Ruang Lingkup Ilmu Pengetahuan Alam

1. Mengenal Alam Semesta

            Pengertian alam semesta mencakup tentang mikrokosmos dan makrokosmo. Dalam mikrokosmos kita mempelajari benada – benda yang mampunyai ukuran yang sangat kecil, misalnya atom, electron, sel dan sebagainya. Sedangkan dalam makrokosmos kita mempelajari benda – benda yang mempunyai ukuran sangat besar, misalnya bintang, planet, galaksi dan sebagainya.

a. Mikrokosmos

Pada tahun1665, ilmuwan Inggris, Robert Hooke, dengan menggunakan mikroskop yamg masih sederhana, dapat melihat bahwa gabus terdiri dari struktur gelembung berdinding yang menyerupai sarang lebah. Rongga berdinding tersebut diberi nama sel. Dengan mikroskop modern kemudian dapat dilihat bahwa sel merupakan bahan kehidupan.

Pada tahun 1869, Fredich Miescher, seorang ahli biokimia, berhasil memisahkan suatu zat dari inti sel. Zat ini sekarang diberi nama asam-dioksiribonukleat (DNA). DNA ini merupakan mata rantai antara zat bernyawa dan tidak bernyawa.

Pada tahun 1950, Maurice Wilkins, seorang ahli biofisika, mulai meneliti rahasia kehidupan yang menyangku perbanyakan diri atau berkembang. Dengan bantuan kristalografi sinar X, Wilkins berusaha menyingkap struktur DNA

Pata tahun 1953, James Watson dan Francis Crick, dapat membuktikan bahwa struktur DNA berupa pilin rangkap yang dapat terbelah menjadi dua

b. Makrokosmos

Mulai saat sebelum mengenal huruf sampai dengan berkembangnya astronomi, manusia berusaha mengenal alam semesta dengan baik. Usaha itu antara lain:

·         Memberi nama benda – benda angkasa dan menghormatinya sebagai dewa – dewayang berpengaruh terhadap kehidupan di bumi.

·         Manusia membaca gerak gerik langit, kemudian menentukan lamanya hari, bulan dan tahun.

·         Galileo (1564-1642), membuktikan untuk pertama kalinya bahwa bumi hanya sebuah planet kecil diantara planet – planet yang lain.

·         Dengan dipengaruhi oleh ajaran Copernicus, Keppler (1571-1630) mengemukakan tentang hukum Keppler yang memperkuat ajaran heliosentris

·         Isaac Newton (1642-1772), mengembangkan hukum Keppler, dan dengan dilandasi mekanika menghasilkan Hukum Gravitasi Semesta.

·         Terdorong oleh masalah dalam astronomi, timbul hukum – hukum cahaya, gelombang elektromagnetik, kimia, fisika atom dan lain – lain.

·         Albert Einstein (1879-1955 berhasil merumuskan kembali mekanika klasik dan mengubah persamaan – persamaan sesuai dengan hukum – hukum baru tentang cahaya. Keberhasilan Einstein tersebut mengubah pandangan manusia tentang pusat orbit matahari yang bernama galaksi. Galaksi Bimasakti yang merupakan orbit matahari hanya satu diantara berjuta galaksi yang lain

·         Dalam abad 20, manusia berhasil mendarat di Bulan, mendekati Venus, mengamati planet Mars dan dapat tinggal di ruang angkasa.

Teori terbentuknya alam semesta

Pendapat tentang terbentuknya alam semesta baru merupakan teori, yang meskipun sudah banyak penelitian dilakukan namun masih tetap dalam tingkat teori saja. Pada dasarnya ada dua pendapat tentang terbentuknya alam semesta ini.

a. Teori keadaan tetap (steady state theory)

Teori ini dikemukakan oleh Fred Hoyle, Herman Bondi dan Thomas Gold. Teori ini berdasarkan prinsip kosmologi sempurna yang menyatakanbahwa alam semesta ini dimananapun dan kapanpun selalu sama. Teori ini ditunjang oleh kenyataan bahwa galaksi baru mempunyai jumlah sebanding dengan galaksi lama. Dengan demikian teori ini secara ringkas menyatakan bahwa tiap – tiap galaksi terbentuk (lahir), tumbuh, menjadi tua dan akhirnya mati. Jadi teori ini beranggapan bahwa alam semesta tak terhingga besarnya dan tak terhingga tuanya (tanpa awal dan tanpa akhir)

