BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

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, 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. Tiap-tiap lapisan kerak bumi mengungkap

bagaimana kondisi di masa lampau Bumi. Para peneliti telah menelaah secara

teliti sejarah geologis ini, memilah-milah lapisan, dan mengklasifikasikannya ke

dalam berbagai durasi seperti eon, era, perioda, dan epoh.

Ilmu bumi adalah suatu istilah untuk kumpulan cabang-cabang ilmu yang

mempelajari bumi. Cabang ilmu ini menggunakan gabungan ilmu fisika, geografi,

matematika, kimia, dan biologi untuk 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 berkembang

pun sangat variatif pada tiap-tiap periode. Tentunya perkembangan tersebut lebih

ke arah yang rasional dan memungkinkan difahami oleh masyarakat yang ada

pada tiap periode.

Page 1

I.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana perkembangan sains kebumian pada tiap periode?

2. Siapa saja tokoh populer yang berpartisipasi dalam perkembangan sains

kebumian pada tiap periode?

I.3 Tujuan

Dalam pembuatan makalah ini tujuan yang ingin dicapai yaitu selain untuk

memenuhi salah satu tugas mata kuliah Sejarah Fisika, juga untuk mengetahui

perkembangan sains kebumian pada tiap periode dan siapa saja tokoh populer

yang berpartisipasi dalam perkembangan sains kebumian pada tiap periode.

I.4 Metode Penulisan

Metode yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah analisis

deskripsi dan metode kepustakaan dengan mencari beberapa sumber dari buku-

buku dan artikel yang ada di internet.

I.5 Sistematika Penulisan

Makalah ini terdiri dari:

BAB I PENDAHULUAN

Terdiri dari latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan, metode

penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II PEMBAHASAN

Terdiri dari isi materi.

BAB III PENUTUP

Terdiri dari kesimpulan.

Page 2

BAB II

PEMBAHASAN

Bumi telah terbentuk sekitar 4,6 milyar tahun yang  lalu.  Bumi merupakan

planet dengan urutan ketiga dari delapan planet yang memiliki jarak dekat dengan

matahari.  Jarak bumi dengan matahari sekitar 150 juta km, 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 terdiri dari daratan dan lautan.

II.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.

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

Pada periode ini merupakan periode awal manusia berfikir mengenai dari

mana dan bagaimana proses bumi ini terbentuk.

Hipotesis nebula pertama kali dikemukakan oleh Immanuel 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 ini dikemukakan bahwa di jagat raya terdapat gas yang

kemudian berkumpul menjadi kabut (nebula). Gaya tarik-menarik antar gas ini

membentuk kumpulan kabut yang sangat besar dan berputar semakin cepat.

Page 3

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.

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

Seabad sesudah teori kabut tersebut, muncul Teori Planetesimal yang

dikemukakan oleh Chamberlin dan Moulton. Teori ini mengungkapkan bahwa

pada mulanya telah terdapat matahari asal. 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 sebagai benda-benda yang padat, dan

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 daribenda 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.

II.4 Periode Fisika Modern (1900 – saat ini)

Teori Pasang Surut Gas 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, saat

matahari 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

Page 4

semacam lidah pijar yang besar sekali, menjulur dari massa matahari tadi dan

merentang kea rah 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 itu. 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, seperti telah dibicarakan di atas.

Teori Bintang Kembar dikemukakan oleh seorang ahli Astronomi R.A

Lyttleton sekitar tahun 1930. Menurut teori ini, bahwa dahulunya tata surya kita

berupa dua bintang yang hampir sama ukurannya dan berdekatan yang salah

satunya meledak meninggalkan serpihan-serpihan kecil sehingga banyak material

yang terlempar. Karena bintang yang tidak meledak mempunyai gaya gravitasi

yang masih kuat, maka sebaran pecahan ledakan bintang tersebut mengelilingi

bintang yang tidak meledak. Bintang yang tidak meledak itu adalah matahari,

sedangkan pecahan bintang yang lain adalah planet-planet yang mengelilinginya.

Page 5

Teori Dentuman besar (Big Bang Theory 1972). Teori ini berdasarkan

jenis asumsi adanya massa yang sangat besar dan mempunyai massa jenis sangat

besar. Adanya reaksi inti menyebabkan amssa tersebut meledak hebat. Massa

tersebut kemudian mengembang dengan sangat cepat, menjauhi pusat ledakan.

Karena adanya 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 dilakukannya 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.

II.5 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. Ilmu bumi adalah suatu istilah untuk kumpulan

cabang-cabang ilmu yang mempelajari bumi.

