Sains notesnota, bab 12
Sistem Suria
Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Sains Tingkatan 2 (KSSM), pageshalaman 250-267
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh membandingkan jarak planet dalam sistem suria dari Matahari menggunakan unit astronomi (A.U.) dan tahun cahaya (ly) (12.1.1)
- Saya boleh membina jadual untuk membandingkan dan membezakan antara planet dalam sistem suria dengan Bumi (12.1.2)
- Saya boleh meneroka hubungan yang mungkin berdasarkan ciri planet (suhu, tarikan graviti, jarak, masa mengelilingi Matahari) dan menerangkan hubungan itu termasuk anomali yang mungkin wujud (12.1.3)
- Saya boleh menaakul dan menganalogikan situasi hipotetikal berkaitan dengan sistem suria, seperti Bumi berputar perlahan atau berhenti berputar (12.1.4)
- Saya boleh menjustifikasikan Bumi sebagai planet yang paling sesuai untuk hidupan berdasarkan data tentang Bumi (12.1.5)
12.1Sistem suria
Sistem suria terdiri daripada Matahari, lapan buah planet dan satelit semula jadi (bulan) yang mengelilingi planet, serta komet dan lingkaran asteroid. Pada tahun 2006, Pluto tidak lagi dikenali sebagai planet tetapi sebagai planet kerdil.
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 2 (KSSM), Rajah 12.1, m.s. 252.
Perbandingan jarak planet dari Matahari (12.1.1)
Jarak planet dari Matahari sangat besar, maka kilometer tidak sesuai. Dua unit yang lebih besar digunakan untuk mengukur jarak relatif planet dari Matahari.
Unit astronomi (A.U.) ialah jarak purata di antara Bumi dengan Matahari, iaitu kira-kira 93 juta batu atau 150 juta kilometer.
1 A.U. = 1.5 × 108 km
1 A.U. = 1.5 × 108 km
Tahun cahaya (ly) ialah jarak yang ditempuh oleh cahaya dalam masa setahun. Cahaya bergerak pada halaju 300 000 km setiap saat, maka cahaya bergerak sejauh 9.5 × 1012 km dalam setahun.
1 tahun cahaya = 9.5 × 1012 km
1 tahun cahaya = 9.5 × 1012 km
Pertukaran unit antara A.U., tahun cahaya dan kilometer
| Pertukaran | Rumus |
|---|---|
| km kepada A.U. | Jarak dalam A.U. = jarak dalam km ÷ (1.5 × 108 km) |
| km kepada ly | Jarak dalam ly = jarak dalam km ÷ (9.5 × 1012 km) |
| A.U. atau ly kepada km | Darab dengan 1.5 × 108 (A.U.) atau 9.5 × 1012 (ly) |
Contoh 1: jarak Bumi dari Matahari
Jarak = 1.5 × 108 km.Dalam A.U.: (1.5 × 108) ÷ (1.5 × 108) = 1.0 A.U.
Dalam ly: (1.5 × 108) ÷ (9.5 × 1012) = 1.58 × 10-5 ly
Contoh 2: jarak Zuhal dari Matahari
Jarak = 1.43 × 109 km.(a) Dalam A.U.: (1.43 × 109) ÷ (1.5 × 108) = 9.5 A.U.
(b) Dalam ly: (1.43 × 109) ÷ (9.5 × 1012) = 1.51 × 10-4 ly
Contoh 3: tahun cahaya kepada kilometer dan A.U.
