BAB 9BINTANG DAN GALAKSI

1. MATAHARI1.1 CIRI-CIRI MATAHARI1.2 STRUKTUR MATAHARI1.3 FENOMENA DI PERMUKAAN MATAHARI DAN KESANNYA

2. BINTANG DAN GALAKSI DALAM ALAM SEMESTER2.1 MAKSUD BINTANG2.2 JENIS-JENIS BINTANG MENGIKUT KECERAHAN, WARNA DAN SUHU.2.3 KEJADIAN BINTANG2.4 KEMATIAN BINTANG2.5 GALAKSI

1. MATAHARI

1.1 CIRI-CIRI MATAHARI

Gambar 1 Matahari

Ciri-Ciri MatahariUkuran

Saiz(diameter)1.4 juta km** diameter Matahari adalah 100 kali ganda diameter Bumi.

Jisim1.99 X 1030 kg** jisim Matahari adalah lebih kurang 330 ribu kali ganda jisim Bumi.

Ketumpatan1500kg/m3

Suhu Permukaan6000 C

Suhu Pusat Matahari15 juta C

Jadual 1 Ciri-ciri Matahari

1.2 STRUKTUR MATAHARI

Gambar 2 Struktur Matahari

Atmosfera Matahari (The Sun's atmosphere) terdiri daripada tiga bahagian:a. Korona (corona).b. Kromosfera (chromosphere).c. Fotosfera (photosphere).d. Teras (core)

Teras Matahari (The Suns core) membentuk pusat Matahari.a. KoronaLapisan gas yang paling luar pada atmosfera Matahari. Lapisan yang terbesar dan terpanas. Korona membentuk lingkaran cahaya putih kebiruan mengelilingi Matahari. Hanya dapat dilihat semasa gerhana Matahari. Suhunya adalah kira-kira 1.5 juta C.

b. KromosferaLapisan gas yang berwarna merah cerah di bawah korona. Terdiri daripada hidrogen, helium dan kalsium. Hanya dapat dilihat semasa gerhana Matahari seperti korona. Suhunya adalah berbeza-beza antara 10 000 hingga 500 000 C.

c. FotosferaLapisan gas tumpat yang kelihatan bercahaya kuning dari Bumi. Permukaan fotosfera kelihatan bergelora kerana gas dari teras Matahari terbebas ke permukaannya. Suhunya adalah kira-kira 6 000 C. Lapisan ini bertanggung-jawab untuk menyinarkan haba dan cahaya daripada Matahari.

d. Teras MatahariTerdiri daripada gas hidrogen (74%) dan helium (25%). Suhu teras adalah sangat tinggi, iaitu kira-kira 15 juta C. Tindak balas nuklear (nuclear reaction) berlaku di dalam teras sepanjang masa untuk menjana dan membebaskan tenaga haba dan cahaya. Semasa tindak balas ini, atom-atom hidrogen berpadu (pelakuan nukleus / nuclear fusion) untuk membentuk atom-atom helium.

Rajah 1

Gambar 3 Gerhana Matahari Penuh. Pada peringkat ini korona dapat dilihat.

Gambar 4 Fotosfera Suria

1.3 FENOMENA DI PERMUKAAN MATAHARI DAN KESANNYA

Tompok matahari, prominen dan nyalaan suria ialah beberapa fenomena yang berlau di fotosfera yang dapat dilihat melalui teleskop dari Bumi.

Gambar 5 Tompok Matahari

Tompok Matahari adalah tompok gelap pada permukaan fotosfera Matahari. Ianya kelihatan gelap kerana suhu yang lebih rendah dari kawasan sekitarnya. Tompok matahari adalah letusan yang amat besar. Tompok Matahari biasanya wujud secara berkumpulan dan mempunyai saiz yang berlainan. Kawasan ini adalah bersuhu lebih rendah (4000 C) daripada suhu di persekitaran (6000 C). Fenomena ini berlaku selama beberapa jam sehingga beberapa bulan. Bilangan tompok Matahari mencapai kemuncak pada setiap 11 tahun.