Page 6

Dalam perkembangan ilmu kebumian muncul cabang-cabang ilmu baru

yang berkaitan dengan kebumian. Cabang-cabang utama ilmu kebumian antara

lain adalah:

Geologi mempelajari lapisan batuan dari kulit bumi (atau litosfer) dan

perkembangan sejarahnya. Cabang utama dari ilmu ini adalah mineralogi,

petrologi, geokimia, paleontologi, stratigrafi dan sedimentologi.

Geofisika 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 ilmu tentang pengukuran dan pemetaan permukaan bumi dan

dasar laut.

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 mempelajari bagian air dari bumi (laut dan air

tawar) atau hidrosfer. Kadang cabang ilmu ini digabungkan dengan

geofisika.

Glasiologi mempelajari bagian es dari bumi (atau kriosfer).

Ilmu atmosfer mempelajari bagian gas dari bumi (atau atmosfer) antara

permukaan bumi sampai lapisan eksofer (~1000 km). Cabang utama

bidang ini adalah meteorologi, klimatologi, dan aeronomi.

II.6 Struktur Bumi

Bumi terbagi menjadi beberapa lapisan yaitu inti bumi, mantel bumi, dan

kerak bumi.

Kerak bumi (crush) merupakan kulit bumi bagian luar (permukaan bumi). 

Tebal lapisan kerak bumi mencapai 70 km dan merupakan lapisan batuan yang

terdiri dari batu-batuan basa dan masam.  Lapisan ini menjadi tempat tinggal bagi

seluruh mahluk hidup.  Suhu di bagian bawah kerak bumi mencapai 1.100oC. 

Page 7

Lapisan kerak bumi dan bagian di bawahnya hingga kedalaman 100 km

dinamakan litosfer.

Selimut atau selubung (mantle) merupakan lapisan yang terletak di bawah

lapisan kerak bumi.  Tabal selimut bumi mencapai 2.900 km dan merupakan

lapisan batuan padat.  Suhu di bagian bawah selimut bumi mencapai 3.000 oC.

Inti bumi (core), yang terdiri dari material cair, dengan penyusun utama logam

besi (90%), nikel (8%), dan lain-lain yang terdapat  pada kedalaman 2900 – 5200

km.  Lapisan ini dibedakan menjadi lapisan inti luar dan lapisan inti dalam. 

Lapisan inti luar tebalnya sekitar 2.000 km dan terdiri atas   besi cair yang

suhunya mencapai 2.200 oC.  inti dalam merupakan pusat bumi berbentuk bola

dengan diameter sekitar 2.700 km.  Inti dalam ini terdiri dari nikel dan besi yang

suhunya mencapai 4.500 oC.

Berdasarkan susunan kimianya, bumi dapat dibagi menjadi empat bagian,

yakni bagian padat (lithosfer) yang terdiri dari tanah dan batuan, bagian cair

(hidrosfer) yang terdiri dari berbagai bentuk ekosistem perairan seperti laut, danau

dan sungai, bagian udara (atmosfer) yang menyelimuti seluruh permukaan bumi

serta bagian yang ditempati oleh berbagai jenis organisme (biosfer).

Lithosfer berasal dari bahasa yunani yaitu lithos artinya batuan, dan sphera

artinya lapisan lithosfer yaitu lapisan kerak bumi yang paling luar dan terdiri atas

batuan dengan ketebalan rata-rata 1200 km. Batuan tersebut adalah batuan

beku,batuan sedimen,dan batuan metamorf.

Page 8

Hidrosfer adalah lapisan air yang ada di

permukaan bumi. Kata hidrosfer berasal dari kata

hidros yang berarti air dan sphere yang berarti

lapisan. Hidrosfer di permukaan bumi meliputi danau,

sungai, laut, lautan, salju atau gletser, air tanah dan

uap air yang terdapat di lapisan udara.

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 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 sistem

ekologis global yang menyatukan seluruh makhluk hidup dan hubungan

antarmereka, 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.

II.7 Medan Magnet Bumi

Magnetosfer adalah lapisan medan magnet yang menyelubungi benda

angkasa. Selain Bumi, Merkurius, Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus juga

diselubungi magnetosfer. Magnetosfer Bumi terjadi disebabkan oleh inti Bumi

Page 9

yang tidak stabil. 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 antarplanet. 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 daripada 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. Pada tahun 1959 Thomas Gold mengusulkan

nama magnetosfer.

II.8 Fenomena yang Terjadi pada Bumi

Tsunami yang secara harfiah berarti "ombak

besar di pelabuhan" adalah perpindahan badan air

yang disebabkan oleh perubahan permukaan laut

secara vertikal dengan tiba-tiba. Perubahan

permukaan laut tersebut bisa disebabkan oleh

gempa bumi yang berpusat di bawah laut, letusan

gunung berapi bawah laut, longsor bawah laut,

atau atau hantaman meteor di laut.