Sebuah bintang berada 4.37 ly dari Matahari.Dalam km: 4.37 × 9.5 × 1012 = 4.15 × 1013 km
Dalam A.U.: (4.15 × 1013) ÷ (1.5 × 108) = 2.77 × 105 A.U.
| Planet | Jarak (km) | Jarak (A.U.) | Jarak (ly) |
|---|---|---|---|
| Utarid | 5.79 × 107 | 0.39 | 6.09 × 10-6 |
| Zuhrah | 1.08 × 108 | 0.72 | 1.14 × 10-5 |
| Bumi | 1.50 × 108 | 1.0 | 1.58 × 10-5 |
| Marikh | 2.28 × 108 | 1.52 | 2.40 × 10-5 |
| Musytari | 7.78 × 108 | 5.19 | 8.19 × 10-5 |
| Zuhal | 1.43 × 109 | 9.5 | 1.51 × 10-4 |
| Uranus | 2.87 × 109 | 19.13 | 3.02 × 10-4 |
| Neptun | 4.5 × 109 | 30 | 4.74 × 10-4 |
Tahun cahaya ialah unit jarak, bukan unit masa. Jangan tertukar antara A.U. (jarak purata Bumi-Matahari) dengan ly (jarak yang ditempuh cahaya setahun). Semasa menukar dari km, bahagi; semasa menukar ke km, darab.
Marikh berada 2.28 × 108 km dari Matahari. Hitung jaraknya dalam A.U.
Tunjukkan jawapan
(2.28 × 108) ÷ (1.5 × 108) = 1.52 A.U.
Planet-planet dalam sistem suria: ciri-ciri planet (12.1.2)
| Planet | Ciri penting |
|---|---|
| Utarid | Planet paling dekat dengan Matahari (kira-kira 57.9 juta km) dan planet terkecil. Diameternya 40% lebih kecil daripada Bumi. Tiada atmosfera, permukaan berkawah seperti Bulan, dan langit kelihatan gelap seperti di angkasa lepas. |
| Zuhrah | Planet kedua dari Matahari; dikenali sebagai planet ‘rumah hijau’ kerana karbon dioksida yang tinggi dalam atmosferanya. Berputar dari timur ke barat (berbeza dengan Bumi), maka Matahari terbit dari barat. Saiz hampir sama dengan Bumi tetapi suhu sekitar 460 °C. |
| Bumi | Planet ketiga; satu-satunya tempat di alam semesta yang dihuni makhluk hidup. Atmosfera melindungi permukaan daripada angin suria, sinaran ultraungu berbahaya dan radiasi angkasa lepas. Lebih 71% permukaannya air dan 29% daratan. |
| Marikh | Planet keempat; Planet Merah. Dua bulan: Phobos dan Demos. Keluasan hanya 25% permukaan Bumi dan jisim 10% jisim Bumi. Kawasan cerah dilitupi debu dan pasir kemerahan; kawasan kutub mengandungi air beku dan karbon dioksida. |
| Musytari | Planet kelima; planet terbesar daripada lapan planet (planet gergasi bergas). Jisim hampir 320 kali jisim Bumi dan dua kali ganda jumlah jisim semua planet lain. Dikatakan pelindung Bumi kerana gravitinya yang kuat memesongkan objek besar daripada melanggar Bumi. |
| Zuhal | Planet keenam; kedua terbesar; planet gergasi bergas. Mempunyai sistem gelang (cincin) yang kebanyakannya terdiri daripada ais dengan sejumlah kecil serpihan batuan dan debu. 62 bulan ditemui setakat ini; Titan lebih besar daripada Utarid. |
| Uranus | Planet ketujuh; planet gergasi bergas (ais dan batu di bahagian dalam), ketiga terbesar. Cincin nipis dan gelap. Paksi putaran condong ke sisi (98°), hampir selari dengan orbitnya. Mengambil 84 tahun mengelilingi Matahari. |
| Neptun | Planet kelapan; planet gergasi bergas. Mengambil hampir 165 tahun mengelilingi Matahari. |
Dalam jadual: planet dalam (Utarid, Zuhrah, Bumi, Marikh) mempunyai permukaan yang keras. Empat planet luar (Musytari, Zuhal, Uranus, Neptun) tidak mempunyai permukaan yang keras dan hanya dilitupi gas.
