IV.6. Hukum Kepler Hukum Kepler pertama berhubungan dengan bentuk orbit planet.
i. Lintasan orbit planet mengelilingi Matahari bentuknya eliptis bukan lingkaran,
dengan Matahari berada pada salah satu fokusnya.
Gambar IV.3 Elips adalah lingkaran yang agak pepat. Eksentrisitas elips adalah ukuran dari kepepatan.
Hukum Kepler kedua berhubungan dengan kecepatan planet dalam bagian yang berbeda dari
orbitnya.
ii. Garis khayal yang menghubungkan Matahari dengan planet menyapu luas yang sama
dari elips pada interval waktu yang sama.
Gambar IV.4 Hukum Kepler Kedua Daerah Area 1 dan Area 2
Ketika mengorbit Matahari, sebuah planet menyapu daerah Area 1 dan Area 2 dalam waktu yang sama. Akan tetapi, perhatikan, bahwa jarak yang ditempuh planet sepanjang busur
P1 P2 lebih besar daripada jarak yang ditempuh sepanjang busur P3P4. Karena waktunya
sama dan jaraknya berbeda, kecepatannya pun harus berbeda. Ketika planet berada dekat dengan Matahari, seperti pada sektor Area 1, ia harus bergerak lebih cepat daripada ketika
berada pada jarak paling jauh, seperti dalam sektor Area 2. Perhatikan juga, bahwa kedua
hukum ini tidak hanya terbatas berlaku pada planet saja. Mereka berlaku juga pada setiap benda yang mengorbit. Satelit mata-mata, misalnya, bergerak sangat cepat ketika dekat
dengan permukaan Bumi, bukan karena mereka didorong dengan roket yang berdaya kuat,
tetapi karena orbitnya yang sangat eksentrik berada pada pengaruh Hukum Kepler. Kepler menerbitkan kedua hukum pertamanya dalam tahun 1609. Saat itu ia mengatakan
bahwa ia telah membuktikannya hanya untuk orbit Mars. Sepuluh tahun kemudian, ia memperluasnya ke semua planet yang saat itu diketahui Merkurius, Venus, Bumi, Mars,
Jupiter, dan Saturnus dan menambah Hukum Ketiga yang berhubungan dengan besarnya orbit planet dengan perioda orbit siderisnya
– waktu yang diperlukan planet untuk menyelesaikan satu putaran mengelilingi Matahari.
Hukum Kepler Ketiga menyatakan
iii.
Kuadrat perioda orbit planet sebanding dengan pangkat tiga sumbu setengah panjangnya.
Hukum Ketiga ini khususnya menjadi sederhana kalau kita memilih periode sideris Bumi yaitu tahun sebagai satuan waktu dan Satuan Astronomi sa sebagai satuan panjang. Satu Satuan
Astronomi sa adalah setengah sumbu panjang orbit Bumi mengelilingi Matahari
– pada
intinya adalah jarak rata-rata antara Bumi dan Matahari. Seperti tahun cahaya, Satuan
Astronomi adalah satuan yang dibuat untuk digunakan pada jarak yang sangat-sangat jauh yang sering dijumpai dalam astronomi. Dengan menggunakan satuan ini untuk waktu dan panjang,
kita akan dapat menulis Hukum Kepler Ketiga untuk setiap planet sebagai P
2
dalam tahun Bumi=a
3
dalam satuan astronomi Dalam formula ini, P adalah perioda orbit sideris planet dan a adalah panjang setengah sumbu
panjang. Hukum ini berimplikasi bahwa perioda P dalam tahun planet bertambah lebih cepat daripada besar orbitnya a dalam Satuan Astronomi. Sebagai contoh, Bumi, dengan sumbu
setengah panjang orbitnya 1 sa, mempunyai perioda orbit sama dengan 1 tahun Bumi. Planet Venus yang mengorbit Matahari pada jarak sekitar 0,7 sa, hanya membutuhkan 0,6 tahun Bumi
– kira-kira 225 hari – untuk menyelesaikan satu putaran. Berbeda dengan Saturnus, yang jaraknya hampir 10 sa dari Matahari, memerlukan sekitar 10 tahun Bumi untuk satu kali
mengorbit Matahari. Tabel IV.1 memberikan beberapa parameter fisik planet-planet dalam Tata Surya.
Tabel IV.1. Parameter fisik planet-planet dalam Tata Surya.
Hal-hal utama yang dapat dipahami dari Tabel IV.1 adalah, dengan pengecualian pada planet Merkurius, orbit planet hampir lingkaran yaitu eksentrisitasnya hampir 0, dan makin jauh
planet dari Matahari, makin besar perioda orbitnya, yang bersesuaian dengan Hukum Kepler Ketiga. Yang paling penting adalah Hukum Kepler ini dipatuhi oleh kesemua planet bukan
hanya oleh enam planet yang data pengamatannya dijadikan perumusan kesimpulan
hukumnya.
Bab V Tata Surya
Kategori