Sejarah Perkembangan Sains Kebumian

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

Cabang ilmu ini menggunakan gabungan ilmu fisika, geografi,matematika, kimia, dan biologi untuk membentuk suatu pengertian kuantitatif darilapisan-lapisan bumi.Ilmu kebumian mulai berkembang sejak periode awal sains. Perkembangantersebut menciptakan berbagai teori pembentukkan bumi. Para ilmuan (khususnyapeneliti kebumian) yang hiduppada setiap periode terus meneliti bagaimanasejarah terbentuknya bumi sesuai pada periodenya. Teori-teori yang berkembangpun sangat variatif pada tiap-tiap periode. Tentunya perkembangan tersebut lebihke arah yang rasional dan memungkinkan difahami oleh masyarakat yang adapada tiap periode

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

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

Pada periode pra-sains manusia belum berfikir mengenai awalterbentuknya 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

(bumisebagai pusat tata surya) yang kemudian di awal abad ke-2 Claudius Ptolemausjuga mengungkapkan teori tersebut.  Sedangkan sekitar tahun 310-230 SMAristrachus mengajukan teori

heliosentris

(matahari sebagai pusat tata surya)yang kemudian Copernicus juga mengungkapkan teori tersebut pada abad ke-15.

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

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

Hipotesis nebula

pertama kali dikemukakan oleh Immanuel Kant(1724-1804) pada tahun 1775.Kabut/nebula adalah kabut yang terdiri dari gas (terutamahelium dan hidrogen) dan partikel-partikel angkasa.Kemudian ahli matematikaterkenal dari PrancisSimon de Laplace mengusulkan teori yang hampir sama(teori kant-laplace).Dalam teori ini dikemukakan bahwa di jagat raya terdapat gas yangkemudian berkumpul menjadi kabut (nebula). Gaya tarik-menarik antar gas inimembentuk kumpulan kabut yang sangat besar dan berputar semakin cepat Dalam proses perputaran yang sangat cepat ini, materi kabut bagian khatulistiwaterlempar memisah dan memadat (karena pendinginan). Bagian yang terlempar inilah yang kemudian menjadi planet-planet dalam tata surya.

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

Seabad sesudah teori kabut tersebut, muncul

Teori Planetesimal 

yangdikemukakan oleh Chamberlin dan Moulton. Teori ini mengungkapkan bahwapada mulanya telah terdapat matahari asal. Pada suatu ketika, matahari asal inididekati oleh sebuah bintang besar, yang menyebabkan terjadinya penarikan padabagian 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, dandisebut 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 karenaproses waktu dan perputaran cepat, maka terjadi pendinginan yang menyebabkanpemadatan (pada bagian luar). Adapaun tubuh Bumi bagian dalam masih bersuhutinggi.

4 Periode Fisika Modern (1900 ± saat ini)

Teori Pasang Surut Gas

ini dikemukakan oleh Jeans dan Jeffreys padatahun 1917, yakni bahwa sebuah bintang besar mendekatimatahari  dalam jarak pendek, sehingga menyebabkan terjadinya pasang surut pada tubuh matahari, saatmatahari itu masih berada dalam keadaan gas. Terjadinya pasang surut air lautyang kita kenal di Bumi, ukuranya sangat kecil. Penyebabnya adalah kecilnyamassa bulan dan jauhnya jarak bulan ke Bumi (60 kali radius orbit Bumi). Tetapi,jika sebuah bintang yang bermassa hampir sama besar dengan mataharimendekati matahari, maka akan terbentuk semacam gunung-gunung gelombangraksasa pada tubuh matahari, yang disebabkan oleh gaya tarik bintang tadi.Gunung-guung tersebut akan mencapai tinggi yang luar biasa dan membentuk semacam lidah pijar yang besar sekali, menjulur dari massa matahari tadi danmerentang 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 tubuhmatahari tadi, melanjutkan perjalanan di jagat raya, sehingga lambat laun akanhilang pengaruhnya terhadap-planet yang berbentuk tadi. Planet-planet itu akanberputar mengelilingi matahari dan mengalami proses pendinginan. Prosespendinginan ini berjalan dengan lambat pada planet-planet  besar, seperti Yupiter dan Saturnus, sedangkan pada planet-planet kecil seperti Bumi kita, pendinginanberjalan relatif lebih cepat.Sementara pendinginan berlangsung, planet-planet itu masih mengelilingimatahari pada orbit berbentuk elips, sehingga besar kemungkinan pada suatuketika meraka akan mendekati matahari dalam jarak yang pendek. Akibatkekuatan penarikan matahari, maka akan terjadi pasang surut pada tubuh-tubuhplanet yang baru lahir itu. Matahari akan menarik kolom-kolom materi dariplanet-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 dalammembentuk 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 kitaberupa dua bintang yang hampir sama ukurannya dan berdekatan yang salahsatunya meledak meninggalkan serpihan-serpihan kecil sehingga banyak materialyang terlempar. Karena bintang yang tidak meledak mempunyai gaya gravitasiyang masih kuat, maka sebaran pecahan ledakan bintang tersebut mengelilingibintang yang tidak meledak. Bintang yang tidak meledak itu adalah matahari,sedangkan pecahan bintang yang lain adalah planet-planet yang mengelilinginya