Buku teks (Jadual 12.2, m.s. 256-257) membandingkan planet dengan Bumi:
| Planet | Jarak (juta km) | Jisim (× Bumi) | Diameter (km) | Ketumpatan (g cm-3) | Graviti (m s-2) | Suhu purata (°C) | Masa orbit | Bulan |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Utarid | 57.9 | 0.055 | 4 879 | 5.4 | 3.7 | 167 | 88 hari | 0 |
| Zuhrah | 108.2 | 0.815 | 12 104 | 5.2 | 8.87 | 457 | 224.7 hari | 0 |
| Bumi | 149.6 | 1 | 12 756 | 5.5 | 9.8 | 14 | 365 hari | 1 |
| Marikh | 227.9 | 0.107 | 6 794 | 3.9 | 3.71 | -55 | 687 hari | 2 |
| Musytari | 778.3 | 317.8 | 142 984 | 1.3 | 24.79 | -153 | 11.9 tahun | 67 |
| Zuhal | 1 429 | 95.159 | 120 536 | 0.7 | 10.44 | -185 | 29.5 tahun | 62 |
| Uranus | 2 871 | 14.536 | 51 118 | 1.27 | 8.69 | -214 | 84 tahun | 27 |
| Neptun | 4 504 | 17.147 | 49 528 | 1.6 | 11.15 | -225 | 164.8 tahun | 14 |
Atmosfera (kandungan utama): Zuhrah 96.5% karbon dioksida dan 3.4% nitrogen; Bumi 78% nitrogen dan 21% oksigen; Marikh 96% karbon dioksida; planet gergasi bergas terutamanya hidrogen dan helium; Utarid tiada atmosfera.
Namakan planet yang (a) dikenali sebagai Planet Merah, (b) mempunyai cincin yang jelas dan 62 bulan, (c) paksi putarannya condong 98°.
Tunjukkan jawapan
(a) Marikh; (b) Zuhal; (c) Uranus.
Hubungan antara suhu planet dengan jarak dari Matahari (12.1.3)
Secara teorinya, planet yang lebih dekat dengan Matahari menerima lebih banyak haba daripada planet yang lebih jauh. Namun situasi sebenar adalah kompleks.
| Planet | Mengapakah suhunya begitu? |
|---|---|
| Utarid (tiada atmosfera) | Bahagian yang menghadap Matahari menerima sinaran terus dan sangat panas (melebihi 427 °C). Bahagian yang gelap sangat sejuk kerana tiada atmosfera memerangkap haba (turun sehingga -173 °C). |
| Zuhrah (anomali) | Awan tebal yang memantulkan sinaran Matahari, tetapi atmosfera yang kebanyakannya karbon dioksida menyebabkan kesan rumah hijau. Banyak haba diperangkap dan suhu mencecah 462 °C, lebih panas daripada Utarid walaupun lebih jauh. |
| Bumi | Awan memantulkan balik sinaran Matahari ke angkasa lepas tetapi atmosfera memerangkap sebahagian haba (kesan rumah hijau). |
| Marikh | Walaupun ada atmosfera, tekanan permukaannya sangat rendah (kurang daripada 1⁄100 tekanan Bumi), maka kesan terhadap suhu sedikit; suhu antara -143 °C hingga 35 °C. |
| Musytari, Zuhal, Uranus, Neptun | Planet gergasi bergas menerima sinaran Matahari yang sedikit, maka suhu permukaan sangat rendah. |
Anggapan “planet paling dekat dengan Matahari ialah planet paling panas” adalah salah. Planet paling panas ialah Zuhrah (kesan rumah hijau), bukan Utarid.
Hubungan antara ketumpatan dengan tarikan graviti
Tarikan graviti di permukaan sesebuah planet bergantung pada jisim dan ketumpatan planet itu. Tarikan graviti Bumi ialah 9.8 m s-2: objek yang dilepaskan akan jatuh pada pecutan 9.8 meter per saat pada setiap saat.
