Fizik

Apa itu Fizik?

Fizik didefinisikan satu cabang sains yang mengkaji berkenaan jirim, tenaga dan interaksi antara keduanya. Namun, fizik secara umumnya melibatkan kajian berkenaan yang paling kecil seperti atom, zarah, quark dan kajian berkenaan yang paling besar seperti bintang, galaksi dan alam semesta. 

Mengapa belajar Fizik?

Fizik merangkumi sekecil-kecil zarah sehinggalah sebesar-besar alam semesta. Tujuan utama saya belajar fizik adalah kerana sifat ingin tahu. Terlalu banyak khazanah yang terkandung di dalam alam semesta ini yang masih belum dikaji. Ini akan menimbulkan pelbagai persoalan seperti 'bagaimana alam ini bermula?', 'apakah bukti teori big bang?', 'bagaimana bumi ini tercipta?' dan pelbagai lagi persoalan-persoalan yang menakjubkan akal. 

Apakah cabang bidang yang terdapat dalam Fizik?

Fizik ialah satu subjek umum. Dalamnya, terdapat banyak lagi sub-bidang lain seperti Fizik perubatan, Fizik teori, Astrofizik, Fizik kejuruteraan, Fizik zarah, Elektronik, dan Fizik Matematik. Kesemua bidang ini sangat penting dalam kemajuan manusia.

Bagaimana ingin belajar Fizik?

Subjek pertama berkenaan fizik ialah subjek sains yang dipelajari sejak di sekolah rendah. Kemudian di peringkat menengah atas, and boleh belajar asas-asas fizik dalam subjek fizik dan juga Kimia. Bidang fizik ini luas. Jika anda berkeinginan untuk terus meneroka khazanah alam, maka saya galakkan anda untuk melanjutkan pelajaran dalam bidang fizik di universiti.

Apakah beza antara Fizik dan Kejuruteraan?

Secara dasarnya, fizik dan kejuruteraan mempunyai asas yang sama iaitu memahami interaksi antara jirim dan tenaga. Namun, bidang fizik ini lebih ke arah sains tulen, manakala kejuruteraan pula lebih ke arah sains gunaan. 

Dari sudut pengajian di Universiti, anda akan belajar subjek yang hampir sama pada tahun pertama di Universiti. Namun pada tahun seterusnya, pelajar fizik akan mengkaji berkenaan 'bagaimana sesuatu hukum/teori itu terhasil', manakala pelajar kejuruteraan akan belajar berkenaan 'bagaimana untuk mengaplikasi hukum ini dalam kehidupan seharian'.

Oleh itu, bidang fizik ini lebih tertumpu kepada 'memahami masalah, dan mewujudkan teori untuk memahami masalah tersebut' manakala kejuruteraan ialah mengaplikasi teori yang diwujudkan dalam fizik kepada kehidupan seharian.

ZKE 378

ZKE-378 Pengantar Astronomi Radio

2015

2017

2018

304 - Elektrik dan Kemagnetan II

ZCT 304 - ELEKTRIK DAN KEMAGNETAN II

April/May 2010

April/May 2011

Jun 2012

Simetri dan Keabadian

Simetri Dan Keabadian Tenaga by on Scribd

Kelas Bintang

Bintang dikategorikan berdasarkan beberapa faktor. Antaranya ialah suhu permukaan dan kekilauan.

Suhu permukaan bintang diukur berdasarkan warna bintang tersebut. Warna sesebuah bintang dapat diperoleh menggunakan kaedah spektroskopi. Kaedah ini menggunakan spektroskop bagi mendapatkan spektrum sesebuah bintang. Dengan melihat pada garis spektrum bintang tersebut, dan menggunakan hukum Wien, suhu bintang dapat dihitung. Berdasarkan hukum Wien, bintang biru mempunyai suhu paling tinggi iaitu sekitar 30 ribu darjah Celcius, manakala bintang merah mempunyai suhu paling rendah iaitu sekitar 3 ribu darjah Celcius.