Teori Dentuman besar (Big Bang  Theory 1972)

Teori ini berdasarkanjenis asumsi adanya massa yang sangat besar dan mempunyai massa jenis sangatbesar. Adanya reaksi inti menyebabkan amssa tersebut meledak hebat. Massatersebut kemudian mengembang dengan sangat cepat, menjauhi pusat ledakan.Karena adanya gravitasi, maka bintang yang paling kuat gravitasinya akanmenjadi pusatnya.Dari berbagai teori yang dikemukakan para ahli, kebanyakan ilmuwanmendukung teori dentuman besar. Menurut mereka, ledakan besar tersebutmerupakan awal terbentuknya alam semesta. Berdasarkan Theory Big Bang,proses terbentuknya bumi berawal dari puluhan milyar tahun yang lalu. Padaawalnya terdapat gumpalan kabut raksasa yang berputar pada porosnya. Putaranyang dilakukannya tersebut memungkinkan bagian-bagian kecil dan ringanterlempar ke luar dan bagian besar berkumpul di pusat, membentuk cakramraksasa. Suatu saat, gumpalan kabut raksasa itu meledak dengan dahsyat di luar angkasa yang kemudian membentuk galaksi dan nebula-nebula. Selama jangkawaktu lebih kurang 4,6 milyar tahun, nebula-nebula tersebut membeku danmembentuk suatu galaksi yang disebut dengan nama Galaksi Bima Sakti,kemudian membentuk sistem tata surya. Sementara itu, bagian ringan yangterlempar ke luar tadi mengalami kondensasi sehingga membentuk gumpalan-gumpalan yang mendingin dan memadat. Kemudian, gumpalan-gumpalan itumembentuk planet-planet, termasuk planet bumi.

5 Perkembangan Ilmu Kebumian

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

Ilmu bumiadalah suatu istilah untuk kumpulancabang-cabang ilmu yang mempelajari bumi, Dalam perkembangan ilmu kebumian muncul cabang-cabang ilmu baruyang berkaitan dengan kebumian. Cabang-cabang utama ilmu kebumian antaralain adalah:

Geologi

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

Geofisika

mempelajari sifat-sifat fisis bumi, seperti bentuk bumi, reaksiterhadap gaya, serta medan potensial bumi (medan magnet dan gravitasi).Geofisika juga menyelidiki interior bumi seperti inti, mantel bumi, dankulit bumi serta kandungan-kandungan alaminya.

Geodesi

ilmu tentang pengukuran dan pemetaan permukaan bumi dandasar laut.

Ilmu tanah

mempelajari lapisan terluar kulit bumi yang terlibat dalamproses pembentukan tanah (atau pedosfer). Disiplin ilmu utama antara lainadalah edafologi dan pedologi.

Oseanografi dan hidrologi

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

Glasiologi

mempelajari bagian es dari bumi (atau kriosfer).

Ilmu atmosfer

mempelajari bagian gas dari bumi (atau atmosfer) antarapermukaan bumi sampai lapisan eksofer (~1000 km). Cabang utamabidang ini adalah meteorologi, klimatologi, dan aeronomi.

6 . Struktur Bumi

Bumi terbagi menjadi beberapa lapisan yaitu inti bumi, mantel bumi, dankerak bumi.Kerak bumi

crushmerupakan kulit bumi bagian luar (permukaan bumi).  Teballapisan kerak bumi mencapai 70 km dan merupakan lapisan batuan yang terdiridari batu-batuan basa dan masam. Lapisan ini menjadi tempat tinggal bagiseluruh mahluk hidup.  Suhu di bagian bawah kerak bumi mencapai 1.100 derajat C

Lapisan kerak bumi dan bagian di bawahnya hingga kedalaman 100 km dinamakan

litosfer Selimut atau selubung (mantle) merupakan lapisan yang terletak di bawahlapisan kerak bumi.  Tabal selimut bumi mencapai 2.900 km dan merupakanlapisan batuan padat.  Suhu di bagian bawah selimut bumi mencapai 3.000 C.Inti bumi (core), yang terdiri dari material cair, dengan penyusun utama logambesi (90%), nikel (8%), dan lain-lain yang terdapat  pada kedalaman 2900  5200km.  Lapisan ini dibedakan menjadi lapisan inti luar dan lapisan inti dalam.Lapisan inti luar tebalnya sekitar 2.000 km dan terdiri atas   besi cair yangsuhunya mencapai 2.200oC.  inti dalam merupakan pusat bumi berbentuk boladengan diameter sekitar 2.700 km.  Inti dalam ini terdiri dari nikel dan besi yangsuhunya mencapai 4.500oC.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, danaudan sungai, bagian udara (atmosfer) yang menyelimuti seluruh permukaan bumiserta bagian yang ditempati oleh berbagai jenis organisme (biosfer). Lithosfer 

berasal dari bahasa yunani yaitu lithos artinya batuan, dan spheraartinya lapisan lithosfer yaitu lapisan kerak bumi yang paling luar dan terdiri atasbatuan dengan ketebalan rata-rata 1200 km. Batuan tersebut adalah batuanbeku,batuan sedimen,dan batuan metamorf.      