- Tarikan graviti Utarid dan Marikh lebih rendah daripada Bumi kerana jisim planet yang rendah berbanding jisim Bumi.
- Tarikan graviti Zuhrah hampir sama dengan Bumi kerana jisimnya hampir sama dengan jisim Bumi.
- Tarikan graviti Musytari sangat tinggi (24.79 m s-2) kerana jisimnya sangat tinggi walaupun ketumpatannya sangat rendah.
- Walaupun Zuhal, Uranus dan Neptun mempunyai jisim yang sangat tinggi, tarikan graviti planet-planet ini tidak terlalu tinggi berbanding Bumi kerana planet gergasi bergas mempunyai ketumpatan yang rendah (anomali).
Contoh 4: baca data graviti
Uranus: jisim 14.536 kali Bumi tetapi graviti 8.69 m s-2, lebih rendah daripada Bumi (9.8 m s-2). Sebabnya ketumpatan Uranus hanya 1.27 g cm-3 berbanding 5.5 g cm-3 bagi Bumi. Nisbah graviti Musytari kepada Bumi = 24.79 ÷ 9.8 = 2.5 kali.Hubungan antara jarak, masa dan kelajuan
Semakin jauh sesebuah planet dari Matahari, semakin banyak masa yang diperlukan untuk mengelilingi Matahari dalam satu orbit.
Contohnya Utarid (paling dekat) hanya mengambil 88 hari sahaja, manakala Neptun (paling jauh) mengambil 164.8 tahun. Planet yang dekat dengan Matahari bergerak lebih cepat dalam orbitnya. Daripada data: 164.8 ÷ 11.9 = 13.8, iaitu Neptun mengambil masa kira-kira 13.8 kali lebih lama daripada Musytari.
Arah putaran planet
Semua planet berputar pada paksinya pada sudut kecondongan yang berbeza (Rajah 12.3). Semua planet berputar dari barat ke timur kecuali Zuhrah (timur ke barat) dan Uranus (berputar pada sisinya).
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 2 (KSSM), Rajah 12.3, m.s. 260.
(a) Nyatakan satu sebab Zuhrah lebih panas daripada Utarid. (b) Mengapakah graviti Neptun lebih rendah daripada Musytari?
Tunjukkan jawapan
(a) Kesan rumah hijau: atmosfera yang kaya karbon dioksida memerangkap haba. (b) Jisim Neptun (17.147 kali jisim Bumi) jauh lebih kecil daripada jisim Musytari (317.8 kali jisim Bumi), maka tarikan gravitinya lebih rendah (11.15 berbanding 24.79 m s-2).
Situasi hipotetikal: Bumi berputar perlahan atau berhenti berputar (12.1.4)
Putaran Bumi pada paksinya menyebabkan siang dan malam, pasang surut air laut dan pelbagai fenomena Bumi yang lain. Bumi berputar dari barat ke timur, maka kita melihat Matahari terbit di timur dan terbenam di barat. Jika Bumi berputar perlahan atau berhenti:
- waktu siang dan malam yang panjang di dua bahagian Bumi yang berbeza;
- pertambahan kawasan gurun pada bahagian Bumi yang menghadap Matahari;
- suhu pada bahagian Bumi yang tidak disinari Matahari menjadi sangat dingin;
- waktu berlakunya pasang surut air laut berubah.
Analogi: Zuhrah berputar dari timur ke barat, maka di Zuhrah Matahari terbit di barat dan terbenam di timur.
Satelit semula jadi
Satelit semula jadi (bulan) ialah jasad yang mengelilingi planet dengan orbitnya sendiri. Bulan ialah satu-satunya satelit semula jadi Bumi.
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 2 (KSSM), Rajah 12.5, m.s. 261.