Sumber: https://bit.ly/2TDsqAC

Pengkelasan ini dibahagi kepada tujuh bermula dari yang paling panas iaitu O, B, A, F, G, K, M. Pengelasan ini dibahagikan lagi kepada bahagian-bahagian kecil menggunakan nombor. Sebagai contoh, bintang O1 merupakan bintang terpanas, manakala bintang M9 ialah bintang sejuk. Matahari dikategorikan sebagai bintang G2 dengan suhu sekitar 5 ribu darjah Celcius. Hampir 75% bintang di galaksi kita merupakan bintang jenis M. Manakala bintang-bintang berat seperti O dan B agak jarang dijumpai.

Bintang juga dikelaskan mengikut kekilauan. Kekilauan ialah jumlah tenaga yang tersinar oleh bintang dalam masa sesaat. Pengelasan ini penting kerana terdapat bintang-bintang yang mempunyai suhu yang sama, namun saiz, dan umurnya berbeza. Kecerahan ini mengikut turutan berikut:

I - Super Raksasa
II - Raksasa Cerah
III - Raksasa
IV - Sub Raksasa
V - Kerdil (jujukan utama)
VI - Sub Kerdil
D - Kerdil Putih.

Super Raksasa ialah bintang yang paling besar diketahui. Kategori super raksasa terbahagi kepada 3 bahagian iaitu Ia-0, Ia dan Ib. Kelas Ia-0 ialah hyper raksasa. Bintang dalam kelas ini merupakan bintang yang mempunyai kekilauan paling tinggi pernah direkodkan, dan juga mengeluarkan angin najam paling banyak. Seterusnya ialah kelas Ia untuk super raksasa cerah dan Ib untuk super raksasa kurang cerah. Bintang dalam kelas I ini dipercayai akan membentuk lohong hitam di penghujung hayatnya.

Sumber: https://bit.ly/2GvDH2b

Bintang kelas II dan III ialah bintang raksasa. Bintang kelas ini berada pada fasa-fasa kematiannya. Biasanya bintang raksasa terdiri daripada dua jenis iaitu bintang raksasa merah dan bintang raksasa biru. Bintang raksasa merah mempunyai suhu yang agak rendah berbanding matahari. Manakala bintang raksasa biru pula sangat panas sehingga berlaku proses pelakuran helium di dalamnya. Bintang sub raksasa lebih malap berbanding bintang raksasa. Bintang kelas ini sedang menghadapi pengakhiran kehidupannya.

Seterusnya adalah bintang kerdil. Bintang kerdil kelas V dikenali sebagai bintang jujukan utama. Bintang dalam kelas ini menghabiskan kehidupan dengan membakar hidrogen kepada helium dalam proses pelakuran nukleus. Matahari berada dalam kategori ini dan kelasnya ialah G2V. G2 merujuk kepada suhu manakala V merujuk kepada kekilauan. Bintang sub kerdil pada kelas VI adalah lebih malap berbanding bintang jujukan utama.

Credit: ESA/Hubble

Kelas yang terakhir ialah bintang kerdil putih. Bintang ini merupakan mayat-mayat bintang selain daripada bintang neutron dan lohong hitam. Bintang ini sangat panas, namun disebabkan saiznya yang kecil, kekilauannya sangat rendah dan sukar dikesan. Antara bintang kerdil putih yang terkenal ialah Sirius B. Bintang ini dikesan mengorbit pasangannya iaitu Sirius A, bintang paling cerah di langit malam.

Operasi Vektor

Operasi Vektor

Dwikutub elektrik

Pengutuban

Medan Elektrik oleh dwikutub

Post ini ditulis oleh saya di Microsoft Word dan ditukar kepada PDF. Kemudian saya masukkan ke sini melalui screenshot. Ini disebabkan saya tidak tahu cara untuk menulis persamaan dalam Blogger.

Rajah Hertzprung-Russel

Ahli astronomi menggunakan kekilauan dan suhu untuk pengkelasan bintang. Ini kerana ahli astronomi mendapati bahawa terdapat hubung kait antara kedua-dua ciri ini. Sebuah plot graf antara kekilauan dan suhu dapat dilihat di bawah. Plot ini dikenali sebagai Rajah Hertzprung-Russel sempena nama Ejnar Hertzprung dan Henry Norris Russel yang mengembangkan rajah ini.