Gambar 6 Prominen

Prominen ialah cetusan gas panas yang memecut keluar dari kromosfera Matahari dengan kilauan cahaya yang terang. Prominen dapat dilihat pada sisi Matahari semasa gerhana Matahari. Gas panas ini memecut sejauh 600 hingga melebihi 1000 kilometer per saat dan terlepas ke angkasa lepas. Namun demikian, gas panas ini kemudian ditarik balik ke kromosfera oleh tarikan graviti Matahari. Prominen memancarkan zarah-zarah bercas dan sinaran ultraungu ke angkasa lepas. Prominen menyebabkan aliran angin yang disebut angin suria.

Gambar 7 Nyalaan Suria

Nyala suria (Solar flares). Nyala suria ialah letusan gas-gas yang hebat yang berlaku secara tiba-tiba pada kromosfera Matahari. Nyala suria berlaku berdekatan dengan kumpulan tompok Matahari. Fenomena ini bertambah hebat sewaktu aktiviti tompok Matahari mencapai kemuncak setiap 11 tahun. Nyala suria membebaskan zarah-zarah becas seperti proton dan elektron ke angkasa lepas.Zarah-zarah gas yang bercas ini sering bertindak balas dengan magnet Bumi dan menghasilkan peragaan cahaya yang mempersonakan dilangit. Nyala suria juga memancarkan sinaran seperti sinar gamma dan sinar-X. Fenomena ini berlaku selama beberapa saat atau beberapa minit sahaja dan kemudian akan malap.

Kesan fenomena pada permukaan Matahari ke atas Bumi (cuaca Bumi dan komunikasi Bumi)

Kesan ke atas cuaca Bumi, zarah bercas akibat nyala suria sampai ke Kutub Utara atau Kutub Selatan Bumi dan berlanggaran dengan molekul gas di atmosfera. Akibatnya, cahaya berwarna-warni yang terdiri daripada cahaya hijau, kuning dan merah terhasil dipanggil aurora yang dapat diperhatikan pada waktu malam. Seterusnya, mempengaruhi suhu, tekanan atmosfera, kelembapan, pembentukan awan, angin dan ais di Bumi. Kesan ke atas komunikasi Bumi, zarah-zarah bercas dan sinaran Matahari seperti sinar kosmik, sinar-X, dan sinar gamma akan berlanggaran dengan zarah-zarah dalam atmosfera Bumi. Hal ini menyebabkan kegangguan pada sistem komunikasi seperti sinaran televisyen dan radio, penghantaran telegraf dan panggilan telefon.

2. BINTANG DAN GALAKSI DALAM ALAM SEMESTER

2.1 MAKSUD BINTANGBintang ialah objek semula jadi di angkasa lepas yang dapat membebaskan tenaga haba dan cahaya. Bintang menjanakan tenaga melalui tindak balas nuklear. Oleh itu, Matahari merupakan bintang yang paling dekat dengan Bumi. Jarak bintang dari Bumi disukat dalam unit tahun cahaya, iaitu jarak yang dilalui cahaya dalam satu tahun.

2.2 JENIS-JENIS BINTANG MENGIKUT KECERAHAN, WARNA DAN SUHU.Bintang-bintang dikelaskan kepada beberapa jenis mengikut kecerahan, warna dan suhunya.

Rajah 2 Kecerahan,warna dan suhu bintanga. SuhuSuhu sesuatu bintang menentukan warna cahayanya. Bintang yang lebih tinggi suhunya mempunyai cahaya putih kebiru-biruan,manakala bintang yang lebih rendah suhunya bersinar dengan cahaya merah. Bintang yang sederhana suhunya seperti Matahari mempunyai cahaya kuning.b. SaizBintang yang berlainan mempunyai saiz yang berbeza Bintang kerdil (Kerdil putih) Dwarf star (White dwarf) bintang yang sangat kecil iaitu bintang lebih kecil dari Bumi Bintang Raksasa (Giant Star) bintang yang beberapa kali lebih besar dari Matahari Bintang Super Raksasa (supergiant star) bintang yang sangat besar dan 100 kali ganda dari Matahari.

