Hukum Kepler I, II dan III
Jika fenomena alam yang rutin kita alami setiap harinya, yakni matahari terbit dari timur tenggelam ke barat. Mengapa fenomena? Karena apakah benar matahari bergerak mengelilingi bumi atau sebaliknya bumi mengelilingi matahari? Hal tersebutlah yang terciptanya hukum kepler. Lebih lanjut simak penjelasan mengenai hukum kepler I, II maupun III pada artikel kali ini.
Sejarah Singkat Hukum Kepler
Hukum Kepler merupakan hukum yang ditemukan oleh matematikawan sekaligus astronom Jerman, yakni Johannes Kepler (1571 - 1630). Penemuan hukum tersebut didasari oleh data yang diamati oleh seorang astronom terkenal Denmark, yakni Tycho Brahe (1546-1601).
Sebelum hukum Kepler ada orang zaman dahulu menganut paham geosentris, yakni paham yang membenarkan bumi sebagai pusat dari alam semesta. Anggapan tersebut berdasarkan pengalaman dari indrawi manusia yang terbatas. Dimana manusia setiap hari mengamati matahari, bulan maupun bintang bergerak, sedang bumi diam.
Anggapan tersebut kemudian dikembangkan astronom Yunani, yakni Claudius Ptolemeus (100 - 170 M) dan paham ini bertahan hingga 1400 tahun. Menurut Claudius, bumi berada pada pusat tata surya sedangkan matahari serta planet - planet mengelilingi bumi dalam lintasan melingkar.
Setelah itu pada tahun 1543, astronom Polandia yang bernama Nicolaus Copernicus (1473-1543) mencetuskan model heliosentris. Heliosentris yang berarti bahwa bumi beserta planet - planet lain mengelilingi matahari dalam sebuah lintasan yang melingkar. Namun, dalam pendapat tersebut ada yang masih kurang yakni masih tetap menggunakan lingkaran sebagai bentuk dari lintasan gerak planet.
Tahun 1596 Kepler menerbitkan buku di bidang astronomi, yang mana buku tersebut merupakan buku pertamanya. Buku tersebut diberi judul The Mysteri of the Universe. Dalam buku tersebut Kepler memberikan pemaparan mengenai kekurangan dari dua model sebelumnya, yakni tidak ada keselarasan antara lintasan - lintasan orbit planet dengan data dari hasil pengamatan Tycho Brahe. Oleh karena itu Kepler meninggalkan model Copernicus serta Ptolemeus kemudian mencari sebuah model baru.
Tahun 1609 ditemukan bentuk orbit yang pas dengan data pengamatan Brahe, yakni berbentuk elips. Kemudian penemuan tersebut dipublikasikan dalam sebuah buku dengan judul Astronomia Nova, dimana yang juga disertai dengan hukum kedua Kepler.
Setelah hukum pertama serta hukum kedua diplubikasikan, Kepler juga mempublikasikan hukum ketiga. Hukum ketiga Kepler tersebut tertulis dalam Harmonices Mundi. Hukum tersebut dipublikasikan setelah sepuluh tahun publikasi hukum kedua.
Hukum Kepler I
Hukum I Kepler menjelaskan bahwa semua planet bergerak dalam sebuah orbit yang berbentuk elips dan matahari sebagai titik fokusnya. Hal tersebut menunjukkan bahwa jarak planet dengan matahari tidak selalu tetap. Pada suatu saat dititik terdekat (perihelion) serta disaat lain berada pada titik terjauh (aphelion).
Lihat pada gambar 2.25, apabila M serta N titik fokus elips maka jarak tiap titik pada elips ke M serta N tetap sehingga berlaku PM + Pn = Dn + Dm = BN + BM dan seterusnya.
CM/CA = eksentrisitet (ditulis e)
AC = BC = setengah sumbu besar (ditulis a)
DC = EC = setengah sumbu kecil (ditulis b)
Rumus:
b² = a² (1 – e¹) luas elips = πab
MA = a (1 – e) bila e = 0 maka elips berbentuk lingkaran
MB = a (1 + e)
Sehingga dapat disimpulkan bahwa jarak planet ke matahari umumnya tidaklah tetap, terkadang dekat dan terkadang terjauh. Jika dilihat pada gambar 2.25, matahari pada posisi titik M, titik terdekat planet (A) disebut dengan perihelion sedangkan titik terjauh (B) disebut dengan aphelion.
Hukum II Kepler
Hukum kepler II dikenal juga dengan nama hukum petak. Hal tersebut dikarenakan menurut hukum kepler II garis hubung matahari dengan planet dalam waktu yang sama menyapu luas petak yang sama.
Garis hubung matahari – planet dalam selang waktu yang sama menyapu luas daerah yang sama. Sebagai contohnya suatu planet pada saat tertentu berada di titik A. Dalam selang waktu tertentu, misalkan saja ∆t, planet menempuh AA’. Beberapa saat kemudian planet di B. Dalam waktu ∆t, planet menempuh BB’. Maka berdasarkan hukum kepler II luas MAA’ = luas MBB’ jika ∆t pada keduanya sama. Akibat dari hal tersebut, planet bergerak cepat apabila jarak planet tersebut dekat dengan matahari dan lambat apabila jauh dari matahari.
Hukum III Kepler
Hukum kepler III menjelaskan bahwa T2 pangkat waktu peredaran tiap – tiap planet dalam mengelilingi matahari berbanding lurus dengan pangkat tiga jarak rata – rata antara planet dan matahari d3.
Penjelasan dari hukum kepler III ini terkait dengan revolusi planet. Lebih jelasnya mengenai hal tersebut silahkan simak artikel 3 Macam Gerakan Bumi: Rotasi Bumi, Revolusi Bumi dan Presesi Bumi.
Demikian artikel mengenai hukum kepler I, II dan III semoga dapat membantu kalian dalam mempelajari hukum kepler. Jika ada hal – hal yang perlu ditambahkan dalam artikel ini silahkan tulis dikolom komentar. Selamat belajar. :)
Referensi:
1. Mulyo, Bambang Nianto dan Purwadi Suhandini. 2015. Geografi 1 untuk Kelas X SMA Dan MA. Solo: PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri.
2. www.softilmu.com/2015/10/Pengertian-Fungsi-Bunyi-Hukum-Kepler-I-II-III-Adalah.html
*Penulis: Hasna Wijayati
Materi lain:
