Bumi adalah planet ketiga dari system tata surya dan merupakan satu-satunya planet yang dihuni oleh makhluk hidup. Dengan kemajuan teknologi, dapat dibuktikan bahwa bumi berbentuk bulat seperti bola. Bumi berhasil dipotret dari jarak yang sangat jauh dengan menggunakan roket, satelit buatan ataupun pesawat ruang angkasa yang berhasil diluncurkan ke angkasa luar. Dilihat dari permukaan bulan, bumi tampak seperti bola besar yang sangat indah, berwarna kebiruan bercampur putih serta melayang di langit di atas cakrawala.

1) Jari-jari Bumi

Pengukuran drajat pertama kali dilakukan oleh Erastothenes (275-195 SM) dari Alexandria, kemudian diulang dan disempurnakan oleh beberapa ilmuwan, antara lain W. Snellius dan Mechain. Dengan permukaan yang cermat, didapatkan bahwa bentuk bumi sesungguhnya tidak benar-benar bulat seperti bola. Terdapat pemampatan pada kedua kutubnya. Menurut Helmert dan Heyfort, ukuran bumi yang mendekati realitas :

(a) Jari-jari bumi di khatulistiwa 6.378,4 km;

(b) Jari-jari bumi di kutub 6.356,9 km.

2) Massa Bumi

Pengukuran massa bumi tidak dapat dilakukan secara langsung. Berdasarkan hukum gravitasi Newton, para ilmuwan memperkirakan massa bumi sebesar 6 x 10²⁴ kg.

 

Rotasi yaitu perputaran bumi pada sumbunya. Waktu yang diperlukan bumi untuk melakukan satu kali rotasi disebut kala rotasi atau periode rotasi. Satu kali berotasi lamanya 24 jam dan disebut satu hari bumi dengan arah dari barat ke timur. Akibat dari rotasi bumi yaitu :

1. Adanya siang dan malam

Bumi mendapat sinar dari matahari. Secara bergantian setengah dari permukaan bumi yang mendapat sinar matahari terjadi siang dan setengahnya yang tidak mendapat sinar matahri terjadi malam. Rotasi inilah yang mengakibatkan terjadi siang dan malam.

2. Gerak harian bintang

Bintang-bintang di angkasa tampak berubah posisinya setiap waktu yang berbeda. Arah rotasi bumi dari barat ke timur, sehingga matahari tampak terbit di sebelah timur.

3. Perbedaan waktu

Akibat dari rotasi bumi dari barat ke timur, tempat-tempat yang berada di sebelah timur mengalami siang, sore, malam dan pagi lebih dulu daripada tempat yang berada di bagian baratnya. Perbedaan waktu itu ditentukan oleh letak meridian atau bujur tempat tersebut. Bujur 0^o ditetapkan di Greenwich, Inggris.karena perbedaan meridian itulah untuk setiap tempat dan Negara terdapat pembagian waktu di daerah masing-masing yang didasarkan pada waktu Greenwich Mean Time (GMT). Tempat-tempat di sebelah timur meridian 0^o_­­ setiap perubahan meridian waktunya ditambah (+) dan tempat-tempat di sebelah barat meridian 0^o setiap perubahan meridian waktunya dikurangi (-).

Bumi berotasi pada sumbunya setiap satu putaran (360^o) membutuhkan waktu 24 jam. Setiap jam telah melewati 360^o:24=15^o. tempat-tempat yang memiliki perbedaan garis bujur 15^o, baik bujur barat maupun bujur timur mempunyai perbedaan waktu 1 jam. Ke arah timur ditambah dan ke arah barat dikurang.

Indonesia terletak pada meridian antara 95^o BT dan 141^o BT, mempunyai 3 daerah waktu, yaitu :

1. Waktu Indonesia Barat (WIB)

    Perhitungan GMT= waktu GMT+ 7 jam.

    Daerah Sumatra, Jawa, Kalimantan Barat dan Kalimantan Selatan.

2. Waktu Indonesia Tengah (WITA)

    Perhitungan GMT=waktu GMT+8 jam.
    Daerah Kalimantan Selatan, Jawa, Kalimantan Timur, Sulawesi, Nusa Tenggara dan Bali.

3. Waktu Indonesi Timur (WIT)

    Perhitungan GMT=waktu GMT+9 jam.

    Daerah Maluku dan Papua.

4. Perbedaan gravitasi bumi

Berdasarkan hukum gravitasi Newton, percepatan gravitasi di permukaan bumi berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya terhadap pusat bumi. Karena jari-jari bumi di kutub lebih kecil daripada di khatulistiwa maka percepatan gravitasi bumi di kutub lebih besar daripada di khatulistiwa.