Gambar 8c. Kecerahan Magnitud ketara adalah satu ukuran kecerahan objek di langit yang dilihat dari Bumi. Semakin rendah nilai magnitud, semakin cerah objek itu. Nilai magnitud yang negatif menunjukkan objek di langit itu sangat cerah. Matahari dan bulan purnama masing-masing mempunyai magnitud -26.8 dan -12.6 Bintang Sirius Rigel Magnitu d ketara -1.46 +0.12 Arcturus Capella Deneb -0.04 +0.08 +1.25.

2.3 KEJADIAN BINTANGBintang dilahirkan daripada nebula. Nebula ialah awan besar yang terdiri daripada debu dan gas-gas seperti hidrogen dan helium.Gas-gas dan zarah-zarah dalam nebula ditarik oleh daya tarikan graviti yang kuat lalu membentuk satu gumpalan. Daya tarikan graviti yang kuat menyebabkan gumpalan gas mengecut dan termampat sehingga sangat padat untuk membentuk satu teras. Teras ini semakin kecil dan padat disebabkan oleh daya tarikan yang semakin kuat Apabila suhu dan tekanan dalam teras menjadi terlalu tinggi, tindak balas nuklear berlaku. Gas hidrogen ditukarkan kepada helium. Banyak tenaga haba dan cahaya dibebaskan. Teras itu menyinar dan satu bintang dilahirkan.

Rajah 3 Kelahiran dan kematian bintang

2.4 KEMATIAN BINTANGBintang akan mati apabila semua gas hidrogen di terasnya habis digunakan untuk tindak balas nuklear. Bintang yang mati akan menjadi kerdil putih, bintang neutron atau lohong hitam bergantung pada saiznya. Bagi bintang yang sederhana besar seperti Matahari (atau jisim bintang 1.5 kali lebih kecil daripada jisim Matahari), bintang itu akan menjalani peringkat-peringkat kematiannya.Peringkat-peringkat kematian bagi bintang sederhana besar. Atom hidrogen dalam bintang habis digunakan dan tindak balas nuklear berhenti. Bintang itu mengembang disebabkan daya tarikannya berkurang lalu membentuk raksasa merah. Bahagian luar bintang terbebas ke angkasa lepas, meninggalkan teras putih yang sangat panas yang disebut kerdil putih. Kerdil putih ialah bintang yang tumpat, padat dan semakin menyejuk. Kerdil putih terus menyejuk dan akhirnya meninggalkan jasad hitam atau kerdil hitam. Jasad hitam ini kelihatan gelap di angkasa lepas. Peringkat-peringkat kematian bagi bintang yang lebih besar daripada Matahari. Lapisan luar bintang mengembang akibat tarikan graviti berkurang untuk membentuk raksasa merah Raksasa merah terus mengembang dan akhirnya meletup sebagai supernova. Banyak tenaga dan cahaya dihasilkan. Daya tarikan graviti yang sangat kuat dalam teras bintang menukarkannya menjadi sama ada bintang neutron atau lohong hitam.

Rajah 4 Kematian Bintang

Bintang neutron merupakan bintang yang sangat kecil dan tumpat kerana bintang ini terdiri daripada terutamanya zarah neutron. Bintang neutron berputar dan mengeluarkan gelombang radio. Lohong hitam ialah objek yang sangat tumpat dan mempunyai daya graviti yang sangat kuat sehingga menarik semua bahan termasuk cahaya yang mendekatinya. Lohong hitam adalah objek yang tidak kelihatan di angkasa lepas.