Tempoh putaran Bulan pada paksinya dan peredarannya mengelilingi Bumi adalah sama (lebih kurang 27 hari). Oleh itu, permukaan Bulan yang sama sentiasa menghadap Bumi. Saiz Bumi kira-kira empat kali ganda saiz Bulan, maka dari Bulan, Bumi kelihatan lebih besar. Bumi juga mempunyai fasa apabila dilihat dari Bulan.
Bumi sebagai planet yang paling sesuai untuk hidupan (12.1.5)
Setakat ini, Bumi ialah satu-satunya planet yang mempunyai hidupan. Ciri-ciri Bumi (Rajah 12.7, m.s. 262):
| Ciri Bumi | Kepentingan untuk hidupan |
|---|---|
| Kandungan air yang banyak | Untuk semua keperluan hidup |
| Kandungan oksigen yang tinggi | Untuk proses respirasi |
| Julat suhu yang sesuai | Tidak terlalu panas atau terlalu sejuk |
| Atmosfera | Menghalang sinar-sinar berbahaya sampai ke Bumi |
| Cahaya matahari | Untuk proses fotosintesis tumbuhan |
| Tarikan graviti | Menarik objek di Bumi supaya tidak melayang ke angkasa lepas |
Zuhrah hampir sama dengan Bumi dari segi saiz dan jisim, tetapi tidak sesuai untuk hidupan seperti Bumi kerana suhunya sangat tinggi (kira-kira 460 °C) akibat kesan rumah hijau dan atmosferanya hampir sepenuhnya karbon dioksida.
Jejak ekologi
Jejak ekologi ialah ukuran kemampuan air dan tanah menyediakan sumber yang diperlukan oleh manusia (makanan, minuman, kediaman dll.) serta kemampuan Bumi untuk menyerap semua bahan buangan manusia lalu menghasilkan semula sumber sesudah mereka menggunakannya.
- Jejak ekologi merupakan ukuran nisbah sumber bagi enam kawasan: jejak karbon, kawasan binaan, hutan, kawasan pertanian, kawasan penternakan dan kawasan perikanan.
- Jika jejak ekologi melebihi kemampuan Bumi memperbaharui sumber, Bumi akan kehabisan sumber.
- Jejak ekologi berbeza daripada sebuah negara dengan negara yang lain.
Pertambahan populasi manusia menyebabkan aktiviti penerokaan laut dan tanah kian pesat. Langkah mengurangkan jejak ekologi termasuk mengitar semula bahan dan menggunakan sumber secara berhemat; setiap individu mempunyai peranan memelihara Bumi.
Mengapakah Bumi sesuai untuk hidupan tetapi Zuhrah tidak walaupun saiz kedua-duanya hampir sama? Berikan dua sebab.
Tunjukkan jawapan
Suhu Zuhrah sangat tinggi (kira-kira 460 °C) akibat kesan rumah hijau; atmosfera Zuhrah hampir semuanya karbon dioksida (96.5%) tanpa oksigen dan air yang mencukupi. Bumi mempunyai air, oksigen dan julat suhu yang sesuai.
Ringkasan
| Konsep | Ringkasan |
|---|---|
| A.U. | 1 A.U. = 1.5 × 108 km (jarak purata Bumi-Matahari) |
| ly | 1 ly = 9.5 × 1012 km |
| Susunan planet | Utarid, Zuhrah, Bumi, Marikh, Musytari, Zuhal, Uranus, Neptun |
| Suhu | Zuhrah paling panas (rumah hijau); planet gergasi bergas sangat sejuk |
| Graviti | Bergantung pada jisim dan ketumpatan; Musytari paling tinggi (24.79 m s-2) |
| Orbit | Semakin jauh dari Matahari, semakin lama masa mengelilingi Matahari |
| Putaran | Barat ke timur kecuali Zuhrah (timur ke barat) dan Uranus (pada sisinya) |
| Bumi | Air, oksigen, suhu sesuai, atmosfera, cahaya matahari, graviti |