Gelombang tsunami dapat merambat ke segala arah. Tenaga yang dikandung

dalam gelombang tsunami adalah tetap terhadap fungsi ketinggian dan

kelajuannya. Sejarawan Yunani bernama Thucydides merupakan orang pertama

yang mengaitkan tsunami dengan gempa bawah lain. Namun hingga abad ke-20,

Page 10

pengetahuan mengenai penyebab tsunami masih sangat minim. Penelitian masih

terus dilakukan untuk memahami penyebab tsunami.

Gempa bumi adalah getaran atau guncangan

yang terjadi di permukaan bumi. Gempa

bumi biasa disebabkan oleh pergerakan kerak

bumi (lempeng bumi). Kata gempa bumi juga

digunakan untuk menunjukkan daerah asal

terjadinya kejadian gempa bumi tersebut.

Bumi kita walaupun padat, selalu bergerak, dan gempa bumi terjadi

apabila tekanan yang terjadi karena pergerakan itu sudah terlalu besar untuk dapat

ditahan.

Gempa bumi vulkanik ( Gunung Api ) : Gempa bumi ini terjadi akibat

adanya aktivitas magma, yang biasa terjadi sebelum gunung api meletus. Apabila

keaktifannya semakin tinggi maka akan menyebabkan timbulnya ledakan yang

juga akan menimbulkan terjadinya gempabumi.

Gempa bumi tektonik : Gempa bumi ini disebabkan oleh adanya aktivitas

tektonik, yaitu pergeseran lempeng lempeng tektonik secara mendadak yang

mempunyai kekuatan dari yang sangat kecil hingga yang sangat besar.

Gempabumi ini banyak menimbulkan kerusakan atau bencana alam di bumi,

getaran gempa bumi yang kuat mampu menjalar keseluruh bagian bumi. Gempa

bumi tektonik : gempa ini disebabkan oleh perlepasan (tenaga) yang terjadi karena

pergeseran lempengan plat tektonik seperti layaknya gelang karet ditarik dan

dilepaskan dengan tiba-tiba. Tenaga yang dihasilkan oleh tekanan antara batuan

dikenal sebagai kecacatan tektonik. Teori dari tectonic plate (lempeng tektonik)

menjelaskan bahwa bumi terdiri dari beberapa lapisan batuan, sebagian besar area

dari lapisan kerak itu akan hanyut dan mengapung di lapisan seperti salju. Lapisan

tersebut begerak perlahan sehingga berpecah-pecah dan bertabrakan satu sama

lainnya. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya gempa tektonik.

Page 11

BAB III

PENUTUP

III.1 Kesimpulan

Dari pembahasan pada bab sebelumnya dapat disimpulkan bahwa sejarah

periodisasi ilmu kebumian mulai pesat berkembang pada periode ke-2 “awal

sains”. Pada periode pra-sains manusia belum terlalu memikirkan bagaimana

proses bumi ini terbentuk. Pada periode tersebut, ilmuan khususnya masih

bergelut mengemukakan teori mengenai bentuk bumi dan pusat tata surya.

Selanjutnya pada periode ke-2 mulailah manusia berfikir tentang proses

terbentuknya bumi. Berawal dari Immanuel Kant (1724-1804) pada tahun 1775

mengemukakan mengenai teori hipotesis nebula yang kemudian diikuti oleh

Simon de Laplace yang mengusulkan teori yang hampir sama (teori kant-laplace).

Pada periode Fisika Klasik muncul Teori Planetesimal yang dikemukakan

oleh Chamberlin dan Moulton. Ini merupakan satu-satunya teori yang terkenal

pada periode fisika klasik bahkan muncul di akhir periode tersebut. Ada pula yang

menganggap bahwa teori ini muncul pada periode fisika modern.

Bermunculannya teori mengenai kebumian pada periode Fisika Modern

lebih banyak dibandingkan periode lainnya. Pada periode ini muncul Teori

Pasang Surut Gas yang dikemukakan oleh Jeans dan Jeffreys pada tahun 1917,

Teori Bintang Kembar yang dikemukakan oleh seorang ahli Astronomi R.A

Lyttleton sekitar tahun 1930, dan Teori Dentuman besar (Big Bang Theory 1972)

yang dikemukakan oleh Stephen Hawking.

Disamping teori-teori di atas, ilmu kebumian terus berkembang sampai

saat ini. Sebagai bukti perkembangannya adalah dengan munculnya cabang ilmu

fisika terbaru yakni geologi geofisika.

Page 12