2.4 GALAKSIGugusan bintang dalam jumlah yang besar hingga berbilion-bilion jumlahnya dikenali sebagai galaksi. Sistem Suria kita yang mempunyai satu bintag iaitu Matahari, adalah sebahagian kecil daripada galaksi iaitu Bima Sakti.Terdapat berjuta-juta galaksi dalam alam semesta. Setiap galaksi terdiri daripada berjuta-juta bintang. Setiap galaksi mempunyai saiz dan bentuk yang berbeza-beza. Galaksi dikelaskan berdasarkan bentuknya: a) Galaksi pilin

b) Galaksi elips

c) Galaksi tak seragam

Rajah 5 Bima SaktiBima Sakti mempunyai saiz yang sangat besar dan berdiameter kira-kira 100 ribu tahun cahaya. Galaksi ini mempunyai 200 billion bintang yang mengelilingi pusat galaksi. Bumi dan segala yang terdapat dalam sistem suria terletak lebih kurang 32 000 tahun cahaya dari pusat Bima Sakti. Sistem Suria mengelilingi pusat Bima Sakti pada setiap 240 juta tahun.

BAB 10PENEROKAAN ANGKASA LEPAS

1. PERKEMBANGAN DALAM BIDANG ASTRONOMI DAN PENEROKAAN ANGKASA LEPAS.2. APLIKASI TEKNOLOGI YANG BERKAITAN DENGAN ASTRONOMI3. PENERANGAN TENTANG:i. SATELITii. KAPAL ANGKASAiii. PROB ANGKASAiv. KAPAL ANGKASA ULANG ALIKv. STESEN ANGKASA LEPAS

1. PERKEMBANGAN DALAM BIDANG ASTRONOMI DAN PENEROKAAN ANGKASA LEPAS

Astronomi(astronomy) adalah kajian saintifik mengenai alam semesta (universe)yang merangkumi planet, matahari, bulan, komet, bintang, galaksi dan lain-lain darisegi sejarah, pergerakan,lokasi dan komposisi kimia.Ahli-ahli astronomi yang terawal kebanyakannya adalah orang-orang Mesir purba.Dengan memerhatikan Sirius, bintang paling cerah di langit, mereka menetapkan bahawa dalam setahunmempunyai 365 hari dan mereka juga boleh meramal dengan tepat kejadian air pasang surut di Sungai Nil. Ahli astronomi Cina yang dikenali sebagai Shih Shen telah menyediakan satu katalog bintang yangdipercayai sebagai katalog tertua.Aristotle, Phythagoras dan Ptolemy adalah ahli astronomi terkenal. Aristotle(384322 SM) adalah seorang pendita Yahudi. Dia bersama-sama dengan rakannya,Eudoxus, mempercayai bahawa Bumi adalah pusat bagi alam semesta. Phythagoras(580500 SM) menyatakan bahawa bumi adalah berbentuk bulat (spherical-shaped)dan bukannya rata. Bagi beliau, bumi kelihatan rata kerana ianya adalah luas. Beliau juga turut menyatakan bahawa orbit planet-planet yang bergerak mengelilingi matahari adalah bulat.Claudius Ptolemy(100170 SM) atau Claudius Ptolemaeus, membentangkan satu teori yangterkenal berdasarkan pandangan Aristotle bahawa bumi adalah pusat bagi alam semesta dan objek-objek lain berputar mengelilinginya. Model alam semesta yang dibentangkan oleh Ptolemy telah diterima pakai sebagai benar tanpa sebarangbantahan selama lebih kurang 1300 tahun. Walau bagaimanapun, pada abad/kurun ke-16,Nicholas Copernicus(14731543) yang dikenali sebagai bapa astronomi moden (the father of modern astronomy) menyatakan bahawa bumi berputar pada paksinya sambil mengelilingi matahari. Copernicus juga turut menyatakan bahawa planet-planet berputar dalam orbit mereka sendiri, sambil mengelilingi matahari yang merupakan pusat alam semesta. Copernicus juga boleh meramalkan kedudukan planet dengan tepat dengan menggunakan pengiraan matematik (mathematical calculation).Johannes Kepler(15711630) telah berjaya membuktikan bahawa orbit bagi planet-planet sebenarnya adalah berbentuk elips (elliptical) dan bukannya bulat (not circular). Beliau juga mengemukakantiga hukum yang berkaitan dengan pergerakan planet-planet yang mengelilingi matahari.2. APLIKASI TEKNOLOGI YANG BERKAITAN DENGAN ASTRONOMI