Rajah H-R

Terdapat beberapa versi rajah H-R, ada yang melakarkan kekilauan dengan suhu dan ada yang menggantikan kekilauan dengan magnitud mutlak. Ada juga yang menggabungkan ketiga-tiga parameter ini dalam satu rajah.

Kekilauan dan magnitud mutlak diletakkan pada paksi menegak manakala suhu atau kelas bintang pada paksi melintang. Kekilauan biasanya diukur berdasarkan kekilauan matahari. Oleh itu unit bagi kekilauan pada rajah H-R adalah dalam unit kekilauan matahari.

Pada awalnya, ahli astronomi menyangka bahawa tidak terdapat sebarang pola atau corak tertentu pada rajah ini. Namun setelah dimasukkan data-data dari teleskop, kita dapati bahawa terdapat pola taburan bagi bintang-bintang di langit.

Kegunaan rajah H-R

Rajah H-R ini mempunyai pelbagai kegunaan dalam kajian astronomi. Antaranya ialah kitaran hidup bintang, umur galaksi atau gugusan bintang dan jarak bintang.

Bergantung kepada jisim sesebuah bintang, ia akan melalui kitaran hidup yang berbeza pada rajah H-R. Kitaran hidup ini bergantung pada struktur dalaman bintang tersebut. Oleh itu, kedudukan sesebuah bintang pada rajah H-R dapat memberi maklumat penting terhadap struktur dalaman bintang tersebut.

Jejak Hayashi
Credit: Penn State Astronomy & Astrophysics

Disebabkan rajah H-R memberi maklumat tentang kitaran hidup bintang, dengan melihat taburan bintang dalam sesebuah galaksi pada rajah H-R, kita dapat menentukan purata umur galaksi tersebut. Galaksi yang mengandungi taburan bintang yang banyak pada bintang O dan A ialah galaksi yang muda. Manakala galaksi yang mengandungi banyak bintang raksasa ialah galaksi yang sudah tua.

Rajah H-R kelompok globul M55
Sumber: http://apod.gsfc.nasa.gov/apod/ap010223.html

Salah satu kaedah penentuan jarak bintang ialah menggunakan paralaks spektroskopik. Kaedah ini melihat kepada magnitud ketara dan suhu sesebuah bintang menggunakan fotometer dan spektroskop. Dengan menggunakan maklumat suhu dan melihat pada kedudukan bintang tersebut pada rajah H-R, kita dapat tentukan magnitud mutlaknya. Jarak bintang tersebut dapat ditentukan menggunakan modulus jarak. Kaedah paralaks spektroskopik dapat digunakan secara tepat bagi menentukan jarak bintang dalam lingkungan 10 000 parsek dari bumi.

Kesimpulannya, rajah H-R ini sangat berguna bagi kajian-kajian berkenaan bintang dan galaksi.

Planet Utarid

Planet paling hampir dengan matahari ialah planet Utarid. Planet ini merupakan planet terkecil dalam kalangan planet-planet di dalam sistem suria.

Utarid mempunyai permukaan yang berbatu dan dipenuhi dengan kawah seperti bulan. Ia juga mempunyai atmosfera yang nipis. Tidak seperti bumi, utarid tidak mempunyai sebarang bulan yang mengorbitnya.

Utarid berputar sangat perlahan pada paksinya. Satu hari di utarid bersamaan dengan 176 hari di bumi. Satu tempoh yang sangat lama jika kita tinggal di utarid! Bukan itu sahaja, satu tahun atau satu pusingan mengelilingi matahari di utarid mengambil masa hanya 88 hari.

Disebabkan planet utarid berada di bahagian dalam orbit bumi, ia tidak dapat kelihatan pada waktu malam. Utarid biasanya kelihatan sebelum matahari terbit atau selepas matahari terbenam. Ia akan berada sangat hampir dengan ufuk pada waktu tersebut. Utarid juga mempunyai fasa-fasanya yang tersendiri seperti di bawah.