 

b. Teori Ledakan Besar (Big-Bang Theory)

Teori ini berlandaskan asumsi bahwa ada suatu massa yang sangat besar dan menpunya massa jenis yang sangat besar. Karena adanya reaksi inti, kemudian meledak dengan hebat. Massa tersebut kemudian mengembang dengan sangat cepat menjauhi pusat ledakan. Menurut teori ini ada beberapa masa yang penting selama terjadinya alam semesta, yaitu :

• ·         Masa batas dinding Planck

• ·         Massa Jiffy

• ·         Masa Quark, pada masa ini partikel – partikel saling tumpang tindih dan tidak berstruktur serta diikuti dengan terbentuknya Hadron

• ·         Masa pembentukan Lipton

• ·         Masa radiasi, masa terbentuknya fusi hydrogen menjadi helium. Mempunyai suhu 10⁹ derajat Kelvin

• ·         Masa pembentukan galaksi, pada masa ini galaksi masih berupa kabut pilin yang berputar membentuk piringan raksasa.

• ·         Masa pembentukan tata surya

Sistem Tata surya       

Surya adalah kata lain dari matahari. Jadi system tata surya berarti suatu sistem yang teratur pada matahari, dimana matahari sebagai induk (pusat peredaran) dan dikelilingi oleh planet, satelit, asteroid, komet, dan meteor

Semua pengikut matahari bergerak mengelilingi matahari dalam garis edar yang tertentu dibawah pengaruh gaya gravitasi matahari.

Matahari, bintang, planet, satelit, asteroid, komet dan meteor yang berada di langit, semuanya disebut benda langit. Semua benda langit yang termasuk dalam sistem tata surya tersebar di angkasa meliputi daerah sepanjang 12 triliun kilometer.

1. Matahari

Sebuah benda langit disebut bintang karena memiliki sumber cahaya sendiri. Matahari adalah bintang karena memiliki sumber cahaya sendiri.

Matahari terbentuk dari awan gas nitrogen dandebu yang memadat menjadi sebuah bola gas raksasa yang sangat terang. Dalam penelitian diketahui bahwa massa matahari terdiri dari 70% Hidrogen, 28% Helium dan 2% meliputi unsur lain. Matahari mendapat energy dari pemnetukan materi dalam reaksi inti. Pembentukan energy di matahari terjadi secara terus menerus sebagai akibat dari pembentukan atom baru. Energi yang terbentuk itulah yang menyebabkan matahari bersinar.

Matahari terdiri dari bagian – bagian berikut ini :

a)      Teras matahari

b)      Pabrik tenaga matahari

c)      Fotosfer

d)     Kromosfer

e)      Korona

Matahari sangat penting bagi kehidupan di bumi karena :

a)      merupakan sumber sinar dan sumber energy utama bagi bumi

b)      matahari mengontrol stabilitas peredaran bumi dan planet – planet lain.

c)      matahari adalah bintang terdekat dengan bumi, sehingga dengan mempelajari matahari secara tidak langsung kita dapat mempelajari bintang – bintang yang lain.

2. Planet

Planet adalah sebuah benda langit yang tidak memiliki sumber cahaya sendiri, dan bergerak menjelajahi langit mengelilingi matahari dalam garis edaran tertentu. Gerak planet mengelilingi matahari, satu kali lintasan disebut orbit. Umumnya planet juga berputar pada porosnya (rotasi) berlawanan dengan arah jarum jam. Namun ada juga planet yang berputar dengan gerakan searah dengan jarum jam, misalnya Planet Venus.

Satelit adalah sebuah benda langit yang tidak memiliki sumber cahaya sendiri dan bergerak mengelilingi planet tertentu sambil mengikuti ke mana planet beredar. Setiap planet memiliki satelit dalam jumlah berbeda. Namun ada juga planet yang tidak memiliki satelit, yaitu Merkurius dan Venus

Berdasarkan jarak planet terhadap matahari maka planet dibagi dalam 2 kelompok, yaitu :

a)      Kelompok planet dalam

1.      Merkurius

2.      Venus

3.      Bumi

4.      Mars

b)      Kelompok planet luar

1.      Jupiter

2.      Saturnus

3.      Uranus

4.      Neptunus

3. Asteroid

Diantara planet dalam dan planet luar terdapat jarak pemisah yang sangat lebar. Semula diduga bahwa di daerah tersebut terdapat sebuah planet yang belum ditemukan. Pakar astronomi menemukan planet baru yang berukuran sangat kecil dan tidak memiliki udara di sekitarnya. Tidak lama kemudian para pakar berhasil menemukan tiga buah planet lagi. Karena semua planet yang ditemukan berukuran kecil, maka para astronom menyebutnya sebagai planet minor atau planet kecil, dan dalam bahasa Yunani disebut asteroid.