5. Penyimpangan arah angin

Rotasi bumi mengakibatkan angina yang bergerak dari daerah subtropis menuju minimum khatulistiwa, di belahan bumi utara membelok ke kanan dan di belahan bumi selatan membelok ke kiri. Udara yang bergerak menuju khatulistiwa, mempunyai kecepatan berputar di khatulistiwa sehingga udara yang bergerak menuju khatulistiwa membias dari meridian.

6. Penyimpangan arah ayunan balistik

Foucault membuktikan bahwa bumi berotasi dengan percobaan di Pantheon (Paris) tahun 1851. Beban diayunkan menurut meridian 0^o, setelah 6 jam ternyata ayunan beban itu tidak lagi mengikuti meridian 0^o dan arahnya mengikuti meridian 90^o.

 

Gerak bumi mengelilingi matahari disebut revolusi bumi. Kala revolusi bumi adalah 365 ¹/₄ hari dengan kecepatan 30 km/detik. Bidang orbit bumi mengelilingi matahari disebut ekliptika. Dalam gerak mengelilingi matahari, sumbu bumi miring 66 ¹/₂ ^o terhadap bidang ekliptika, dengan arah kemiringan yang tetap.

Revolusi bumi dapat mengakibatkan hal-hal sebagai berikut :

 1) Terjadinya paralaks bintang

Tahun 1726, Bradley kesulitan dalam menghitung paralaks bintang karena letaknya berubah-ubah. Adanya rotasi dan revolusi bumi mengakibatkan terjadinya aberasi sinar bintang yang diamatinya. Hal itu karena teropong yang dipergunakan untuk mengamati bintang turut berputar dan beredar mengelilingi matahari. Seolah-olah bintang berpinddah tempat searah dengan pergeseran teropong.

 2) Pergeseran matahari

Pergeseran matahari paling jauh sampai ke garis 23 ¹/₂^o LU dan 23 ¹/₂^o LS. 21 Maret matahari beredar di khatulistiwa, kemudian berangsur-angsur bergeser kearah utara. Setelah tiga bulanpada 21 Juni matahari beredar di garis 23¹/₂^o LU, selanjutnya bergeser lagi kearah khatulistiwa pada tanggal 23 September matahari bergeser ke selatan dan balik lagi ke khatulistiwa di garis 23 ¹/₂^o LS pada tanggal 22 Desember demikian seterusnya.

3) Gerak semu matahari pada ekliptika

Di bulan September di atas kita tampak rasii bintang Scorpio dan di sebelah timurnya rasi bintang Sagitarius. Saat itu matahari berada di sekitar rasi Leo yang baru beberapa jam terbenam. Bulan Oktober rasi Scorpio tampak lebih condong ke barat daripada posisi di bulan September. Di atas kita ada rasi Sagitarius. Saat itu matahari bergeser dari rasi Leo ke Virgo.

4) Pergantian musim di bumi

Daerah iklim sedang terdapat 4 musim, yaitu panas, gugur, dingin dan semi. Pada musim panas, siang hari lebih panjang daripada malam hari, sedangkan musim dingin sebaliknya.

5) Tarikh matahari

Perhitungan waktu berdasarkan peredaran semu tahunan matahari sepanjang ekliptika merupakan akbat dari gerak revolusi bumi mengelilingi matahari.

a) Tahun sideris

Arah pergeseran dari timur ke barat dinyatakan positif dan arah pergeseran dari barat ke timur dinyatakan negatif. Periode peredaran semu matahari disebut satu tahun sideris, lamanya 365 hari 6 jam 9 menit 10 detik.

        b) Tahun tropis atau tahun surya

Periode peredaran semu tahunan dari titik Aries hingga kembali ke titik aries lagi lebih pendek daripada satu tahun sideris. Periode peredaraan semu tahunan matahari dari titik Aries hingga kembali ke titik Aries lagi disebut satu tahun tropis atau satu tahun tata surya, lamanya 365 hari 5 jam 48 menit 46 detik.

        c) Tarikh Julian

Zaman Julius Caesar, perhitungan waktu didasarkan atas tahun sideris dengan melakukan pembulatan yaitu :

(1) Satu tahun ditetapkan rata-rata 365 hari 6 jam atau 365,25 hari.

(2) Tahun biasa lamanya 365 hari.

(3) Tahun keempat ditambah satu hari menjadi 366 hari, yang dimasukkan ke dalam bulan Februari menjadi 28 hari pada tahun biasa dan 29 hari pada tahun kabisat.

(4) 24 Maret sebagai titik peemulaan musim bunga atau musim semi.