Sumber: https://cosmicintelligenceagency.com/venus-evening-star/

Utarid terbentuk bersama-sama dengan sistem suria kira-kira 4.5 bilion tahun lalu. Ketika ini, batu-batuan terbentuk berhampiran dengan matahari disebabkan tarikan graviti. Setelah matahari terbentuk, utarid mula mengumpul gas-gas membentuk atmosfera. Namun disebabkan saiz dan jisimnya yang kecil, dan angin suria, atmosferanya dicabut keluar. Oleh sebab itu, utarid hanya mempunyai atmosfera yang sangat nipis berbanding dengan planet-planet lain.

Utarid mempunyai satu ciri yang tidak terdapat pada planet lain iaitu resonans spin-orbit. Utarid berputar 3 kali pada paksinya setiap 2 orbit mengelilingi matahari. Asal-usul resonans ini masih lagi diperdebatkan oleh ahli astronomi. Namun dalam perbincangan ini, kita lebih tertarik akan keadaan seharian di utarid. Seperti yang disebutkan sebelum ini, satu hari suria (matahari terbit-terbenam-terbit) di utarid mengambil masa 176 hari di bumi. Yang lebih menariknya, utarid mengambil masa selama 58 hari untuk berputar di atas paksinya. Perbezaan yang ketara ini adalah disebabkan putarannya yang perlahan berbanding orbitnya mengelilingi matahari.

Jika anda berada di sebahagian kawasan di utarid, anda akan dapat lihat matahari terbit dari timur, terbenam di timur, dan kembali terbit dari timur.  Manakala di sebahagian kawasan lain, matahari akan kelihatan terbenam di sebelah barat, terbit kembali dari barat, dan kemudian terbenam di barat.

Jenis Bintang

Bintang dikategorikan berdasarkan beberapa faktor. Antaranya ialah suhu permukaan dan kecerahan. 

Credit: ESA/Hubble

Suhu permukaan bintang diukur berdasarkan warna bintang tersebut. Bintang biru mempunyai suhu paling tinggi iaitu 30 ribu darjah Celcius, manakala bintang merah mempunyai suhu paling rendah iaitu sekitar 3 ribu darjah Celcius. Suhu sesuatu bintang boleh ditentukan menggunakan hukum Wien dan Hukum Stefan seperti di dalam tajuk sinaran terma. Pengkelasan ini dibahagi kepada tujuh bermula dari yang paling panas iaitu O, B, A, F, G, K, M. 

Kelas - Suhu permukaan - Contoh Bintang

O - 30 000 K - Mintaka (O9)

B - 20 000 K - Rigel (B8)

A - 10 000 K - Vega (A0)

F - 7000 K - Canopus (F0)

G - 6000 K - Alpha Centauri (G5)

K - 4000 K - Arcturus (K2)

M - 3000 K - Betelguese (M2)

Pengkelasan ini dibahagikan lagi kepada bahagian-bahagian kecil menggunakan nombor. Sebagai contoh, bintang O1 merupakan bintang terpanas, manakala bintang M9 ialah bintang sejuk. Matahari dikategorikan sebagai bintang G2 dengan suhu sekitar 5 ribu darjah Celcius. Hampir 75% bintang di galaksi kita merupakan bintang jenis M

Bintang juga dikelaskan mengikut kecerahan. Kecerahan ini mengikut turutan berikut:

I - Super Raksasa
II - Raksasa Cerah
III - Raksasa
IV - Sub Raksasa
V - Kerdil (jujukan utama)
VI - Sub Kerdil
D - Kerdil Putih.

Matahari merupakan bintang jenis kerdil atau juga dikenali sebagai bintang jujukan utama. Secara penuh, matahari dikelaskan sebagai bintang G2V.

Sejarah Awal Fizik Moden

Selepas James Maxwell berjaya melengkapkan persamaannya berkaitan elektromagnet, kedudukan cahaya sebagai gelombang sudah hampir dipastikan. Pelbagai eksperimen membuktikan bahawa elektromagnet atau cahaya memenuhi ciri-ciri sebuah gelombang seperti eksperimen celah Young dan pembelauan gelombang.

