PERKEMBANGAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

A. Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam Masa Prasejarah

Masa Prasejarah

Prasejarah atau nirleka (nir: tidak ada, leka: tulisan) adalah istilah yang digunakan untuk merujuk kepada masa di mana catatan sejarah yang tertulis belum tersedia. Zaman prasejarah dapat dikatakan bermula pada saat terbentuknya alam semesta, namun umumnya digunakan untuk mengacu kepada masa di mana terdapat kehidupan di muka Bumi dimana manusia mulai hidup.Batas antara zaman prasejarah dengan zaman sejarah adalah mulai adanya tulisan. Hal ini menimbulkan suatu pengertian bahwa prasejarah adalah zaman sebelum ditemukannya tulisan, sedangkan sejarah adalah zaman setelah adanya tulisan. Berakhirnya zaman prasejarah atau dimulainya zaman sejarah untuk setiap bangsa di dunia tidak sama tergantung dari peradaban bangsa tersebut. Salah satu contoh yaitu bangsa Mesir sekitar tahun 4000 SM masyarakatnya sudah mengenal tulisan, sehingga pada saat itu, bangsa Mesir sudah memasuki zaman sejarah. Zaman prasejarah di Indonesia diperkirakan berakhir pada masa berdirinya Kerajaan Kutai, sekitar abad ke-5; dibuktikan dengan adanya prasasti yang berbentuk yupa yang ditemukan di tepi Sungai Mahakam, Kalimantan Timur

Berdasarkan geologi, terjadinya bumi sampai sekarang dibagi ke dalam empat zaman. Zaman-zaman tersebut merupakan periodisasi atau pembabakan prasejarah yang terdiri dari:

§      Arkaezoikum

Zaman ini berlangsung kira-kira 2500 juta tahun, pada saat itu kulit bumi masih panas, sehingga tidak ada kehidupan. Dapat diartikan sebagai masa tanpa kehidupan. Bumi masih dalam keadaan membara dan jarak bumi dan bulan masih sangat dekat, berbagai benda ruang angkasa seperti meteor atau meteirit ( berukuran kecil) dengan mudah jatuh ke bumi yang belum terlindung udara.

§      Paleozoikum

Paleozoikum atau sering pula disebut sebagai zaman primer atau zaman hidup tua berlangsung selama 340 juta tahun. Makhluk hidup yang muncul pada zaman ini seperti mikro organisme, ikan, ampibi, reptil dan binatang yang tidak bertulang punggung.

§      Mesozoikum

Mesozoikum atau sering pula disebut sebagai zaman sekunder atau zaman hidup pertengahan berlangsung selama kira-kira 140 juta tahun, antara 251 hingga 65 juta tahun yang lalu. Pada zaman pertengahan ini, reptil besar berkembang dan menyebar ke seluruh dunia sehingga pada zaman ini sering pula disebut sebagai zaman reptil.

§      Neozoikum

Neozoikum atau zaman hidup pertengahan dibagi menjadi menjadi dua zaman, yaitu zaman Tersier dan zaman Kuartier. Zaman Tersier berlangsung sekitar 60 juta tahun. Zaman ini ditandai dengan berkembangnya jenis binatang menyusui.

Sementara itu, Zaman Kuartier ditandai dengan munculnya manusia sehingga merupakan zaman terpenting. Zaman ini kemudian dibagi lagi menjadi dua zaman, yaitu zaman Pleitosen dan Holosin. Zaman Pleitosen (Dilluvium) berlangsung kira-kira 600.000 tahun yang ditandai dengan adanya manusia purba.

Zaman pleistosen ditandai dengan meluasnya lapisan es di kedua kutub Bumi (zaman glacial) dan diseling dengan zaman ketika es kembali mencair (zaman interglacial). Keadaan ini silih berganti selama zaman pleistosin sampai empat kali. Di daerah tropika zaman glacial ini berupa zaman hujan (zaman pluvial) yang diseling dengan zaman kering (interpluvial). Corak penghidupan yang menggantungkan diri kepada alam masih lanjut pada masa Pasca plestosen atau permulaan Holosen. Corak mementingkan perburuan dan pengumupulan bahan makanan terbukti dari alat-alat batu yang dapat ditemuka di beberapa tempat misalnya kapak genggam Sumatra. Gejala hidup bercocok tanam dan beternak timbul sekitar 6000 tahun sebelum masehi kegiatan lain dalam corak penghidupan yang makin meningkat dengan pesat ini ialah penyempurnaan teknik pembuatan alat-alat batu yang mulai diupam dengan halus melalui proses yang lebih maju. Zaman pleistosen berakhir 10.000 tahun Sebelum Masehi kemudian diikuti oleh datangnya zaman Alluvium atau zaman Holosin yang masih berlangsung sampai sekarang. Dari zaman ini muncullah nenek moyang manusia sekarang, yaitu spesies homo sapiens atau makhluk cerdas.

Jaman Kejayaan Yunani

Masa 600tahun sebelum masehi sampai kurang lebih 200tahun sebelum masehi biasanya disebut jaman Yunani. Dalam jaman itu proses-prose perkembangan know how tetap mendasari kehidupan sehari-hari, sekalipun tingkatannya sedah jau lebih maju dari pada jaman sebelumnya.

Dalam lapangan pengetahuan yang berdasarkan sikap dan pemikiran yang sekedar menerima apa adanya, terjadi perubahan besar, dan perubahan ini dianggap sebagai dasar ilmu pengetahuan modern. Hal ini berdasarkan pada sikap bangsa Yunani yang tidak dapat menerima pengalaman-pengalaman tersebut secara pasif – receptif. Mereka memilih “inquiry atitud” dan “inquiry mind”.

Tokoh Yunani yang memberikan sumbangan pada perkembangan ilmu pengetauan, di anataranya adalah Thales, Pythagoras, Aristoteles, dan Archimedes.

Thales (624-548 SM)

Dianggap sebagai orang pertama yang mempertanyakan dasar dari alam dan isi dari alam ini.

Dalam rangka membahas perkembangan ilmu pengetahuan, yang terpenting bukanlah jawaban yang diberikan, tetapi diajukannya pertanyaan tersebut. Thales menekankan pentingnya pertanyaan. Pengajuan pertanyaan yang terus menerus akan menimbulkan atau menyebabkan pemeriksaan dan penelitian yang terus menerus juga. Dengan demikian pertanyaan suatu motor yang tetap mendorong pemikiran dan penyelidikan.

Pythagoras (580-500 SM)

Pythagoras adalah ahli filsafat yang sangat penting dalam rangka pengembangan ilmu pengetahuan.

Salah satu penemuannya yang terkenal adalah hukum atau dalil Pythagoras , yaitu bahwa dalam segitiga siku-siku dengan sisi-sisi A dan B serta hepotenusa C , berlaku A² + B² = C².

Aritoteles (384-322 SM)

Peninggalannya yang penting dalam hubungannya dengan ilmu pengetahuan adalah logika, biologi, dan metafisika.

Dalam bukunya yang berjudul logika, ia mengemukakan analisis bahasa yang didasarkan pada silogisme. Pada dasarnya, silogisme terdiri dari 3 kalimat.