4. Komet

Istilah komet berasal dari Yunani yang artinya bintang berekor walaupun tidak semua komet mempunyai ekor. Komet sebenarnya sejenis dengan planet. Komet terbentuk dari bahan yang sangat kecil bercampur dengan gas tipis, sehingga sebuah komet hanya memiliki gaya gravitasi yang sangat lemah. Komet bergerak mengelilingi matahari. Garis lintasannya melonjong melewati lintas setiap planet yang terdapat dalam keluarga Matahari terus menjulur ke angkasa luar.

5. Meteor

Meteor adalah benda langit yang sangat kecil, bergerak mengelilingi matahari seperti planet. Meteor berada jauh dari bumi, tetapi ketika melintas terlalu dekat dengan bumi dan memasuki lapisan atmosfer akan terlihat seperti jalur cahaya. Cahaya timbul karena bergesek dengan lapisan udara bumi. Karena meteor bergerak sangat cepat ketika memasuki lapisan udara bumi, benda itu menjadi panas, terbakar dan menyala, kemudian menghilang karena hancur.

BUMI

Mula – mula orang mengira bahwa bumi itu rata. Bumi pertama kali diketahu sebagai bola pertama kali kira - kira 400 tahun yang lalu. Permukaan bumi 3/10 terdiri dari daratan dan 7/10 dari lautan.

Rotasi bumi berlawanan arah dengan jarum jam, bergerak dari arah barat ke timur. Akibat gerakan ini terjadilah pergantian hari, pergantian siang dan malam.

Lapisan – lapisan bumi

a. Inti bumi (barisfer/sentrofer)

Diduga barisfer terdiri dari nikel dan besi, lapisan itu disebut nife (niccolum – nikel). Lapisan ini berjari – jari 3470 km. Di atas lapisan nife terdapat lapisan antar yang elastis. Susunan zatnya seperti batu meteorit. Pengaruh panas matahari hanya terasa paling dalam 20 meter di bawah permukaan bumi.

b. Kulit bumi

Kulit bumi adalah lapisan bumi bagian atas ±1200 km. Kulit bumi merupakan lapisan yang vital bagi manusia, berupa benua dan pulau – pulau. Terletak di atas lapisan pengantara.

Kulit bumi terdiri dari 2 lapisan, yaitu :

1.    Lapisan Sima (Silicium dan Magnesium), di sebelah bawah.

2.    Lapisan Sial (Silicium dan Aluminium), di sebelah atas

Kulit bumi terdiri dari zat padat yang disebut batuan, termasuk didalamnya pasir, tanah liat, abu gunung berapi, batu kerikil.

3 golongan batuan menurut kejadiannya :

1.    Batuan Beku ( Batuan Magma)

Terdiri dari magma cair yang sangat panas, di dalam atau di luar kulit bumi akibat temperaturnya turun.

2.    Batuan Mengendap (Batuan Sedimen)

Terjadi karena angin dan sungai mengikis seonggok zat padat (batuan beku) dan memindahkan ke tempat lain dan kemudian mengendap. Ada yang tinggal gembur dan ada yang menjadi keras (membatu), yaitu menjadi konglomerat karena adanya tekanan dan waktu.

3.    Batuan berubah sifat (batuan metamorf)

Batuan ini berasal dari batuan magma dan batuan sedimen, tetapi sifatnya sudah berubah karena pengaruh panas yang tinggi atau tekanan yang sangat berat. 

c. Lapisan Air (Hidrosfer)

Termasuk lapisan air ini adalah seluruh perairan yang berada di bumi, yaitu samudera, laut, danau, sungai dan air tanah. Hidrosfer tidak seluruhnya menyelimuti bumi. Hidrosfer sangat berpengaruh terhadap keadaan atmosfer, karena air yang menguap dari lautan membentuk awan dan hujan.

d. Lapisan Udara (Atmosfer)

Atmosfer adalah lapisan udara atau gas yang menyelimuti bumi. Atmosfer termasuk bagian bumi dan karena pengaruh gaya berat, atmosfer ikut bersama sama berotasi dengan bumi setiap hari.