Namun pada awal abad ke 20, suatu penemuan ini menyebabkan berlakunya revolusi dalam asas fizik iaitu sinaran jasad hitam. Sinaran jasad hitam ini menerangkan berkenaan sinaran yang dikeluarkan oleh jasad hitam seperti bintang dan objek yang panas. Teori yang digunakan oleh ahli fizik pada ketika itu ialah formula Rayleigh-Jeans yang menggunakan teori gelombang cahaya. Berdasarkan formula Rayleigh-Jeans, jasad hitam akan mempunyai tenaga yang teramat tinggi pada sinaran ultralembayung. Namun pemerhatian menunjukkan sebaliknya, bintang tidak menyinarkan sinaran ultralembayung seperti yang dihitung melalui teori. Percanggahan antara teori dan pemerhatian ini lebih dikenali sebagai bencana ultralembayung.

Perkara ini menginspirasi Max Planck untuk mencari penyelesaian. Beliau mencadangkan bahawa cahaya merupakan suatu partikel dengan tenaga E=hf, h ialah pemalar Planck dan f ialah frekuensi partikel tersebut. Cahaya dalam bentuk partikel ini dinamakan sebagai foton. Dengan mengubahsuai formula Rayleigh-Jeans, Planck menemukan formula baharu beliau iaitu formula sinaran Planck.

Dengan membandingkan formula baharu ini dengan data yang diperoleh, ahli fizik mendapati bahawa formula ini menepati semua data yang ada. Ini menyebabkan berlakunya perubahan era daripada fizik klasik kepada fizik moden. Cahaya bukan sahaja dalam bentuk gelombang, tetapi juga dalam bentuk partikel. Beberapa tahun kemudian, pelbagai penemuan baharu telah ditemui yang menguatkan lagi teori cahaya sebagai partikel.

Max Planck

Buku Rujukan SPM

Anda boleh dapatkan buku rujukan SPM pada harga yang lebih murah berbanding di pasaran. Klik pada buku yang anda mahu untuk akses.

Fizik

Sejarah

Matematik Tambahan

Past Year SPM

Dapatkan buku-buku Past Year SPM 2011-2017 pada harga yang lebih murah di bawah

Physics

Chemistry

Science

Mathematics

Bahasa Melayu

English

Add Maths

Biology

Sejarah

Pend. Islam

Pend. Syariah

Bahasa Cina

Garis Spektrum

Tiga jenis garis spektrum

Garis Spektrum

Apabila kita melihat bintang-bintang di langit, kita sebenarnya melihat kepada sinaran elektromagnet dari bintang-bintang itu. Sinaran ini mengandungi pelbagai maklumat mengenai bintang-bintang yang menghasilkannya. Oleh itu, ahli astronomi banyak meluangkan masa mereka menganalisis sinaran elektromagnet ini.

Data spektrum daripada SDSS dianalisis oleh ahli astronomi seluruh dunia

Sinaran dapat diperoleh dan dianalisis menggunakan sebuah instrumen yang dikenali sebagai spektroskop. Secara asasnya, spektroskop terdiri daripada halangan legap yang mempunyai celahan atau prisma untuk menceraikan sinaran bintang kepada warna-warnanya, dan sebuah kanta mata atau skrin untuk dipaparkan warna tersebut. Di peringkat kajian profesional pula, alatan-alatan yang lebih kompleks digunakan seperti spektrometer dan spektrograf. Namun prinsip asasnya adalah sama seperti spektroskop.

Lakaran prinsip asas spektroskop

Dalam artikel sinaran terma, kita telah diperkenalkan kepada sinaran jasad hitam. Sebuah mentol lampu bersinar berdasarkan sinaran jasad hitam ini. Jika kita melihat kepada spektrum mentol ini, kita akan dapati bahawa spektrumnya ialah spektrum selanjar, tanpa sebarang warna yang hilang. Jika dipaparkan pada skrin, spektrum mentol ini kelihatan seperti warna pelangi.