Beberapa jenis alat teknologi moden telah direka untuk meneroka angkasa lepas. Antaranya ialah: a) Teleskop

Teleskop Angkasa Hubble (HST) adalah sebuah teleskop mengelilingi Bumi, dinamakan selepas ahli astronomi Edwin Hubble pada penemuannya pada galaksi di luar Bima Sakti dan ciptaan Peraturan Hubblenya, yang mengira kadar angkasa berkembang. Kedudukannya di luar atmosfera Bumi membenarkannya untuk mengambil gambar optikal tajam pada objek yang sangat malap, dan semenjak pelancarannya pada 1990, ia menjadi salah satu alat terpenting dalam sejarah astronomi. HST bertanggungjawab pada banyak cerapan dan telah menolong ahli astronomi mencapai kefahaman lebih baik pada banyak masalah asas dalam astrofizik. Ultra Deep Field Hubble (paling sensitif) adalah gambar optikal astronomi yang terdalam yang diambil.

b) RoketRoket telah digunakan sejak dahulu lagi tetapi tidak digunakan untuk tujuan meneroka angkasa lepas sehingga ahli astronomi mencadangkan penggunaan roket untuk ke angkasa lepas. Orang Cina telah menggunakan roket bahan api dalam peperangan sejak 800 tahun dahulu.

Roket yang sempurna kemudiannya dicipta oleh orang Jerman dalam perang dunia kedua. Teknik ini kemudiannya telah digunakan oleh ahli sains Amerika Syarikat dan Russia untuk melancarkan roket ke angkasa lepas. Sejak itu persaingan penerokaan angkasa lepas yang hebat telah berlaku di antar keduadua negara iaitu Amerika Syarikat dan Russia. Roketroket yang awal tidak membawa manusia dan dipandu melalui kawalan di Bumi. Penerokaan angkasa lepas bermula dengan menetapkan satelit buatan manusia di angkasa Bumi. Ini diikuti oleh penghantaran probprob ke Bulan dan planetplanet yang berdekatan dengan Bumi. Binatang dan manusia kemudiannya dihantar ke angkasa bersama kapal angkasa. Angkasawanangkasawan kemudiannya telah berjaya terbang di angkasa dan mendarat di Bulan.

3. PENERANGAN TENTANG SATELIT, KAPAL ANGKASA, PROB ANGKASA, KAPAL ANGKASA ULANG ALIK DAN STESEN ANGKASA LEPAS

i. SATELITMengikut ilmu astronomi, satelit merupakan suatu objek di angkasa yang berputar mengelilingi suatu objek lain yang lebih besar, dan kekal berada dalam graviti objek tersebut. Bulan adalah satelit kepada planet bumi kita, manakala Bumi pula merupakan satelit kepada matahari. Umumnya, apa yang dimaksudkan dengan satelit ialah sebuah objek di ruang angkasa buatan manusia yang beredar mengelilingi bumi.MEASAT (Malaysia East Asia Satellite) merupakan nama barisan satelit komunikasi Malaysia yang dimiliki dan dikendali oleh MEASAT Satellite Systems Sdn. Bhd. (dahulunya Binariang Satellite Systems Sdn. Bhd.). Sehingga awal 2007, jaringan satelit MEASAT terdiri daripada tiga satelit geopegun yang direka dan dibina oleh Boeing Satellite Development Center (dahulunya Boeing Satellite Systems). MEASAT-1 dan MEASAT-2 dilancarkan pada 1996 dan MEASAT-3 pada 2006.Satelit MEASAT-1 dan 2 direka bagi membenarkan khidmat televisyen langsung kepada pengguna selama 12 tahun di Malaysia dan juga bagi khidmat perhubungan awam di kawasan dari Malaysia kepada Filipina dan dari Beijing hingga ke Indonesia. Dengan pelancaran MEASAT-3, perkhidmatan perhubungan ini dikembangkan lebih jauh sehingga menjangkau 70% dari penduduk dunia. Satelit MEASAT membolehkan penghataran video, data dan suara melalui jalur tunggal. Ianya digunakan untuk membekalkan perkhidmatan Internet dan telefon.

