbu putar Bumi, sehingga putaran langit meninggalkannya nyaris tidak bergerak — sebuah tanda utara yang tetap, yang menggantikan kompas.
Latihan 33.7 ★
Bintang berputar menyeberangi malam dalam lingkaran yang rapi. Apa yang sebenarnya sedang berputar? Apa lagi yang diarak putaran yang sama menyeberangi langit siang?
Solusi
Solusi Latihan 33.7.
Bumilah yang berputar, membawa kita berkeliling sekali sehari. Putaran yang sama mengarak Matahari menyeberangi langit siang — satu putaran, dua arak-arakan.
Latihan 33.8 ★
Ternyata apa pita susu yang melintasi langit paling gelap itu, dilihat lewat teropong? Sebenarnya ia apa?
Solusi
Solusi Latihan 33.8.
Bintang samar yang tak terhitung banyaknya, terlalu berjejal untuk dipisahkan mata: itulah Bima Sakti — kota bintang kita sendiri yang pipih, dilihat dari sisinya, dari dalam.
Latihan 33.9 ★★
Kalau dibiarkan semalaman, kamera yang diarahkan ke Bintang Utara merekam lingkaran; kalau diarahkan ke cakrawala timur, ia merekam goresan menyerong yang menaik. Jelaskan kedua gambar itu dengan satu Bumi yang berputar.
Solusi
Solusi Latihan 33.9.
Bumi yang berputar memutar seluruh langit mengelilingi sumbu yang melewati Bintang Utara. Di dekat titik diam itu, bintang menunggangi lingkaran kecil — kameranya merekam cincin. Ke arah timur, putarannya membawa bintang naik melewati cakrawala menyusuri jalan yang menyerong — kameranya merekam goresan yang menaik. Satu putaran, dua cara memandangnya.
Latihan 33.10 ★★
Seorang pelaut yang kapalnya karam pada malam yang cerah tidak punya kompas, tidak punya telepon — dan tidak terburu-buru. Jelaskan bagaimana langit menyerahkan kepadanya sebuah arah sekaligus, dengan kesabaran, sebuah jam. (Dua gagasan bab, satu langit yang berputar.)
Solusi
Solusi Latihan 33.10.
Arah: penunjuk Biduk memberinya Bintang Utara, dan bersamanya utara — tanpa memerlukan jarum. Jam: Biduk sendiri berputar mengelilingi Bintang Utara seperti jarum sebuah jam raksasa, satu putaran penuh tiap hari; mengamati seberapa jauh ia sudah berayun memberitahunya bagaimana malam berlalu.
Latihan 33.11 ★★
Cahaya sebuah bintang yang jauh menghabiskan bertahun-tahun di jalan menuju matamu. Ketika kamu memandang bintang itu malam ini, apakah kamu melihatnya sebagaimana ia sekarang? Apa yang sebenarnya kamu pandang — dan mengapa hal ini membuat setiap teleskop menjadi semacam mesin waktu?
Solusi
Solusi Latihan 33.11.
Tidak: kamu melihat bintang itu sebagaimana keadaannya dahulu, bertahun-tahun lalu, ketika cahaya malam ini meninggalkannya — sang kurir, bukan sang pengirim. Karena itu setiap teleskop memandang ke masa lalu: makin jauh bintangnya, makin tua kabarnya — dan justru itulah yang membuat cahaya yang jauh begitu berharga bagi para astronom.