Namun tidak semua sinaran mengandungi spektrum selanjar. Sebagai contoh jika kita lihat pada spektrum lampu pendarflour, kita akan dapati bahawa spektrum ini terdiri daripada beberapa garis tinggi. Garis ini dinamakan sebagai garis pancaran.

Garis Pancaran

Terdapat tiga jenis spektrum iaitu spektrum selanjar, spektrum pancaran dan spektrum penyerapan. Spektrum selanjar adalah seperti yang sudah dibincangkan sebelum ini.

Spektrum pancaran menghasilkan garis-garis pancaran pada spektrum. Anda boleh lihat pada spektrum lampu pendaflour seperti di bawah.

Garis Spektrum lampu pendaflour

Garis pancaran ini terhasil disebabkan oleh aras tenaga yang unik (diskret) bagi setiap atom. Aras tenaga ini bergantung kepada bilangan proton, neutron dan elektron di dalam atom tersebut. Apabila berlaku perubahan tenaga atom daripada tinggi kepada rendah, ia akan memancarkan sinaran elektromagnet seperti yang dilihat pada spektrum atom itu. Setiap atom mempunyai garis spektrum tersendiri atau juga disebut sebagai cap jari atom. Justeru dengan hanya mengkaji spektrum bintang, ahli astronomi mampu mengetahui kandungan bintang tersebut.

Sesebuah atom akan menghasilkan garis pancaran apabila ia berada pada aras tenaga yang tinggi. Keadaan ini berlaku apabila ia dipanaskan oleh haba daripada teras bintang. Kita juga boleh mengkaji garis pancaran setiap atom dalam makmal dengan memanaskan gas atom tersebut. Apabila gas atom ini mengeluarkan garis pancarannya, tenaganya akan berkurang dan ia akan menjadi lebih sejuk.

Garis pancaran terhasil oleh gas atom yang panas

Garis Penyerapan

Garis penyerapan mempunyai satu ciri yang sama dengan garis pancaran iaitu cap jari atom. Namun keadaannya adalah terbalik berbanding dengan garis pancaran.

Garis pancaran dilepaskan apabila gas atom berubah daripada tenaga tinggi kepada tenaga rendah. Manakala garis penyerapan pula berlaku apabila gas atom tersebut menyerap garis pancaran dan meningkatkan aras tenaganya. Hasilnya, akan wujud garis-garis hitam pada spektrum selanjar yang diperoleh. Garis-garis hitam ini berpadanan dengan cap jari atom tersebut. Di bawah ini ialah contoh garis penyerapan oleh gas helium, sodium dan neon.

Garis spektrum helium, sodium dan neon

Garis spektrum boleh diukur di dalam makmal

Fakta mengenai Matahari

Setiap hari, kita melihat matahari terbit dan terbenam. Matahari memancarkan cahaya yang terang sehingga menerangi separuh daripada bumi. Ia juga memanaskan permukaan bumi untuk mengeringkan baju kita secara percuma. Jadi, bagaimanakah matahari mampu melakukan semua ini? Jom kita belajar.

Matahari merupakan pusat bagi sistem suria. Kesemua objek di dalam sistem suria mengelilingi bebola gas gergasi ini.

Matahari merupakan salah satu bintang daripada beratus bilion bintang di dalam galaksi kita. Ia memancarkan cahaya dan haba melalui satu proses pelakuran nuklear. Proses ini berlaku apabila atom-atom hidrogen berlanggaran dan bercantum untuk membentuk atom helium. Proses ini akan berterusan sehinggalah atom-atom hidrogen habis digunakan. Ahli astronomi menjangka bahawa matahari akan kehabisan bahan apinya selepas 5.5 bilion tahun. Ini bermakna jangka hayat matahari adalah sekitar 10 bilion tahun.

Tahukah anda, matahari sebenarnya bukan berwarna oren atau kuning, tetapi berwarna putih?

Matahari memancarkan semua jenis cahaya, menyebabkannya kelihatan berwarna putih dari angkasa lepas.

Di permukaan matahari, terdapat tompok-tompok matahari yang wujud disebabkan perubahan medan magnet. Tompok-tompok ini mempunyai kitaran hidup selama 11 tahun.

Antara fenomena menarik berkenaan matahari ialah angin suria. Jika matahari memancarkan angin suria ke arah bumi, alat-alat komunikasi seperti satelit akan rosak. Oleh itu, kita berharap supaya angin suria ini tidak dihala ke arah bumi.

Sistem Suria

Setelah manusia memerhati ke langit malam untuk beberapa ketika, manusia mendapati bahawa terdapat objek-objek yang bergerak pada berlainan kelajuan. Sebagai contoh, matahari dan bulan bergerak setiap kitaran hari. Manakala terdapat juga objek yang bergerak lebih perlahan dan dinamakan sebagai planet.

Sebelum tercipta teleskop, manusia sudah merekodkan sebanyak 7 objek yang bergerak di malam hari selain daripada bintang. Objek-objek ini ialah matahari, bulan, dan 5 buah planet iaitu utarid, zuhrah, marikh, musytari dan zuhal. Setelah teknologi berkembang, manusia dapat mengesan lebih banyak planet seperti uranus dan neptun.

Kesemua objek ini merupakan sebahagian daripada sistem suria.Sistem suria terbentuk sekitar 4.5 billion tahun yang lalu. Ini bermakna, hampir kesemua objek di dalam sistem suria lahir pada waktu yang sama.

Banyak teleskop moden yang digerakkan untuk mengkaji sistem suria. Malah prob angkasa lepas juga dilancarkan untuk melihat planet-planet dengan lebih dekat. Robot-robot digunakan bagi menganalisis sampel-sampel dari planet, asteroid dan komet. Ahli astronomi sedar bahawa dengan mengkaji objek-objek di dalam sistem suria, kita dapat memahami kedudukan kita di alam semesta.

Jarak Paralaks

Tidak semua bintang di langit berada pada jarak yang sama dari kita. Ada bintang yang sejauh ribuan tahun cahaya. Ada yang hanya 4 tahun cahaya seperti bintang Alpha Centauri. Namun bagaimana kita dapat mengukur jarak ke sesebuah bintang?

Terdapat pelbagai cara untuk mengukur jarak ke sesebuah bintang. Cara yang paling tepat adalah menggunakan kaedah paralaks. Paralaks adalah perubahan kedudukan sesuatu objek apabila kita melihatnya dari tempat yang berbeza. Sebagai contoh, anda depakan tangan anda dan lihat pada jari telunjuk anda. Tutup mata kanan, kemudian tutup mata kiri anda. Anda akan dapati bahawa jari telunjuk anda bergerak ke kiri dan kanan berbanding dengan objek yang jauh dari anda.

Jari kelihatan bergerak apabila kita menukar arah penglihatan

Kesan ini dapat digunakan untuk mengukur jarak ke bintang yang berhampiran dengan kita. Apabila Bumi mengorbit matahari, bintang-bintang berdekatan kelihatan bergerak berbanding dengan bintang-bintang yang jauh. Untuk mendapatkan pergerakan yang besar, ahli astronomi merekodkan kedudukan bintang pada selang masa 6 bulan. Perubahan kedudukan bintang ini dinamakan paralaks bintang.

Dengan menggunakan asas trigonometri, kita boleh mengira jarak sesebuah bintang dengan hanya mendapatkan sudut paralaksnya. Jika sudut paralaks sesebuah bintang ialah p, maka jaraknya ialah d = 1/p di mana d ialah dalam unit parsec (pc) dan p dalam unit saat arka. Satu saat arka ialah 1/3600 darjah.

Sudut paralaks

Walaupun kaedah ini merupakan kaedah paling tepat untuk mengukur jarak bintang, ia mempunyai kelemahan tersendiri. Kaedah ini hanya dapat mengukur jarak bintang-bintang yang berada dalam lingkungan 1000 parsec. Sedangkan Bima Sakti mempunyai saiz 30 ribu parsec. Oleh itu, ahli astronomi menggunakan kaedah lain untuk mengukur jarak bintang-bintang yang lebih jauh.