ii. KAPAL ANGKASA

Kapal angkasa lepas ialah sejenis kenderaan atau mesin yang direka untuk penerbangan di angkasa lepas. Tujuannya pelbagai, antaranya komunikasi, pemantauan bumi, meteorologi, pandu arah, penjelajahan planet dan pengangkutan manusia dan kargo.Ketika ini, hanya 24 negara memiliki teknologi penerbangan angkasa lepas: Rusia (Roscosmos, VKS), Amerika Syarikat (NASA, Tentera Udara A.S., SpaceX (syarikat swasta A.S.), negara anggota Agensi Angkasa Eropah, Republik Rakyat China (CNA), Jepun (JAXA) dan India (ISRO).Kapal angkasa telah dilancarkan ke angkasa lepas untuk memperoleh pelbagai maklumat Kapal angkasa yang membawa angkasawan dilancarkan oleh roket ke angkasa lepas Prob ialah kapal angkasa yang tidak membawa manusia. Contoh: Voyager 2, Viking 1, Pioneer 10 dan Mariner.

iii. PROB ANGKASA

Prob angkasa adala alat yang tiada pemandu,tidak menggunakan manusia untuk dihantar ke angkasa lepas untuk meneroka dan mengumpul maklumat saintifik.Prob Angkasa ialah kapal angkasa yang mengumpulkan maklumat dan menghantar kembali ke Bumi. Prob angkasa bergerak jauh kedalam dan keluar Sistem Suria. Prob angkasa membawa kamera dan peralatan penderia jauh serta menhantar dan penerima radio untuk tujuan berkomunikasi dengan ahli sains lain di Bumi.

iv. KAPAL ANGKASA ULANG-ALIKPesawat ulang alik merupakan sejenis kenderaan angkasa yang dibangunkan oleh Amerika Syarikat dan Kesatuan Soviet untuk digunakan bagi misi penerbangan ulang-alik ke angkasa. Pesawat ini tidak seperti kenderaan angkasa yang lain dapat digunakan berulang-ulang kali. Kapal angkasa ulang-alik yang boleh beroperasi kini hanya dimiliki oleh NASA, setelah Rusia memutuskan untuk menamatkan program ulang-alik angkasa Buran. Amerika Syarikat telah menghasilkan sebanyak 5 kapal angkasa jenis ini, akan tetapi kini hanya terdapat tiga buah yang masih tinggal.Kapal angkasa jenis ini boleh dilancarkan, kembali ke Bumi, dan digunakan secara berulang kali. Kini pelancaran kapal angkasa dengan roket telah digantikan dengan kapal angkasa ulang-alik. Sebagai contoh, kapal angkasa Discovery digunakan untuk melancarkan satelit ke dalam orbitnya.

v. Stesen AngkasaStesen angkasa merupakan sebuah struktur buatan yang direka untuk manusia hidup di angkasa lepas. Sehingga kini, hanya stesen orbit rendah bumi atau juga dikenali dengan stesen-stesen orbit telah dilaksanakan. Stesen angkasa direka untuk didiami dalam tempoh sederhana di orbit, untuk jangka masa beberapa minggu, bulan, atau tahun. Satu-satunya stesen angkasa yang sedang digunakan adalah Stesen Angkasa Antarabangsa. Stesen-stesen terdahulu adalah Almaz, siri-siri Salyut, Skylab dan Mir.Pada masa sekarang (sehingga 2007), stesen angkasa digunakan bagi mengkaji kesan penerbangan angkasa tempoh panjang ke atas badan manusia selain menjadi pelantar kajian-kajian saintifik yang banyak selain di dalam kenderaan-kenderaan angkasa lain.Stesen angkasa lepas menyediakan tempat di angkasa lepas bagi membolehkan angkasawan menjalankan penyelidikan semasa di angkasa lepas.