Kalimat ke-1 mengutarakan soal yang umum disebut premis mayor. Kalimat ke-2 mengenai soal yang khusus dan disebut premis minor. Kalimat ke-3 merupakan kesimpulan yang ditarik berdasarkan kedua premis tersebut.

Archimedes (287-212 SM)

Archimedes mempelajari matematika, fisika, dan mekanika serta menerapkan sebagian penemuannya pada usaha membuat alat-alat.

Perhitungan dan penemuan hukum Archimedes dimulai dengan pengalaman, dan kemudian diidealisasikan dalam alam pemikiran(analisis teoritis), akhirnya dibuktikan dengan percobaan. Dengan demikian, sebenarnya Archimedes sudah menemukan landasan ilmu pengetahuan modern.

III. Jaman Renaissance (ABAD XV-XVI)

Renaissance berasal dari kata Re (kembali) dan Naitre (lahir). Pengertian riilnya adalah manusia mulai memiliki kesadaran-kesadaran baru yang mengedepankan nilai dan keluhuran manusia. Suasana dan budaya berpikirnya memang melukiskan “kembali” kepada semangat awali, yaitu semangat filsafat Yunani kuno yang mengedepankan penghargaan terhadap kodrat manusia itu sendiri. Jaman ini lebih merupakan gerakan kebudayaan daripada aliran filsafat. Keluhuran dan kehebatan manusia tampak dalam ungkapan-ungkapan seni hasil karya manusia.

Menurut pendapat para ahli sejarah, Renaissance awalnya dimulai di Italia. Hal ini disebabkan karena setelah runtuhnya Romawi Barat tahun 476M, Italia mengalami kemunduran, kota-kota pelabuhan menjadi sepi. Selama abad 8-11 perdagangan di laut Tengah dikuasai oleh pedagang muslim. Sejak berlangsung perang salib (abad 11-13) pelabuhan-pelabuhan di Italia menjadi ramai kembali untuk pemberangkatan pasukan perang salib ke Palestina. Setelah perang salib berakhir pelabuhan-pelabuhan tersebut berubah menjadi kota dagang yang berhubungan kembali dengan dunia timur. Muncullah Republik dagang di Italia seperti Genoa, Florence, Venesia, Pisa di Milano. Kota-kota ini dikuasai oleh para pengusaha serta pemilik modal yang kaya raya disebut golongan borjuis antara lain keluarga Medicci dari Florence. Mereka mendorong terjadinya pendobrakan terhadap polapola tradisional dari abad pertengahan.

Latar belakang Muncul Renaissance adalah sebagai usaha pembaharuan kebudayaan Romawi dan Yunani yang pada masa abad tengah / masa kegelapan sempat dilupakan, yaitu tipe manusia yang otonom dan mandiri. Disini Renaissance lahir sebagai pembaharu untuk membentuk manusia yang mandiri, utuh, otonom, dan bertanggungjawab.

Bila abad pertengahan memegang teguh konsep ilmu pengetahuan sebagai rangkaian argumentasi, jaman renaissance merombaknya dengan paham baru, yaitu bahwa ilmu pengetahuan itu adalah soal eksperimentasi. Pembuktian kebenaran bukan lagi pembuktian argumentatif-spekulatif, melainkan eksperimental-matematis-kalkulatif.Politik tidak lagi dipikirkan dalam kaitannya dengan iman dan agama, tetapi dengan politik itu sendiri, sebab politik mempunyai etika dan moralnya sendiri. Etika politk adalah etika kekuasaan, artinya tunduk pada pertimbangan-pertimbangan kestabilan dan keselamatan negara, bangsa, pemerintahan dan kekuasaan.

Tokoh-tokoh pada zaman Renaissance antara lain: Galileo Galilei, Hobbes, Newton, Bacon

Sumbangan Renaissance Kepada Eropa :

Kemunculan aliran pemikiran yang mementingkan kebebasan akal seperti alirn baru Eropah hingga abad ke 18 seperti Humanisme, rasionalisme, nasionalisme dan absolutisme. Itali telah menjadi pusat ilmu yang terkenal di Eropah pada abad ke 15. Renaissance telah membentuk masyarakat perdagangan yang berdaya maju.

Melahirkan tokoh-tokoh pemikir seperti Leonardo de Vinci yang terkenal sebagi pelukis, pemusik dan ahli falsafah serta jurutera. Melahirkan ahli-ahli sains terkenal seperti Copernicus dan Galileo. Melahirkan ahli matematik seperti Tartaglia dan Cardan.

Selain itu, Renaissance telah melahirkan tokoh-tokoh perobatan di Eropah. Antara tokoh perobatan terkenal iaitu William Harvey yang telah memberi sumbangan dalam kajian peredaran darah.

Renaissance telah melahirkan masyarakat yang lebih progresif dan wujud semangat inquiri sehingga membawa kepada aktiviti penjelajahan dan penerokaan.

Boleh disimpulkan bahwa jaman renaissance adalah jaman pendobrakan manusia untuk setia dan konstan dengan jati dirinya. Jaman ini sekaligus menggulirkan semangat baru yang menghebohkan, terutama dalam hubungannya dengan karya seni, ilmu pengetahuan, sastra dan aneka kreativitas manusia yang lain. Di sini filsafat memegang fungsinya yang baru yaitu meletakkan dasar-dasar bangunan pengembangan aneka ilmu alam/ pasti yang merintis hadirnya tekhnologi-tekhnologi seperti yang kita nikmati sekarang ini.

B. Perkembangan Ilmu Alamiah yang Pesat

I. IPA Klasik dan IPA modern

Mulanya berkembang sangat lambat (abad 15-16)Lebih pesat setelah Copernicus yang kemudian diperkuat Galileo (konsep geosentris konsep heliosentris), dikenal sebagai permulaan abad ilmu pengetahuan modern (kebenaran berdasarkan induksi).

Perkembangan IPA sangat pesat terjadi setelah diperkenalkannya konsep fisika kuantum dan relativtas pada awal abad ke-20.  Konsep “modern” ini mempengaruhi konsep IPA keseluruhan sehingga dalam beberapa hal perlu dilakukan revisi dan penyesuaian konsepsi ilmu pengetahuan ke arah pemikiran modern.  Dengan demikian terdapat dua konsep IPA, yaitu IPA klasik yang telaahannya bersifat makroskopik, dan IPA modern yang bersifat mikroskopik. 

Dengan demikian penggolongan IPA “klasik” dan IPA “modern” sama sekali sekali bukan berkaitan dengan waktu maupun klasifikasi bidang ilmu.  Penggolongan ini lebih mengacu kepada konsepsi yaitu cara berpikir, cara memandang, dan cara menganalisis suatu fenomena alam.  Perkembangan ilmu yang sangat besar akhir-akhir ini sangat ditunjang oleh perkembangan ilmu maupun perangkat computer yang semakin cepat dan canggih.

Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) berkembang sesuai dengan zamannya, dimulai dengan pendekatan “pseudo science,” rasionalisme, sampai pendekatan ilmiah terkini. Perkembangannya sangat lambat, agak sedikit  cepat setelah abad pertengahan, dimulai dengan penemuan yang liberal dari Copernicus tentang heliosentris, dan sangat pesat mulai abad ke-20 dengan ditemukannya teori kuantum dan relativitas yang mengubah konsepsi ilmu pengetahuan ke arah lebih mikroskopik.  Perkembangan ilmu yang sangat pesat ini sangat ditunjang oleh perangkat penelitian maupun perangkat komputer yang semakin canggih.

Segala kebenaran yang terkandung dalam ilmu alamiah terletak pada metode ilmiah.  Kelebihan dan kekurangan ilmu alamiah ditentukan oleh metode ilmiah, maka pemecahan segala masalah yang tidak dapat diterapkan metode ilmiah, tidaklah ilmiah.  Sebagai langkah pemecahan atau prosedur ilmiah adalah penginderaan, masalah atau problem, hipotesis, eksperimen dan teori.  Beberapa teori menunjukkan validitas yang umum sehingga memiliki rangkuman yang tinggi, maka teori itu menjadi hukum alam.

Konsepsi tentang IPA klasik dan IPA modern tidak bertitik tolak dari waktu penemuannya  tetapi berdasarkan konsepsi cara berpikir, cara memandang, dan cara menganalisis suatu fenomena alam.           

Perkembangan ilmu pengetahuan dimulai dengan tanpa pembedaan, dilanjutkan menjadi IPA, IPS dan Budaya.  Perkembangan yang semakin pesat menyebabkan IPA diklasifikasikan menjadi berbagai disiplin ilmu, dilanjutkan dengan sub-disiplin ilmu dan diteruskan menjadi bagian yang sangat fokus (spesialisasi).  Sejalan dengan itu juga muncul ilmu multidiplin baru sebagai lanjutan dari munculnya fenomena baru yang tidak mungkin ditelaah hanya dari satu disiplin ilmu saja.

Perbedaan IPA klasik dan modern:

IPA klasik

Proses IPA yang menggunakan metode keilmuan diaman peranan teori dan eksperimen saling melengkapi dan memperkuat. Cirinya : lebih mendahulukan eksperimen dari teori, mendiskkripsikan gejala-gejala alam, penekanannya secara kulaitatif sehingga hasil yang ditunjukkan kuantitatif. IPA klasik dengan telaahan bersifat Makroskopik.

IPA modern

Proses metode keilmuan yang lebih menekankan teori dari pada eksprimen/praktek.
Cirinya : hukum sebab akibat memberikan kepastian mutlak, bersifat detemernistik mulai ditinggalkan, mendekati kebenaran mutlak dari gejala yang dipermasalahkan. IPA modern dengan telaahan bersifat Mikroskopik.

II. IPA dan Perkembangan Manusia

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan alam, kini telah lahir berbagai teknologi yang sangat pesat, dan kini diperdebatkan tentang akibat-akibat yang dibawa teknologi pada peradaban manusia sebagai keseluruhan, baik benturan teknologi terhadap nilai-nilai kemanusiaan, akibat-akibat fisik maupun benturannya terhadap tata lingkungan sebagai keseluruhan.

Melihat kecenderungan dari perkembangan berbagai tahap yang dialaminya, jelas bahwa teknologi menjadi harapan jika dituruti suatu haluan yang terarah pada usaha meningkatkan mutu kehidupan manusia, yakni usaha untuk mencukupi :

Bahan pangan, pekerjaan bagi penduduk dunia.

Bahan mentah dan energi bagi penduduk dunia disertai usaha menekan pemborosan. Usaha untuk memberikan tempat bermukim yang layak bagi manusia.

IPA dan teknologi telah demikian maju sehingga merupakan bagian dari hidup kita, termasuk dalam usaha pengadaan pangan. Dalam kaitan ini maka sumbangan IPA dan teknologi adalah :

-          Mengembangkan tanah-tanah produktif

-          Penyediaan pangan baru

-          Penyediaan pangan (pemukiman) tanpa merusak lingkungan

-          Penyediaan sandang

-          Meningkatkan kesehatan

Perkembangan IPA dan teknologi yang demikian pesatnya mempunyai pengaruh langsung pada kehidupan.

III.Peranan Matematika dan Daya Abstraksi Manusia

Peranan matematika dalam usaha mewujudkan kesejahteraan masyarakat adalah ibarat fondasi suau gedung megah yang tidah pernah terpamer di atas permukaan tanah.

Matematika adalah suatu ilmu yang abstrak. Teori-teori dalam ilmu ini disususn dengan pola berfikir atau penalaran tertentu, yang dianut dengan konsekuen. Matematika dikenal sebagai ilmu pengetahuan yang sangat kokoh strukturalnya, tidak mudah diombang-ambingkan oleh berbagai dorongan perubahan. Kekokohan struktur ini disebabkan karena setiap perkembangan ilmu ini pada umumnya adalah sebagai konsekuensi logis dari apa yang sudah ada sebelumnya. Walaupun matematika itu abstrak, banyak konsep awal matematika yang berasal dari situasi nyata atau disebut sebagai pengabstrakan suatu nyata.

Misalnya konsep garis dan konsep kesejajaran geometri. Konsep-konsep ini adalah konsep-konsep abstrak. Akan tetapi, munculnya konsep ini adalah karena desakan kebutuhan nyata. Semenjak dahulnya manusia penghuni lembah-lembah subur berbagai sungai besar di dunia ini seperti lembah sungai Nil, setiap tahun harus mengungsi karena banjir besar yang melanda lembah tersebut. Setelah banjir surut, mereka harus mendapatkan kembali lahan yang sesuai dengan lahan semula yang telah ditutupi Lumpur banjir itu. Mereka senantiasa kembali, karena lahan yang mereka tiggalkan itu menjadi subur oleh karena lumpur banjir itu. Usaha untuk mendapatkan kembali lahan dengan luas dan bentuk yang sama seperti yang mereka miliki dulu, telah mendorong tumbuhnya berbagai konsep yang mendasari teori geometri yang kita kenal sekarang.

Contoh lain terbentuknya suatu konsep abstrak dari situasi atau kondisi nyata, yaitu :

Semenjak manusia mulai membangun keluarga, mereka berusaha mengenali banyak keluarga mereka. Mereka perlu mengetahui apakah keluarga mereka bertambah atau berkurang, untuk berusaha menyediakan makanan sesuai dengan yang diperlukan. Ketika manusia mulai mengenal usaha memelihara ternak, mereka perlu mengetahui apakah ternak mereka masih utuh, adakah yag hilang atau sudah bertambah. Sebagaimana juga dalam berbagai hal lainnya, dalam kedua hal di atas mereka memerlukan cara mencacah yang melibatkan pula beberapa operasi hitung yang sederhana. Situasi ini merupakan salah satu di antara yang mendesakkan tumbuhnya ilmu aritmatika  dan ilmu berhitung. Dari ilmu ini pula berkembang teori bilangan yang sangat abstrak bentuknya.

IV. Peranan Matematika terhadap IPA

Matematika dan IPa  dikelompokkan dalam Sains Dasar (Basic Sciences) kendati system pembenarannya berlainan. Hubungan antara keduanya memang amat erat, khususnya antara matematika dan fisika. Kebenaran dalam sains bersifat empiris, sedangkan dalam matematika berdasarkan kesepakatan sebelumnya (definisi, aksioma). Dari segi ini maka matematika bukan sains.

Matematika merupakan alat dan bahasa yang amat ampuh dalam pengembangan sains (hard atau soft), karena itu sering disebut “queen of the sciences”.

Matematika merupakan ilmu yang mendukung perkembangan sains. Di masa hidup Pythagoras (525-500 SM), yang lebih dikenal dalil Pythagoras. Dalil yang disusunnya ini sebenarnya telah dimanfaatkan ketika pembangunan piramida di zaman Mesir kuno, walaupun mungkin belum dalam bentuk yang sekarang ini. Pythagoras memasukkan juga mistik dalam karya-karyanya itu, karena memang demikianlah sains dizaman itu. Misalnya, bilangan 1,2,3,4 adalah bilangan istimewa, karena jumlahnya sama dengan banyak jari tangan orang. Salah satu penemuannya yang terkenal adalah hukum atau dalil Pythagoras , yaitu bahwa dalam segitiga siku-siku dengan sisi-sisi A dan B serta hepotenusa C , berlaku A² + B² = C²

Kemudian Aritoteles (384-322 SM), peninggalannya yang penting dalam hubungannya dengan ilmu pengetahuan adalah logika, biologi, dan metafisika. Dalam bukunya yang berjudul logika, ia mengemukakan analisis bahasa yang didasarkan pada silogisme. Pada dasarnya, silogisme terdiri dari 3 kalimat. Kalimat ke-1 mengutarakan soal yang umum disebut premis mayor. Kalimat ke-2 mengenai soal yang khusus dan disebut premis minor. Kalimat ke-3 merupakan kesimpulan yang ditarik berdasarkan kedua premis tersebut.

Sungguh banyak hal-hal yang mendasari perkembangan matematika yang kemudian mendukung perkembangan sains yang direalisasikan untuk digunakan manusia oleh ilmu teknologi, yang dikembangkan oleh Archimedes seta pengikutnya yang dikenal sebagai pengiku aliran Archimedes. Archimedes mempelajari matematika, fisika, dan mekanika serta menerapkan sebagian penemuannya pada usaha membuat alat-alat. Perhitungan dan penemuan hukum Archimedes dimulai dengan pengalaman, dan kemudian diidealisasikan dalam alam pemikiran(analisis teoritis), akhirnya dibuktikan dengan percobaan. Dengan demikian, sebenarnya Archimedes sudah menemukan landasan ilmu pengetahuan modern.

Berabad-abad kemudian, muncul pula dua nama yang mengembangkan analisis matematika yang dalam bentuk sederhananya dikenal sebagai pelajaran kalkulus. Analisis ini banyak sekali dimanfaatkan dalam pembahasan fenomena alam. Isaac Newton (1642-1727) di Inggris yang lebih dikenal sebagai fisikawan dengan hokum Newton dalam mekanika, menulis Principia, sebuah buku yang klasik. Buku ini menyajikan dasar-dasar fisika dan astronomi dalam bahasa matematika khususnya dalam bahasa geometri murni. Dalam buku tersebut timbul usaha mendefinisikan limit fungsi dan pengertian perubahan tak hingga kecilnya yang disusul oleh pengertian turunan fungsi. Turunan fungsi ini merupakan pokok bahasan utama dalam kalkulus.

Sementara itu Gootfried Wilhelm Leibnitz (1646-1716) secara terpisah menyusun pengertian kalkulus diferensial yang oleh Newton disebut Fluxion. Leibnitz mendefinisikan sebagai hasil bagi dua besaran yang sangat kecil, yang kemudian dituliskannya sebagai dx  dan dy seperti yang dikenal sekarang.

Leonhard Euler (1707-1783) dipandang sebagai salah seorang penghubung matematikawan dan rekayasawan. Euler telah menyelesaikan berbagai masalah rekayasa dengan cara matematika. Ia telah mengembangkan berbagai konsep baru dalam analisis dan merevisi analisis yang sudah dewasa itu.

Joseph Louis Lagrange (1736-1813) da Piere Simon Laplace (1749-1827) merpakan dua ilmuwan besar mengintegrasikan rekayasa dengan matematika, yang membawa dampak yang besar. Lagrange menerjemahkan masalah mekanika menjadi masalah analisis matematika, dan kemudian menelaah mekanika itu dengan menelaah analisis matematika itu. Laplace banyak menganggap astronomi dan menggarap pula kalkulus integral, kalkulus beda hingga, persamaan diferensial dan lain-lain. Ia mengemukakan bahwa masalah potensial dalam masalah kesetimbangan adalah masalah diferensial parsial. Yang dikenal sebagai persamaan Laplace.

VI. Apa yang diharapkan dengan mempelajari Ilmu Kealaman Dasar?

Dengan mempelajari Ilmu Kealaman Dasar diharapkan mahasiswa dapat memiliki wawasan luas mengenai pengetahuan alam serta memanfaatkan dan melestarikannya untuk kepentingan generasi sekarang serta mendatang.

Di samping pengetahuan alam, mahasiswa dapat mengenali adanya relasi erat antara perkembangan ilmu eksata dengan ilmu-ilmu social. Banyak prinsip-prinsip ilmu alam seperti evolusi, konsep ekologi, dan masih banyak pengetahuan lain yang di adopsi untuk menjelaskan gejala sosial. Sebaliknya untuk mengingatkan perbedaan antara alam dengan lingkungan social, sehingga perlu diketahui pula tidak semua pengetahuan social dapat dijelaskan berdasarkan gejala alam.

BUMI DAN ALAM SEMESTA

  A.    Teori Terbentuknya Alam Semesta

Pengertian alam semesta yang digunakan para ahli astronomi adalah ruang angkasa dan benda-benda langit yang ada di dalamnya. Alam semesta dibagi menjadi dua, makrokosmos dan mikrokosmos. Mikrokosmos adalah benda-benda yang mempunyai ukuran yang sangat kecil, misalnya atom, elektron, sel, amuba dan sebagainya. Sedangkan makroskosmos adalah bena-benda yang mempunyai ukuran yang sangat bedsar, misalnya bintang, planet, galaksi.

Beberapa teori yang mengungkapkan tentang terbentuknya alam semesta. Teori tersebut dikelompokkan menjadi :

1.      Teori Osilasi

Menurut teori osilasi dikatakan bahwa alam semesta berosilasi. Menurut teori ini dimungkinkan alam semesta berdaur terus menerus mengembang dan menyusut. Teori osilasi beranggapan bahwa galaksi-galaksi alam semesta berkumpul dan akhirnya terjadi ledakan besar. Karena ledakan tersebut maka bahannya bercerai berai membentuk galaksi-galaksi baru yang saling menjauh. Proses pengembangan ini melambat dan akhirnya berhenti, kemudian diikuti oleh penyusutan lalu meledak lagi. Demikian terjadi terus menerus.

2.      Teori Keadaan Tetap (Steady-state theory)

Teori ini berdasarkan prinsip kosmologi sempurna yang menyatakan bahwa alam semesta di manapun dan bilamana pun selalu sama. Berdasarkan prinsip tersebut alam semesta terjadi pada suatu saat tertentu yang telah lalu dan segala sesuatu di alam semesta selalu tetap sama walaupun galaksi-galaksi saling bergerak menjauhi satu sama lain.

Alam besarnya tak terhingga dan tak terbatas serta tak berubah keadaannya sejak waktu tak terhingga lamanya yang telah lampau dan sampai yang akan datang, yang disebut dengan model keadaan tetap. Ahli-ahli astronomi yang mendukung teori ini antara lain Hoyle, Herman Bondi dan Thomas Gold. Secara ringkas teori keadaan tetap menyatakan :

“Tiap-tiap galaksi terbentuk, tumbuh menjadi tua dan akhirnya mati pada saat bintang-bintang mendukung galaksi itu berevolusi mencapai keadaan bayangan putih (katai putih). Dengan terbentuknya materi-materi baru, maka menurut teori ini alam semesta tak terhingga besarnya dan tak terhingga tuanya, atau dengan kata lain tanpa awal dan tanpa akhir.”

3.      Teori Ledakan Besar (Big-bang theory)

Teori ini berlandaskan dari asumsi adanya massa yang sangat besar dan mempunyai masa jenis yang sangat besar, karena adannya reaksi inti kemudian meledak dengan hebat. Massa tersebut kemudian mengembang dengan sangat cepat menjauhi pusat ledakan. Menurut teori ini, seluruh bahan di alam semesta ini  pada mulanya termampatkan sehingga sangat padat yang kemudian meledak dengan dahsyatnya.  Gas yang disemburkan keluar oleh ledakan besar tersebut menyembur dan membentuk galaksi-galaksi yang meneruskan gerakannya keluar.

Menurut teori ini ada beberapa massa yang penting selama terjadinya alam semesta, yaitu :

·         Massa batas dinding planck yaitu masa terjadinya alam semesta berumur  10^-43 detik.

·         Massa jiffy yaitu masa pada saat alam semesta berumur 10^-23 detik.

·         Massa quark yaitu pada saat alam semesta berumur 10^-4 detik. Pada masa ini partikel-pertikel saling bertumpang tindih dan tidak berstruktur serta diikuti dengan terbentuknya hadron yang mempunyai kerapatan 10⁹ ton tiap sentimeter kubik.

·         Masa pembentukan lipton yaitu masa pada saat alam semesta setelah 10^-4 detik.

·         Masa radiasi yaitu masa alam semesta berumur 1 detik sampai satu juta kemudian pada saat terbentuknya fusi hidrogen menjadi helium mempunyai suhu 10⁹ derajat kelvin. Pada saat usia alam semesta berumur 10⁵ dampai 10¹ tahun mempunyai suhu 3000 derajat kelvin.

·         Masa pembentukan galaksi yaitu pada usia alam semesta 10⁸-10⁹ tahun. Pada saat usia ini galaksi masih berupa kabut pilin yang berputar berbentuk piringan raksasa.

·         Masa pembentukan tata surya, yaitu pada usia 4,6 x 10⁹ tahun.

Seorang ahli astronomi Belgia. George Lemaitre (1894-1966) pada tahun 1927 mengusulkan tentang teori ledakan besar ini. George Lemaitre mengatakan bahwa alam semesta ini pada mulanya dimulai oleh suatu ledakan besar dan sejak saat itu hasil ledakan-ledakan tersebut yang berupa kepingan-kepingan ledakan masih terus beterbangan, George mendasarkan teorinya pada pengamatan yang dilakukan oleh Edwin Hubble (1889-1953), seorang ahli astronomi Amerika. Pada tahun 1924 Edwin Hubble menunjukkan bahwa terdapat galaksi-galaksi lain diluar galaksi kita. Tahun 1929, Edwin Hubble mengumumkan bahwa alam semesta ini mengembang dan galaksi-galaksi saling menjauhi dengan kecepatan semakin jauh semakin tinggi.

Pada tahun 1948, Gerge Gamov, seorang ahli astronomi Amerika muncul dengan gagasan lain tentang Big Bang. Ia mengatakan bahwa setelah pembentukan alam semesta melalui ledakan raksasa, sisa radiasi yang ditinggalkan oleh ledakan ini haruslah ada di alam. Selain itu, radiasi ini haruslah tersebar merata di segenap penjuru alam semesta. Bukti yang 'seharusnya ada' ini pada akhirnya diketemukan. Pada tahun 1965, dua peneliti bernama Arno Penziaz dan Robert Wilson menemukan gelombang ini tanpa sengaja. Radiasi ini, yang disebut 'radiasi latar kosmis', tidak terlihat memancar dari satu sumber tertentu, akan tetapi meliputi keseluruhan ruang angkasa. Demikianlah, diketahui bahwa radiasi ini adalah sisa radiasi peninggalan dari tahapan awal peristiwa Big Bang.

Pada tahun 1989, NASA mengirimkan satelit Cosmic Background Explorer. COBE ke ruang angkasa untuk melakukan penelitian tentang radiasi latar kosmis. Hanya perlu 8 menit bagi COBE untuk membuktikan perhitungan Penziaz dan Wilson. COBE telah menemukan sisa ledakan raksasa yang telah terjadi di awal pembentukan alam semesta.

Bukti penting lain bagi Big Bang adalah jumlah hidrogen dan helium di ruang angkasa. Dalam berbagai penelitian, diketahui bahwa konsentrasi hidrogen-helium di alam semesta bersesuaian dengan perhitungan teoritis konsentrasi hidrogen-helium sisa peninggalan peristiwa Big Bang. Jika alam semesta tak memiliki permulaan dan jika ia telah ada sejak dulu kala, maka unsur hidrogen ini seharusnya telah habis sama sekali dan berubah menjadi helium.

B.     Tata Surya

Tata surya adalah kumpulan benda langit yang terdiri atas sebuah bintang yang disebut Matahari dan semua objek yang terikat oleh gaya gravitasinya. Objek-objek tersebut termasuk delapan buah planet yang sudah diketahui dengan orbit berbentuk elips, lima planet kerdil/katai, 173 satelit alami yang telah diidentifikasi, dan jutaan benda langit (meteor, asteroid, komet) lainnya.

Tata Surya merupakan salah satu sistem dalam jagat raya yang luas ini. Di dalam tata surya ini merupakan pusat beredarnya benda-benda langit lainnya yang menjadi anggota tata surya. Setiap anggota tata surya mempunyai ciri-ciri yang khas, baik itu ukuran, komposisi, gerak dan orbitnya, penampakannya, bentuk dan ukuran.

1.      Teori Terbentuknya Tata Surya

Beberapa teori terbentuknya tata surya adalah sebagai berikut:

a.      Teori Kabut atau Nebula

Teori ini dikemukakan oleh Immanuel Kant(1724-1804), seorang ahli filsafat dari Jerman pada tahun 1755 dan oleh Pierre Simon Laplace seorang ahli fisika berkebangsaan Jerman pada tahun 1796. Mereka berpendapat bahwa sistem tata surya berasal dari kabut raksasa.

Kant berpendapat bahwa susunan matahari berasal dari gumpalan kabut yang berputar lambat, kemudian memadat dan atas dasar prinsip tarik menarik serta tolak menolak dari bagian-bagiannya pada pusatnya terbentuk sebuah inti besar yaitu matahari. Sedangkan yang berada di sekelilingnya adalah inti-inti kecil dan planet-planet yang terbentuk bersama-sama dengan matahari.

Laplace berpendapat bahwa susunan matahri berasal dari gumpalan-gumpalan kabut pijar dan merupakan matahari besar. Karena proses pendinginan dan pemadatan rotasinya semakin cepat sehingga sebagian kabut luar terpisah membentuk gelang-gelang kabut dan akhirnya membentuk planet-planet.

b.      Teori Planetisimal

Teori ini dikemukakan oleh Thomas C.Chamberlin dan Forest R.Moulton pada tahun 1900. Hipotesis planetisimal mengatakan bahwa tata surya kita terbentuk akibat adanya bintang lain yang lewat cukup dekat dengan matahari, pada masa awal pembentukan matahari. Kedekatan tersebut menyebabkan terjadinya tonjolan pada permukaan matahari, dan bersama proses internal matahari, menarik materi berulang kali dari matahari. Efek gravitasi bintang mengakibatkan terbentuknya dua lengan spiral yang memanjang dari matahari. Sementara sebagian besar materi tertarik kembali, sebagian lain terlepas, mendingin dan memadat, dan menjadi benda-benda berukuran kecil yang disebut planetisimal.

c.       Teori  Tidal atau Pasang Surut

Teori ini diungkapkan oleh James Jeans dan Harold Jeffreys pada tahun 1917. Planet dianggap terbentuk karena mendekatnya bintang lain kepada Matahari. Keadaan yang hampir bertabrakan menyebabkan tertariknya sejumlah besar materi dari matahari dan bintang lain tersebut oleh gaya pasang surut bersama mereka, yang kemudian terkondensasi menjadi planet.

d.      Teori Kondensasi

Teori kondensasi mulanya dikemukakan oleh astronom Belanda yang bernama G.P. Kuiper (1905-1973) pada tahun 1950. Teori kondensasi menjelaskan bahwa pada awalnya tata surya berisi gumpalan-gumpalan kabut raksasa yang kemudian mendingin atau berkondensasi, kemudian berputar, perputaran makin cepat sehingga kabut memipih membentuk cakram raksasa. Bagian pusat berputar lambat berkondensasi menjadi matahari. Perputaran yang sangatcepat menyebabkan bagian tepi terpecah-pecah menjadi bagian-bagian kecil dan mendingin menjadi planet-planet.

2.      Sistem Tata Surya

Di dalam system tata surya komponen utamanya adalah matahari, sebuah bintang yang mengandung 99,86 % massa dari sistem dan mendominasi seluruh dengan gaya gravitasinya. Yupiter dan Saturnus, dua komponen terbesar yang mengedari matahari, mencakup kira-kira 90% massa selebihnya.

Planet-planet dan objek-objek Tata Surya juga mengorbit mengelilingi matahari berlawanan dengan arah jarum jam jika dilihat dari atas kutub utara matahari, terkecuali Komet Halley.

Hukum Gerakan Planet Kepler menjabarkan bahwa orbit dari objek-objek Tata Surya sekeliling matahari bergerak mengikuti bentuk elips dengan matahari sebagai salah satu titik fokusnya. Objek yang berjarak lebih dekat dari matahari (sumbu semi-mayor-nya lebih kecil) memiliki tahun waktu yang lebih pendek. Pada orbit elips, jarak antara objek dengan matahari bervariasi sepanjang tahun. Jarak terdekat antara objek dengan matahari dinamai perihelion, sedangkan jarak terjauh dari matahari dinamai aphelion. Semua objek Tata Surya bergerak tercepat di titik perihelion dan terlambat di titik aphelion. Orbit planet-planet bisa dibilang hampir berbentuk lingkaran, sedangkan komet, asteroid dan objek sabuk Kuiper kebanyakan orbitnya berbentuk elips.

a.      Matahari

Bintang ini berukuran 332.830 massa bumi. Bergaris tengah 1.392.000 km, lebih besar 100 kali bumi. Unsur penyusun matahari adalah hydrogen dan helium. Namun di bagian inti dalam matahari sangat panas yang disebabkan oleh reaksi nuklir hingga suhunya mencapai 15.000.000°C. Di samping sebagai pusat peredaran, matahari juga merupakan pusat sumber tenaga di lingkungan tata surya. Matahari terdiri dari inti dan tiga lapisan kulit, masing-masing fotosfer, kromosfer dan korona. Untuk terus bersinar, matahari, yang terdiri dari gas panas menukar zat hidrogen dengan zat helium melalui reaksi fusi nuklir pada kadar 600 juta ton, dengan itu kehilangan empat juta ton massa setiap saat.

b.      Planet

1)      Planet Bagian Dalam

Empat planet yang terdekat dengan matahari, yakni Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars disebut Inner Terrestrial Planets.Memiliki komposisi batuan yang padat. Komposisi Planet-planet ini terutama adalah mineral bertitik leleh tinggi, seperti silikat yang membentuk kerak dan selubung, dan logam seperti besi dan nikel yang membentuk intinya. Tiga dari empat planet ini (Venus, Bumi dan Mars) memiliki atmosfer, Semuanya memiliki kawah meteor dan sifat-sifat permukaan tektonis seperti gunung berapi dan lembah pecahan. Planet yang letaknya di antara matahari dan bumi (Merkurius dan Venus) disebut juga planet inferior.

·           Merkurius adalah planet terdekat dengan matahari serta juga terkecil (0,055 massa bumi). Jaraknya dengan matahari adalah 57 juta km. sehingga suhu di siang hari dapat mencapai 430^oC, dan di malam hari mencapai 180^oC. Untuk sekali rotasi merkurius membutuhkan waktu58,6 hari, namun untuk mengelilingi matahari merkurius hanya membutuhkan waktu 88 hari. Merkurius tidak memiliki satelit alami dan ciri geologisnya adalah terdapat kawah-kawah pada permukaannya.

·           Venus berukuran mirip bumi (0,815 massa bumi). Berdiameter 12.102 km. Jarak terdekat dari matahari sekitar 107,4 juta km dan jarak terjauhnya sekitar 109 juta km. Oleh karena sinarnya sangat terang, venus disebut juga Bintang Senja, sehingga bisa dilihat dari bumi pada sore hari setelah matahari terbenam. Venus dalam satu kali berotasi membutuhkan waktu selama 243 hari, sedangkan revolusinya selama 224,7 hari.  Dan seperti bumi, planet ini memiliki selimut kulit silikat yang tebal dan berinti besi, atmosfernya juga tebal dan memiliki aktivitas geologi. Akan tetapi planet ini lebih kering dari bumi dan atmosfernya sembilan kali lebih padat daripada bumi. Venus tidak memiliki satelit. Venus adalah planet terpanas dengan suhu permukaan mencapai 470^o C, kemungkinan besar disebabkan jumlah gas rumah kaca yang terkandung di dalam atmosfer.

·           Bumi adalah planet bagian dalam yang terbesar dan terpadat, satu-satunya yang diketahui memiliki aktivitas geologi dan satu-satunya planet yang diketahui memiliki makhluk hidup. Jarak dari matahari 149,6 juta km. Diameternya 12.756 km. Hidrosfer-nya yang cair adalah khas di antara planet-planet kebumian dan juga merupakan satu-satunya planet yang diobservasikan memiliki lempeng tektonik. Atmosfer bumi sangat berbeda dibandingkan planet-planet lainnya, karena dipengaruhi oleh keberadaan mahluk hidup yang menghasilkan 21% oksigen. Bumi memiliki satu satelit, bulan, satu-satunya satelit besar dari planet kebumian di dalam tata surya.

·           Mars berukuran lebih kecil dari bumi dan Venus (0,107 massa bumi). Berjarak 227,9 juta km dari matahari dan membutuhkan waktu 687 hari untuk berevolusi. Berdiameter sebesar 6.786 km. Berotasi selama 24,62 jam sekali putar. Planet ini memiliki atmosfer tipis kandungan utamanya adalah karbon dioksida. Permukaan Mars yang dipenuhi gunung berapi raksasa seperti Olympus Mons dan lembah retakan seperti Valles marineris, menunjukan aktivitas geologi yang terus terjadi sampai baru belakangan ini. Mempunyai 2 satelit, yaitu Phobos yang berjarak 27 km, dan Deimos yang berjarak 15 km.

2)      Planet Bagian Luar

Keempat planet luar, yang disebut juga planet raksasa gas (gas giant), atau Jovian Giants. Yupiter dan Saturnus sebagian besar mengandung hidrogen dan helium; Uranus dan Neptunus memiliki proporsi es yang lebih besar. Keempat raksasa gas ini semuanya memiliki cincin, meski hanya sistem cincin Saturnus yang dapat dilihat dengan mudah dari bumi.

·         Yupiter dengan 318 kali massa bumi, adalah 2,5 kali massa dari gabungan seluruh planet lainnya. Kandungan utamanya adalah hidrogen dan helium. Sumber panas di dalam Yupiter menyebakan timbulnya beberapa ciri semi-permanen pada atmosfernya, sebagai contoh pita pita awan dan Bintik Merah Raksasa. Sejauh yang diketahui Yupiter memiliki 63 satelit. Empat yang terbesar, Ganymede, Callisto, Io, dan Europa.

Gbr. 8 Yupiter

·        

Gbr. 9 Saturnus

Saturnus yang dikenal dengan sistem cincinnya, memiliki beberapa kesamaan dengan Yupiter, sebagai contoh komposisi atmosfernya. Meskipun Saturnus hanya sebesar 60 % volume Yupiter, planet ini hanya seberat kurang dari sepertiga yupiter atau 95 kali massa bumi, membuat planet ini sebuah planet yang paling tidak padat di Tata Surya. Saturnus memiliki 60 satelit yang diketahui sejauh ini (dan 3 yang belum dipastikan) dua di antaranya Titan dan Enceladus.

·         Uranus yang memiliki 14 kali massa bumi, adalah planet yang paling ringan di antara planet-planet luar. Planet ini memiliki ciri orbit. Uranus mengedari matahari dengan ukuran poros 90 derajad pada ekliptika. Planet ini memiliki inti yang sangat dingin dibandingkan dengan gas raksasa lainnyadan hanya sedikit memancarkan energi panas. Uranus memiliki 27 satelit yang diketahui, yang terbesar adalah Titan, Oberon, Umbriel, Ariel dan Miranda.

·           Neptunus meskipun sedikit lebih kecil dari Uranus, memiliki 17 kali massa bumi, sehingga membuatnya lebih padat. Planet ini memancarkan panas dari dalam tetapi tidak sebanyak Yupiter atau Saturnus. Neptunus memiliki 13 satelit yang diketahui. Yang terbesar Triton.

c.       Asteroid

Asteroid secara umum adalah obyek Tata Surya yang terdiri dari batuan dan mineral logam beku. Daerah lintasan asteroid yang utama dinamakan sabuk asteroid atau asteroid belt. Sabuk asteroid terletak di antara orbit Mars dan Yupiter. Sabuk asteroid terdiri dari beribu-ribu, mungkin jutaan objek yang berdiameter satu kilometer. Meskipun demikian, massa total dari sabuk utama ini tidaklah lebih dari seperseribu massa bumi. Asteroid yang orbitnya melewati bumi dinamakan asteroid Apollo.

Ceres adalah benda terbesar di sabuk asteroid dan diklasifikasikan sebagai planet kerdil. Diameternya adalah sedikit kurang dari 1000 km, cukup besar untuk memiliki gravitasi sendiri untuk menggumpal membentuk budaran, Ceres dianggap sebagai planet ketika ditemukan pad abad ke 19, tetapi di-reklasifikasi menjadi asteroid pada tahun 1850an setelah observasi lebih lanjut menemukan beberapa asteroid lagi. Ceres direklasifikasi lanjut pada tahun 2006 sebagai planet kerdil.

Asteroid pada sabuk utama dibagi menjadi kelompok dan keluarga asteroid berdasarkan sifat-sifat orbitnya. Bulan asteroid adalah asteroid yang mengedari asteroid yang lebih besar. Mereka tidak mudah dibedakan dari bulan-bulan planet, kadang kala hampir sebesar pasangannya. Bagian dalam tata surya(antara merkurius hingga sabuk asteroid) juga dipenuhi oleh asteroid liar, yang banyak memotong orbit-orbit planet bagian dalam.

d.      Komet

Komet adalah bahan Tata Surya kecil, biasanya hanya berukuran beberapa kilometer, dan terbuat dari es volatil. Saat sebuah komet memasuki Tata Surya bagian dalam, dekatnya jarak dari matahari menyebabkan permukaan esnya bersumblimasi dan berionisasi, yang menghasilkan koma, ekor gas dan debu panjang, yang sering dapat dilihat dengan mata telanjang. Sebagian komet berorbit hiperbolik mungkin berasal dari luar Tata Surya, tetapi menentukan jalur orbitnya secara pasti sangatlah sulit. Komet tua yang bahan volatile esnya telah habis karena panas matahari sering dikategorikan sebagai asteroid.

e.       Meteoroid, Meteor, dan Meteorit

Meteoroid adalah bagian dari tata surya yang diperkirakan berasal dari komet dan pecahan-pecahan asteroid. Meteoroid ini berterbangan tak beraturan di luar angkasa. Dalam perjalanannya di ruang angkasa, pada suatu saat meteoroid dapat mendekati bumi. Akibat adanya gaya gravitasi bumi, meteoroid jatuh ke bumi dengan kelajuan tinggi menembus atmosfer dan terbakar sehingga terlihat cahaya. Nyala inilah yang dari bumi terlihat seperti bintang jatuh. Bintang jatuh inilah yang disebut meteor. Pada mumnya, meteor habis terbakar sampai di permukaan bumi. Akan tetapi, bisa saja meteor yang berukuran besar tidak habis terbakar oleh panas akibat gesekan udara, dan sampai di permukaan bumi. Meteor yang sampai di permukaan bumi disebut meteorit.

BUMI

        Bumi adalah planet ketiga dari delapan planet yang ada di tata surya.  Diperkirakan usianya mencapai 4,6 milyar tahun. Jarak antara Bumi dengan matahari adalah 149.6 juta kilometer atau 1 AU (Inggris: astronomical unit). Bumi mempunyai diameter sepanjang 12.756 kilometer. Bumi mempunyai satu satelit yaitu bulan.

A.    Lapisan Bumi

Lapisan bumi terdiri atas:

1.      Kerak (crust), lapisan terluar dari bumi, terdiri dari 2 kategori yakni kerak benua(continental crust) yang tebalnya 20-70 km, dan kerak samudera(oceanic crust) yang tebalnya 5-10 km. Lapisan ini dibagi menjadi 2 bagian yakni lapisan granitis yang banyak mengandung batuan granit, dan lapisan basaltis yang tersusun dari materi basalt yang bersifat basa.

2.        Selimut (mantle), atau sisik silikat (Si), tebalnya sekitar 2.900 Km. Selimut bumi terbagi menjadi 3 bagian:

a.       Litosfer, letaknya di bagian terluar dari selimut bumi. Litosfer terdiri dari materi berbentuk padat dengan ketebalan 50-100 km. bersama dengan kerak bumi disebut dengan lempeng litosfer.

b.      Astenosfer, berupa lapisan di bawah litosfer, berwujud kental dengan tebal sekitar 100-400 km.

c.       Mesosfer, wujudnya padat dengan tebal 2.400-2.750 km terletak di bawah astenosfer.

3.      Inti (Core), terdiri dari 2 lapisan:

a.       Inti bagian luar(outer core) bersifat cair dengan tebal 2100 km.

b.      Inti bagian dakan(inner core) bersifat padat, terdiri dari besi dan nikel, tebal sekitar 1.370 km dengan suhu 4.500^oC.

B.     Atmosfer

Atmosfer bumi adalah lapisan udara yang mengelilingi atau menyelubungi bumi. Udara yang terkandung dalam atmosfir merupakan campuran dan kombinasi dari gas, debu dan uap air. Atmosfir berguna untuk melindungi makhluk hidup yang yang ada di muka bumi karena membantu menjaga stabilitas suhu udara siang dan malam, menyerap radiasi dan sinar ultraviolet yang sangat berbahaya bagi manusia dan makhluk bumi lainnya.

Kandungan dalam lapisan atmosfir bumi meliputi nitrogen 78,17%, oksigen 20,97%, argon 0,98%, karbon dioksida 0,04%, dab sisanya adalah zat lain seperti kripton, neon, xenon, helium, higrom dan ozon.

Lapisan-lapisan atmosfer bumi, terdiri dari:

1.        Troposfer

       Ketinggian troposfer 0 - 15 km. Suhu lapisan troposfir 17 ^o C - -52 ^o C. Kurang lebih 80% gas atmosfer berada pada bagian ini. Dalam lapisan ini, hampir semua jenis cuaca, perubahan suhu yang mendadak, angin tekanan dan kelembaban yang kita rasakan sehari-hari berlangsung. Diantara stratosfer dan troposfer terdapat lapisan yang disebut lapisan Tropopouse.

2.      Stratosfer

Ketinggian stratosfer  15 - 40 km. Suhu lapisan stratosfer : -57^o C. Pada lapisan ini angin yang sangat kencang terjadi dengan pola aliran yang tertentu. Disini juga tempat terbangnya pesawat. Lapisan ozon yang memblokir atau menahan sinar ultraviolet berada pada lapisan ini. Lapisan stratopause memisahkan stratosfer dengan lapisan berikutnya.

3.       Mesosfer

Ketinggian Mesosfer 45 - 75 km. Suhu lapisan stratosfer -140^o C. Suhu yang sangat rendah dan dingin dapat menyebabkan awan noctilucent yang terdiri atas kristal-kristal es.

4.      Thermosfer

Ketinggian themosfer 75 - 100 km. Suhu lapisan stratosfer  80^o C. Perubahan ini terjadi karena serapan radiasi sinar ultra ungu. Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama ionosfer, yang dapat memantulkan gelombang radio. Lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang radio jarak jauh. Fenomena aurora yang dikenal juga dengan cahaya utara atau cahaya selatan terjadi disini.

5.      Eksosfer

Ketinggian eksosfer 500 - 700 km. Tidak memiliki tekanan udara yaitu sebesar 0 cmHg

C.    Hidrosfer

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.

Siklus hidrologi adalah suatu proses peredaran atau daur ulang air secara yang berurutan secara terus-menerus. Pemanasan sinar matahari menjadi pengaruh pada siklus hidrologi. Air di seluruh permukaan bumi akan menguap bila terkena sinar matahari. Pada ketinggian tertentu ketika temperatur semakin turun uap air akan mengalami kondensasi dan berubah menjadi titik-titik air dan jatuh sebagai hujan

D.  Litosfer

Litosfer adalah bagian terluar dari bumi, terdiri atas kerak bumi dan bagian atas dari mantel bumi. Litosfer tersusun atas tiga macam material utama dengan bahan dasar pembentukannya adalah magma dengan berbagai proses yang berbeda-beda.

Berdasarkan proses terjadinya batuan dapat dibedakan 3 jenis batuan :

1.      Batuan Beku

Batuan ini terjadi secara langsung dari pembekuan magma yang terdiri dari mineral yang beluk menunjukkan struktur tertentu. Misalnya : Batuan Andesit yang banyak digunakan untuk pengerasan jalan.

2.      Batuan Sedimen

Batuan mineral yang telah terbentuk dipermukaan bumi yang mengalami pelapukan. Bagian - bagian yang lepas dari hasil pelapukan tersebut terlepas dan ditansportasikan oleh aliran air, angin, maupun oleh gletser yang kemudian terendapkan atau tersedimentasi dan terjadilah proses diagenesis yang menyebabkan endapan tersebut mengeras dan menjadi bantuan sedimen.. Misalnya : Batuan kapur, batu breksi.

3.      Batuan Metamorf

Batuan ini merupakan perubahan batuan beku dikarenakan perubahan temperatur atau tekanan. Misalnya : marmer.

Berdasarkan tempat terjadinya maka batuan penyusun litosfer dapat dibedakan atas :

1.      Batuan intrusif : terjadi di bagian dalam, jauh dari permukaan bumi.

2.      Batuan ekstrusif : terjadi di dekat permukaan bumi, atau di luar bumi.

3.      Batuan hypobisis : terjadi dalam gang atau saluran-saluran kulit bumi.