Semua planet bergerak dalam orbit elips dengan matahari sebagai pusatnya merupakan Hukum Kepler

Pengertian Hukum Kepler merupakan pedoman yang digunakan untuk mempelajari pergerakan planet di luar angkasa.

Anda mungkin sering bertanya-tanya, bagaimana planet di luar angkasa dapat bergerak di porosnya?

Nah, sebenarnya hal tersebut dapat Anda ketahui melalui Hukum Kepler. Hukum ini berasal dari ilmuwan matematika terkenal bernama Kepler.

Planet yang bergerak mengelilingi Matahari sebagai porosnya merupakan sebuah pengetahuan umum. Namun, apakah Anda tahu bahwa hal tersebut memiliki sebuah rumus yang dapat menjelaskannya?

Hukum Kepler adalah sebuah pedoman untuk mempelajari pergerakan planet yang ada di luar angkasa. Johannes Kepler adalah orang pertama yang mengemukakan Hukum Kepler ini.

Kepler merupakan seorang matematikawan asal Jerman. Sebelum adanya Hukum Kepler, dahulu banyak orang yang menganut paham geosentris.

Geosentris sendiri merupakan paham yang membenarkan bahwa Bumi adalah pusat dari alam semesta. Dengan kata lain, paham ini percaya bahwa Matahari dan planet lainnya melintasi Bumi sebagai poros tata surya.

Baca Juga: Persamaan Komet dan Planet Beserta Perbedaannya, Apa Saja?

Pada tahun 1543, astronom Polandia namanya Nicolaus Copernicus kemukakan model heliosentris yang menyatakan bahwa semua planet mengelilingi Matahari, termasuk Bumi. Namun, ia tidak dapat memberikan keselarasan antara lintasan serta orbit planet.

Barulah saat tahun 1609 Kepler temukan orbit yang cocok, yakni berbentuk elips dan bukan lingkaran. Ia menjelaskannya dalam tiga Hukum Kepler.

Hukum Kepler I

Pada pengertian Hukum Kepler pertama ini berbunyi “Lintasan orbit setiap planet ketika mengelilingi Matahari adalah berbentuk elips dan Matahari terletak pada salah satu fokusnya”.

Hukum pertama ini menjelaskan bentuk dari orbit planet yang mengelilingi Matahari. Bentuk orbit elips nilai ditentukan oleh eksentrisitas (e) elips.

Kian besar eksentrisitasnya, maka wujud elips juga akan semakin tipis dan panjang. Sebaliknya, jika eksentrisitasnya semakin kecil, maka bentuk elips akan lebih mendekati lingkaran. Adapun nilai eksentrisitas elips yaitu lebih besar dari 0 atau lebih kecil dari 1.

Selanjutnya ada pengertian Hukum Kepler II yang merupakan kelanjutan Hukum Kepler I. Hukum kedua ini menjelaskan bahwa kecepatan orbit setiap planet akan tergantung jaraknya dengan Matahari.

Planet yang berada pada titik terjauh Matahari atau aphelion akan bergerak lebih lambat. Sedangkan planet yang berada di titik terdekat dengan Matahari atau perihelion bergerak lebih cepat.

Baca Juga: Usia Tata Surya Kita Sama dengan Matahari? Berikut Penjelasannya!

Pada Hukum Kepler II ini berbunyi “Garis yang menghubungkan antara planet dan Matahari akan selalu menyapu luas daerah yang sama di selang waktu sama juga”.

Melalui pengertian Hukum Kepler II ini, kesimpulan yang dapat kita ambil bahwa kecepatan orbit maksimum sebuah planet adalah saat berada di titik terdekat Matahari.

Begitu juga dengan kecepatan orbit minimum yang akan berlaku saat planet berada di titik terjauh Matahari.

Hukum Kepler III

Pengertian Hukum Kepler ketiga ini merupakan yang paling terakhir. Pada hukum ini dijelaskan bagaimana periode revolusi planet-planet yang bergerak mengelilingi Matahari.

Bunyi dari Hukum Kepler ini adalah “Kuadrat periode suatu planet akan sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari Matahari”.

Hukum ketiga ini menjelaskan bahwa planet memiliki periode orbit yang lebih panjang apabila letaknya jauh dari Matahari. Sedangkan planet yang terletak lebih dekat dari Matahari akan memiliki periode orbit lebih pendek.

Baca Juga: Letusan Sistem Biner RS Ophiuchi Terlihat Mengeluarkan Sinar Gamma

Ada beberapa rumus di dalam pengertian Hukum Kepler ini, yaitu sebagai berikut:

A = π a b

Keterangan:

• A = luas orbit (m2)
• a = jarak antara titik pusat elips dengan orbit terjauh (m)
• b = jarak antara titik pusat elips dengan orbit terdekat (m)

1. Rumus Kecepatan Rata-Ratanya

ɳ = 2 π / P

Keterangan:

• π = kecepatan rata rata
• P = periode planet (revolusi)

(T1/T2)2 = (R1/R2)3

Keterangan:

• T1 = Periode planet 1
• T2 = Periode planet 2
• R1 = Jarak planet utama dengan matahari
• R2 = Jarak planet dua dengan Matahari

Rumus Hukum Kepler memiliki fungsi untuk menghitung lintasan suatu planet atau benda luar angkasa lain yang juga mengorbit Matahari sehingga dapat memprediksi waktu lintasannya.

Konsep dari pengertian Hukum Kepler ini sangat berguna untuk ilmu astronomi

. Selain itu, pembahasan mengenai Hukum Kepler di Indonesia juga sudah bisa ditemukan dari materi Sekolah Menengah. (R10/HR-Online/Editor-Ndu)

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.

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: