PERKEMBANGAN ILMU KEBUMIAN PADA TIAP PERIODE

PERKEMBANGAN ILMU KEBUMIAN PADA TIAP PERIODE

Bumi terbentuk miliaran tahun lalu, tetapi permukaan bumi telah banyak mengalami proses perkembangan dan perubahan sepanjang masa. Bumi adalah sebuah planet kebumian, yang artinya terbuat dari batuan, berbeda dibandingkan gas raksasa seperti Jupiter. Planet ini adalah yang terbesar dari empat planet kebumian dalam kedua arti yaitu massa dan ukuran. Dari keempat planet kebumian, bumi juga memiliki kepadatan tertinggi, gravitasi permukaan terbesar, medan magnet terkuat dan rotasi paling cepat. Bumi juga merupakan satu-satunya planet kebumian yang memiliki lempeng tektonik yang aktif. Manusia telah menjadi agen perubahan terbesar bagi topografi dan iklim bumi selama dua abad terakhir ini.

Bumi telah terbentuk sekitar 4,6 milyar tahun yang  lalu.  Bumi merupakan planet dengan urutan ketiga dari delapan planet yang memiliki jarak yang dekat dengan matahari.  Jarak bumi dengan matahari sekitar 150 juta km. Bumi berbentuk bulat dengan radius ± 6.370 km. Bumi merupakan satu-satunya planet yang dapat dihuni oleh berbagai jenis mahluk hidup dari kedelapan planet yang ada di tata surya kita.  Permukaan bumi sendiri terdiri dari daratan dan lautan.

Cabang ilmu yang mempelajari tentang kebumian ini menggunakan gabungan ilmu fisika, geografi, matematika, kimia, serta biologi  guna membentuk suatu pengertian kuantitatif dari lapisan-lapisan bumi. Ilmu kebumian mulai berkembang sejak periode awal sains. Perkembangan tersebut menciptakan berbagai teori pembentukkan bumi. Para ilmuan (khususnya peneliti kebumian) yang hidup pada setiap periode terus meneliti bagaimana sejarah terbentuknya bumi sesuai pada periodenya. Teori-teori yang berkembangpun sangat variatif pada tiap-tiap periode. Tentunya perkembangan tersebut lebih ke arah yang rasional dan memungkinkan difahami oleh masyarakat yang ada pada tiap periode.

1.      Periode Pra-Sains (Antara zaman purbakala s.d. 1550)

Pada periode pra-sains manusia belum berfikir mengenai awal terbentuknya bumi. Dari mana bumi berasal atau kapan bumi ini terbentuk. Perkembangan pengetahuan mengenai bumi pada periode ini masih seputar bentuk-bentuk bumi yang di kemukakan atas dasar pemikiran yang sederhana. Pada tahun 384-322 SM, Aristoteles mengemukakan teori Geosentris (bumi sebagai pusat tata surya), yang kemudian di awal abad ke-2 Claudius Ptolemaus juga mengungkapkan teori tersebut.  Sedangkan sekitar tahun 310-230 SM Aristrachus mengajukan teori heliosentris (matahari sebagai pusat tata surya), yang kemudian Copernicus juga mengungkapkan teori tersebut pada abad ke-15.

2.      Periode Awal Sains (1550 s.d. 1800)

Pada periode ini merupakan periode awal manusia berfikir mengenai darimana dan bagaimana proses bumi ini terbentuk.

Hipotesis nebula pertama kali dikemukakan oleh Imannuel Kant(1724-1804) pada tahun 1775. Kabut/nebula adalah kabut yang terdiri dari gas (terutama helium dan hidrogen) dan partikel-partikel angkasa. Kemudian ahli matematika terkenal dari Prancis Simon de Laplace mengusulkan teori yang hampir sama (teori kant-laplace). Dalam teori Kant-Laplace dikemukakan bahwa di jagat raya terdapat gas yang kemudian berkumpul menjadi kabut (nebula). Menurutnya gaya tarik-menarik antar gas ini membentuk kumpulan kabut yang sangat besar dan berputar semakin cepat. Dalam proses perputaran yang sangat cepat ini, materi kabut bagian khatulistiwa terlempar memisah dan memadat (karena pendinginan). Bagian yang terlempar inilah yang kemudian menjadi planet-planet dalam tata surya.

3.      Periode Fisika Klasik (1800 s.d. 1900)

Seabad setelah teori kabut (nebula) tersebut muncul, kemudian muncullah Teori Planetesimal yang dikemukakan oleh Chamberlin dan Moulton. Teori ini mengungkapkan bahwa pada mulanya telah terdapat matahari. Pada suatu ketika, matahari asal ini didekati oleh sebuah bintang besar, yang menyebabkan terjadinya penarikan pada bagian matahari. Akibat tenaga penarikan matahari asal tadi, terjadilah ledakan-ledakan yang hebat. Gas yang meledak ini keluar dari atmosfer matahari, kemudian mengembun dan membeku menjadi benda-benda padat yang disebut planetesimal. Planetesimal ini dalam perkembangannya menjadi planet-planet, dan salah satunya adalah planet Bumi kita.

Pada dasarnya, proses-proses teoritis terjadinya planet-planet dan bumi, dimulai dari benda berbentuk gas yang bersuhu sangat panas. Kemudian karena proses waktu dan perputaran cepat, maka terjadi pendinginan yang menyebabkan pemadatan (pada bagian luar). Adapaun tubuh Bumi bagian dalam masih bersuhu tinggi.

4.      Periode Fisika Modern (1900 ± saat ini)

a.       Teori Pasang Surut Gas

Teori ini dikemukakan oleh Jeans dan Jeffreys pada tahun 1917, yakni bahwa sebuah bintang besar mendekati matahari dalam jarak pendek, sehingga menyebabkan terjadinya pasang surut pada tubuh matahari, saa tmatahari itu masih berada dalam keadaan gas. Terjadinya pasang surut air laut yang kita kenal di Bumi, ukuranya sangat kecil. Penyebabnya adalah kecilnya massa bulan dan jauhnya jarak bulan ke Bumi (60 kali radius orbit Bumi).

Tetapi, jika sebuah bintang yang bermassa hampir sama besar dengan matahari mendekati matahari, maka akan terbentuk semacam gunung-gunung gelombang raksasa pada tubuh matahari, yang disebabkan oleh gaya tarik bintang tadi. Gunung-guung tersebut akan mencapai tinggi yang luar biasa dan membentuk semacam lidah pijar yang besar sekali, menjulur dari massa matahari tadi dan merentang ke arah bintang besar itu.

Dalam lidah yang panas ini terjadi perapatan gas-gas dan akhirnya kolom-kolom ini akan pecah, lalu berpisah menjadi benda-benda tersendiri, yaitu planet-planet. Bintang besar yang menyebabkan penarikan pada bagian-bagian tubuh matahari tadi, melanjutkan perjalanan di jagat raya, sehingga lambat laun akan hilang pengaruhnya terhadap planet yang berbentuk tadi.

Planet-planet itu akan berputar mengelilingi matahari dan mengalami proses pendinginan. Proses pendinginan ini berjalan dengan lambat pada planet-planet  besar, seperti Yupiter dan Saturnus, sedangkan pada planet-planet kecil seperti Bumi kita, pendinginan berjalan relatif lebih cepat. Sementara pendinginan berlangsung, planet-planet itu masih mengelilingi matahari pada orbit berbentuk elips, sehingga besar kemungkinan pada suatu ketika meraka akan mendekati matahari dalam jarak yang pendek. Akibat kekuatan penarikan matahari, maka akan terjadi pasang surut pada tubuh-tubuh planet yang baru lahir. Matahari akan menarik kolom-kolom materi dari planet-planet, sehingga lahirlah bulan-bulan (satelit-satelit) yang berputar mengelilingi planet-planet. peranan yang dipegang matahari dalam membentuk bulan-bulan ini pada prinsipnya sama dengan peranan bintang besar dalam membentuk planet-planet.

b.      Teori Bintang Kembar 

dikemukakan oleh seorang ahli Astronomi R.A Lyttleton sekitar tahun 1930. Menurutnya dulu tata surya kita berupa dua bintang yang hampir sama ukurannya dan berdekatan, yang kemudian salah satunya meledak meninggalkan serpihan-serpihan kecil. Lalu karena bintang yang masih utuh dan tidak meledak mempunyai gaya gravitasi yang masih kuat, maka sebaran pecahan ledakan bintang tersebut mengelilingi bintang yang tidak meledak. Menurut Lyttleton bintang yang tidak meledak itu adalah matahari, sedangkan pecahan bintang yang lain adalah planet-planet yang mengelilinginya.

c.       Teori Dentuman besar (Big Bang Theory 1972)

Teori ini berdasarkan jenis asumsi adanya massa yang sangat besar serta mempunyai massa jenis sangat besar. Karena adanya reaksi inti menyebabkan massa tersebut meledak hebat. Massa tersebut kemudian mengembang dengan sangat cepat, menjauhi pusat ledakan. Karena adanya gaya gravitasi, maka bintang yang paling kuat gravitasinya akan menjadi pusatnya. Dari berbagai teori yang dikemukakan para ahli, kebanyakan ilmuwan mendukung teori dentuman besar. Menurut mereka, ledakan besar tersebut merupakan awal terbentuknya alam semesta. Berdasarkan Theory Big Bang, proses terbentuknya bumi berawal dari puluhan milyar tahun yang lalu. Pada awalnya terdapat gumpalan kabut raksasa yang berputar pada porosnya. Putaran yang dilakukan tersebut memungkinkan bagian-bagian kecil dan ringan terlempar ke luar dan bagian besar berkumpul di pusat, membentuk cakram raksasa. Suatu saat, gumpalan kabut raksasa itu meledak dengan dahsyat di luar angkasa yang kemudian membentuk galaksi dan nebula-nebula. Selama jangka waktu lebih kurang 4,6 milyar tahun, nebula-nebula tersebut membeku dan membentuk suatu galaksi yang disebut dengan nama Galaksi Bima Sakti, kemudian membentuk sistem tata surya. Sementara itu, bagian ringan yang terlempar ke luar tadi mengalami kondensasi sehingga membentuk gumpalan-gumpalan yang mendingin dan memadat. Kemudian, gumpalan-gumpalan itu membentuk  planet-planet, termasuk  planet bumi.

v  Perkembangan Ilmu Kebumian

 Dalam perkembangannya, planet bumi terus mengalami proses secara bertahap hingga terbentuk seperti sekarang ini. Ada tiga tahap dalam proses pembentukan bumi. Awalnya, bumi masih merupakan planet homogen dan belum mengalami perlapisan atau perbedaan unsur. Pembentukan perlapisan struktur bumi yang diawali dengan terjadinya diferensiasi. Material besi yang berat jenisnya lebih besar akan tenggelam, sedangkan yang berat jenisnya lebih ringan akan bergerak ke permukaan.

Molekul di dalam inti Bumi (yang umumnya berwujud ion) selalu bergerak dengan sangat cepat karena suhu dan pengaruh medan gravitasi, menimbulkan arus listrik yang menciptakan medan magnet raksasa yang disebut magnetosfer. Magnetosfer Bumi adalah suatu daerah di angkasa yang bentuknya ditentukan oleh luasnya medan magnet internal Bumi, plasma angin matahari, dan medan magnet antar planet. Di magnetosfer, campuran ion-ion dan elektron-elektron bebas baik dari angin matahari maupun ionosfir bumi dibatasi oleh gaya magnet dan listrik yang lebih kuat dari pada gravitasi dan tumbukan. Magnetosfer Bumi ditemukan tahun 1958 oleh satelit Explorer 1 selama penelitian yang dilakukan pada masa Tahun Geofisika Internasional. Sebelumnya, para ilmuwan tahu bahwa arus listrik mengalir di ruang angkasa, karena letusan matahari kadang menyebabkan gangguan-gangguan “badai magnetik”. Namun tidak seorangpun tahu, di mana arus itu mengalir dan mengapa, atau bahwa angin matahari itu ada. Pada Agustus dan September 1958, Proyek Argus dilakukan untuk menguji teori tentang pembentukan sabuk radiasi yang mungkin memiliki kegunaaan taktis dalam perang.

Ilmu bumia dalah suatu istilah untuk kumpulan cabang-cabang ilmu yang mempelajari bumi. Dalam perkembangan ilmu kebumian muncul cabang-cabang ilmu baru yang berkaitan dengan kebumian. Cabang-cabang utama ilmu kebumian antara lain adalah:

·         Geologi

Geologi mempelajari tentang lapisan batuan dari kulit bumi (atau litosfer) danperkembangan sejarahnya. Cabang utama dari ilmu ini adalah mineralogi, petrologi, geokimia, paleontologi, stratigrafi dan sedimentologi.

·         Geofisika

Ilmu ini mempelajari sifat-sifat fisis bumi, seperti bentuk bumi, reaksi terhadap gaya, serta medan potensial bumi (medan magnet dan gravitasi). Geofisika juga menyelidiki interior bumi seperti inti, mantel bumi, dan kulit bumi serta kandungan-kandungan alaminya.

·         Geodesi

Geodesi adalah ilmu tentang pengukuran dan pemetaan permukaan bumi dan dasar laut.

·         Ilmu tanah

Ilmu tanah mempelajari lapisan terluar kulit bumi yang terlibat dalam proses pembentukan tanah (atau pedosfer). Disiplin ilmu utama antara lain adalah edafologi dan pedologi.

·         Oseanografi dan hidrologi

Ilmu ini mempelajari bagian air dari bumi (laut dan air tawar) atau hidrosfer. Kadang cabang ilmu ini digabungkan dengan geofisika.

·         Glasiologi

Ilmu glasiologi mempelajari bagian es dari bumi atau kriosfer.

·         Ilmu atmosfer

Ilmu ini mempelajari bagian gas dari bumi atau atmosfer antara permukaan bumi sampai lapisan eksofer (~1000 km). Cabang utama bidang ini adalah meteorologi, klimatologi, dan aeronomi.

v  Struktur Bumi

·         Hidrosfer 

Hidrosfer adalah lapisan air yang ada dipermukaan bumi. Kata hidrosfer berasal dari kata hidros yang berarti air dan sphere yang berartilapisan. Hidrosfer di permukaan bumi meliputi danau,sungai, laut, lautan, salju atau gletser, air tanah dan uap air yang terdapat di lapisan udara.

·         Atmosfer 

Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi sebuah planet, termasuk bumi, dari permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di bumi, atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah, sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan bumi.Atmosfer tersusun atas beberapa lapisan, yang dinamai menurut fenomena  yang terjadi di lapisan tersebut. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung bertahap. Studi tentang atmosfer mula-mula dilakukan untuk memecahkan masalah cuaca, fenomena pembiasan sinar matahari saat terbit dan tenggelam, serta kelap-kelipnya bintang.

·         Biosfer 

Biosfer adalah bagian luar dari planet Bumi, mencakup udara, daratan, dan air, yang memungkinkan kehidupan dan proses biotik berlangsung. Dalam pengertian luas menurut geofisiologi, biosfer adalah sistemekologis global yang menyatukan seluruh makhluk hidup dan hubungan antar mereka, termasuk interaksinya dengan unsur litosfer (batuan), hidrosfer (air), dan atmosfer (udara) Bumi. Bumi hingga sekarang adalah satu-satunya tempat yang diketahui yang mendukung kehidupan. Biosfer dianggap telah berlangsung selama sekitar 3,5 milyar tahun dari 4,5 milyar tahun usia Bumi.