(5) Permulan tahun adalah tanggal 1 Januari. Dalam 128 tahun, selisih waktu menjadi 23,96 jam atau 1 hari. Akibat ketidakcoocokan 1 hari itu, hari-hari menjadi tidak sesuai lagi dengan tanggal takwin.

         d) Konsili Nicca

Pada saat konsili terjadi perbedaan 3 hari. Perbedaan itu diperoleh berdasarkan perhitungan dari 46 SM sampai 325 M yang lamanya 371 tahun. Titik permulaan musim bunga pada tarikh Julian yang jatuh pada 24 Maret, pada saat itu konsili telah jatuh tanggal 21 Maret.

e) Tarikh Gregorian

Paus Gregorius XIII melakukan perbaikan kalender, sehingga sejak 1582 berlaku tarikh baru, yaitu tarikh Gregorian. Ketentuannya yaitu :

(1) Titik permulaan musim bunga ditetapkan pad 21 Maret.

(2) 5 Oktober 1582 ditetapkan menjadi 15 Oktober 1582. dengan begitu perbedaan 10 hari dihilangkan.

(3) Tahun biasa 365 hari, tahun kabisat 366 hari.

Penetapan athun kabisat yaitu :

1) Jika angka tahun habis dibagi empat adalah kabisat.

2) Tahun abad hanya kabisat jika angka abadnya habis dibagi empat.

 

Bulan merupakan satelit bumi dan tidak memiliki cahaya sendiri. Bulan tidak memiliki atmosfer sehingga mengakibatkan perubahan suhu di bulan terjadi sangat mencolok.

 

1) Jarak bulan dengan bumi

Jarak bulan dengan bumi dapat diukur dengan tepat dengan cara menembakkan sinar laser ke bulan. Selang waktu antara dipancarkan dan diterimanya kembali sinar laser pantulan dari bulan adalah waktu yang diperlukan sinar laser tersebut untuk menempuh 2 kali jarak bumi dengan bulan.

2) Peredaran bulan mengelilingi matahari

         Bulan memiliki 3 jenis peredaran yang dilakukan secara bersamaan yaitu :

a) Rotasi

b) Peredaran mengelilingi matahari

c) Peredaran bersama-sama dengan bumi mengelilingi matahari

Lintasan edar bulan terhadap bumi berupa elips, sama seperti lintasan bumi terhadap matahari. Bentuk bulan yang kita lihat dari bumi selalu berubah-ubah. Kadang bulan tampak seperti sabit, kadang setengah lingkaran dan kadang bulat penuh. Bentuk bulan yang berubah-ubah itu disebut bentuk semu bulan. Hal itu disebabkan oleh kedudukan bulan yang selalu berubah terhadap bumi, di samping sinar matahari yang dipantulkan bulan ke bumi.

3) Peredaran bulan bersama-sama bumi mengelilingi matahari

Waktu yang diperlukan bulan untuk satu kali berevolusi mengelilingi bumi disebut satu bulan sideris, lamanya 27,3 hari. Dan waktu yang diperlukan bulan untuk berevolusi mengelilingi bumi dari keadaan bulan baru sampai ke bulan baru berikutnya disebut satu bulan sinodis atau satu bulan kamariah, lamanya 29,5 hari. Dalam kehidupan sehari-hari, waktu peredaran sinodislah yang digunakan.

4) Tahun kamariah

Satu bulan pada tarikh kamariah sama dengan satu bulan sinodis, lamanya 29,5 hari. Satu tahun kamariah lamanya 12×29,5 hari=354 hari. Jumlah hari dalam sebulan selama setahun bergantian anatar 29 hari dan 30 hari.

 

Bumi terletak pada salah satu titik elips, sehingga pada bulan terdapat posisi terdekat dan terjauh dari bumi. Posisi terdekat disebut perigea dan posisi terjauh disebut apogea.

1) Gerhana matahari

Gerhana matahari terjadi saat matahari terjadi saat bulan berkonjungsi tepat atau dekat sumpul. Bagian-bagian permukaan bumi yang dijatuhi umbra bulan secara langsung tidak mendapat cahaya matahari. Dikatakan, daerah tersebut sedang mengalami gerhana matahari total. 3 kemungkinan tentang panajang kerucut umbra bulan terhadap bumi :

a) Kerucut umbra bulan lebih panjang daripada jarak bulan ke bumi. Bulan tampak lebih besar daripada matahari. Saat terjadi gerhana matahari total berlangsung paling lama 7 menit.

b) Kerucut umbra bulan sama dengan jarak bulan ke bumi.

c) Kerucut umbra bulan lebih pendek daripada jarak bulan ke bumi. Bulan kelihatan lebih kecil daripada matahari, sehingga matahari terlihat seperti gelang atau cincin yang bercahaya di sekeliling bulan yang gelap.

2) Gerhana bulan

Gerhana bulan terjadi saat bulan beroposisi dan terletak pada simpul. Umbra bumi akan mengenai bulan atau bulan masuk ke dalam umbra bumi. Saat itu sedang terjadi gerhana bulan total. Jika yang masuk ke dalam umbra bumi hanya sebagian bulan purnama, dikatakan saat itu terjadi gerhana parsila atau sebagian. Sebelum bulan memasuki umbra, seluruh bulan berada di penumbra. Saat itu terjadi gerhana penumbra.