Atmosfer berlapis lapis dan batas tiap lapisan ditentukan oleh peralihan temperature yang mendadak.

1. Troposfer

Hampir semua uap air yang terkandung di udara terdapat pada troposfer ini. Peristiwa yang terjadi sehari – hari (angin, embun, hujan, salju, awan) terjadi di lapisan ini

2. Stratosfer

Dalam stratosfer terdapat lapisan ozon yang dapat menolak sinar ultra violet yang dengan kadar tinggi dapat merusak jasad hidup.

3. Ionosfer

Ionosfer penting dalam komunikasi radio, karena dapat dipergunakan sebagai lapisan pemantul gelombang radio.

4. Dissipasifer

Lapisan ini merupakan lapisan atmosfer paling luar. Butir – butir gas sangat sedikit, jarang bersinggungan satu sama lain.

Teori tentang terjadinya bumi

a.     Teori Kant-Laplace (Hipotesis Kabut)

Tata surya terbentuk dari kondensasi awan yang pernah merupakan kabut gas yang amat panas. Awan ini makin mendingin dan menyebabkan gerak putar yang makin cepat. Perputaran akan menyebabkan pendataran di bagian kutub-kutubnya dan penimbunan materi di bagian khatulistiwa. Bagian yang terlepas mengalami kondensasi dan menjadi padat, kemudian ikut berputar mengelilingi massa asal. Massa asal menjadi matahari, bagian yang terlepas dan menjadi padat kemudian menjadi planet, termasuk bumi.

Teori ini kemudian ditinggalkan karena perkembangan selanjutnya ditemukan sifat – sifat gas yang ternyata tidak sesuai dengan sifat – sifat gas yang dikemukakan Kant-Laplace

b.    Teori Chamberlain dan Maulton

Teorinya terkenal dengan nama Teori Planetisimal. Di alam raya ada matahari asal. Sebuah bintang besar mendekati matahari asal tersebut sehingga terjadi gaya tarik yang kuat dari bintang tersebut terhadap matahari.

Di permukaan matahari akan terjadi ledakan – ledakan yang dasyat yang berupa gas yang dilepaskan keluar matahari asal. Gas yang sudah lepas kemudian mengalami kondensasi sehingga menjadi massa padat yang disebut planetisimal. Bumi merupakan salah satu bentuk planetisimal tersebut. Planetisimal dalam perkembangannya selalu menarik bagian – bagian yang kecil di sekitarnya, sehingga sebagian akan menjadi besar.

c.    Teori Jean dan Jeffreys

Terjadi gelombang pasang pada permukaan matahari akibat gaya tarik bintang yang jauh lebih besar. Gelombang pasang ini menyerupai lidah raksasa di permukaan matahari, mengarah pada bintang besar. Lidah raksasa kemudian memadat dan pecah menjadi benda tersendiri yang disebut planet.

d.   Teori Alfred Wegener (Continental Drift)

Teori Wegener sering disebut sebagai teori pergeseran benua (Continental Drift). Benua – benua yang sekarang ada (Asia, Afrika, Eropa, Amerika dan Australia) dulu menjadi satu super continent yang disebut Pangea. 200 juta tahun lalu, pangea mulai pecah secara perlahan dan terus bergeser sampai mencapai posisinya yang sekarang. 180 juta tahun yang lalu, terbentuk suatu lembah di tengah pangea. Lembah ini makin lebar dan mengawali terpisahnya Amerika Utara dan Afrika. Amerika Utara dan Selatan bergeser ke arah barat, Antartika dan Australia ke arah selatan dan tenggara, sedangkan India bergeser ke utara.

Akibat pergeseran Pangea:

1. Pergeseran benua pada hakekatnya adalah pergeseran kerak bumi karena itu akan menimbulkan pelipatan kerak bumi sehingga terbentuk jalur pegunungan yang cukup besar

2. Terbentuknya benua – benua serta pulau – pulau dan kepulauan seperti nampak sekarang

3. Pergeseran kerak bumi yang berlawanan arah dapat menimbulkan rift atau cekungan

4. Pergeseran menyebabkan retakkan atau patahan kerak bumi, sehingga menyebabkan gerakan magma ke atas atau keluar sehingga menimbulkan berbagai jenis gunung api.






Sumber : Buku Pengantar Ilmu Alamiah Dasar (IAD)
              Harmoni, Ati. Pengantar Ilmu Alamiah Dasar (IAD). Gunadarma. Depok