Hidrosfer 

adalah lapisan air yang ada dipermukaan bumi. Kata hidrosfer  berasal dari kata hidros

yang berarti air dan sphere yang berartilapisan. Hidrosfer di permukaan bumi meliputi danau,sungai, laut, lautan, salju atau gletser, air tanah danuap air yang terdapat di lapisan udara.

Atmosfer 

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

Biosfer 

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

7 . Medan Magnet Bumi

Magnetosfer 

adalah lapisan medan magnet yang menyelubungi bendaangkasa. Selain Bumi, Merkurius, Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus jugadiselubungi magnetosfer. Magnetosfer Bumi terjadi disebabkan oleh inti Bumi 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 disebutmagnetosfer.Magnetosfer Bumi adalah suatu daerah di angkasa yang bentuknyaditentukan oleh luasnya medan magnet internal Bumi, plasma angin matahari, danmedan magnet antarplanet. Di magnetosfer, campuran ion-ion dan elektron-elektron bebas baik dari angin matahari maupun ionosfir bumi dibatasi oleh gayamagnet 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 letusanmatahari kadang menyebabkan gangguan-gangguan ³badai magnetik´. Namuntidak seorangpun tahu, di mana arus itu mengalir dan mengapa, atau bahwa anginmatahari itu ada. Pada Agustus dan September 1958, Proyek Argus dilakukanuntuk menguji teori tentang pembentukan sabuk radiasi yang mungkin memilikikegunaaan taktis dalam perang. Pada tahun 1959 Thomas Gold mengusulkan nama magnetosfer 

.

8.  Fenomena yang Terjadi pada Bumi 

Tsunami yang  secara harfiah berarti "ombak besar di pelabuhan" adalah perpindahan badan air yang disebabkan oleh perubahan permukaan lautsecara vertikal dengan tiba-tiba. Perubahanpermukaan laut tersebut bisa disebabkan olehgempa bumi yang berpusat di bawah laut, letusangunung berapi bawah laut, longsor bawah laut,atau atau hantaman meteor di laut.Gelombang tsunami dapat merambat ke segala arah. Tenaga yang dikandungdalam gelombang tsunami adalah tetap terhadap fungsi ketinggian dankelajuannya.Sejarawan Yunani bernama Thucydides merupakan orang pertamayang mengaitkan tsunami dengan gempa bawah lain. Namun hingga abad ke-20

pengetahuan mengenai penyebab tsunami masih sangat minim. Penelitian masihterus dilakukan untuk memahami penyebab tsunami. 

Gempa bumi 

adalah getaran atau guncanganyang terjadi di permukaan bumi. Gempabumi biasa disebabkan oleh pergerakan kerak bumi (lempeng bumi). Kata gempa bumi jugadigunakan untuk menunjukkan daerah asalterjadinya kejadian gempa bumi tersebut.Bumi kita walaupun padat, selalu bergerak, dan gempa bumi terjadiapabila tekanan yang terjadi karena pergerakan itu sudah terlalu besar untuk dapatditahan.

Gempa bumi vulkanik ( Gunung Api ) : Gempa bumi ini terjadi akibatadanya aktivitas magma, yang biasa terjadi sebelum gunung api meletus. Apabilakeaktifannya semakin tinggi maka akan menyebabkan timbulnya ledakan yangjuga akan menimbulkan terjadinya gempabumi.Gempa bumi tektonik : Gempa bumi ini disebabkan oleh adanya aktivitastektonik, yaitu pergeseran lempeng lempeng tektonik secara mendadak yangmempunyai 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 karenapergeseran lempengan plat tektonik seperti layaknya gelang karet ditarik dandilepaskan dengan tiba-tiba. Tenaga yang dihasilkan oleh tekanan antara batuandikenal sebagai kecacatan tektonik. Teori dari tectonic plate (lempeng tektonik)menjelaskan bahwa bumi terdiri dari beberapa lapisan batuan, sebagian besar areadari lapisan kerak itu akan hanyut dan mengapung di lapisan seperti salju. Lapisantersebut begerak perlahan sehingga berpecah-pecah dan bertabrakan satu samalainnya. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya gempa  tektonik