Sinaran Terma

Antara proses penting dalam astronomi ialah berkenaan dengan pemindahan tenaga. Proses ini berlaku melalui tiga kaedah iaitu konduksi, perolakan dan sinaran. Dua proses pertama memerlukan medium untuk berlaku. Sebagai contoh, haba dialirkan secara konduksi pada periuk besi. Konduksi memerlukan pepejal sebagai medium manakala perolakan memerlukan bendalir.

Sinaran pula tidak memerlukan sebarang medium untuk memindahkan tenaga. Jadi, proses pemindahan tenaga seperti cahaya dan haba matahari ke bumi adalah melalui proses sinaran. Oleh itu, amat penting bagi kita untuk mengkaji sinaran supaya kita dapat memahami sumber-sumber cahaya yang sampai ke mata kita.

Bintang-bintang mengeluarkan cahaya disebabkan oleh proses pelakuran nuklear iaitu Hidrogen menjadi Helium. Warna bagi bintang-bintang ini pula bergantung kepada suhu di permukaannya. Bagi bintang yang sangat panas, ia akan mengeluarkan lebih banyak cahaya berwarna biru. Manakala bintang yang lebih sejuk, mengeluarkan cahaya merah yang lebih banyak berbanding biru.

Namun, bagaimana kita boleh mengukur suhu sesebuah bintang? Jawapannya ialah pada sinaran jasad hitam. Jasad hitam ialah objek yang tidak memantulkan cahaya dan hanya memancarkan cahayanya sendiri berdasarkan suhu. Kesemua bintang yang kita rekodkan adalah dianggap sebagai jasad hitam. Terdapat 2 hukum fizik yang dipatuhi oleh jasad hitam iaitu hukum Wein dan hukum Stefan.

Hukum Wein mengaitkan antara suhu sesebuah objek(jasad hitam) dan warnanya yang paling terang (panjang gelombang maksimum). Hukum ini diterjemahkan dalam sebuah persamaan λT = 2.898 milimeter di mana λ ialah panjang gelombang dalam milimeter dan T ialah suhu permukaan dalam Kelvin.

Hukum Stefan menghubungkan antara keamatan tenaga sesebuah objek(jasad hitam) dengan suhu permukaannya. Hukum ini diterjemahkan dalam persamaan yang dikenali sebagai persamaan Stefan-Boltzmann iaitu F=σT⁴. F ialah fluks tenaga dalam unit Wm^-2 dan T dalam unit Kelvin. σ ialah pemalar Stefan-Boltzmann dengan nilai 5.67×10^-8 Wm^-2 K^-4. 

Graf jasad hitam

Teleskop

Apabila kita menyebut tentang ahli astronomi, kita membayangkan mereka melihat bintang melalui teleskop. Tahukah anda, terdapat pelbagai jenis teleskop yang digunakan untuk melihat ke angkasa?

Sebelum ini, kita sudah belajar mengenai cahaya dan gelombang elektromagnet. Setiap bahagian gelombang elektromagnet ini memerlukan peralatan yang berbeza untuk melihatnya.

XMM Newton: Teleskop Sinar-X

Sebagai contoh, teleskop radio digunakan untuk melihat langit melalui gelombang radio. Teleskop optik digunakan untuk melihat cahaya. Setiap teleskop ini mempunyai bentuk dan reka cipta yang berbeza.

Teleskop yang kita kenali hari ini, merupakan teleskop optik. Antara jenis teleskop optik ialah teleskop pembias, teleskop pemantul dan teleskop katadioptrik. 

Namun, secara tidak disedari, anda juga pernah melihat teleskop-teleskop lain. Contohnya adalah piring Astro. Piring Astro merupakan sejenis teleskop radio yang digunakan untuk melihat gelombang-gelombang radio daripada satelit dan seterusnya diproses menjadi gambar di televisyen.

ALMA: Teleskop Radio

Kelab Astronomi di Malaysia

Kelab Astronomi di Malaysia 

Anda berminat dalam bidang astronomi, namun tidak tahu ke mana harus anda rujuk? Jangan risau! Di bawah ini saya sertakan kelab-kelab astronomi yang aktif di Malaysia. Sila klik pada nama kelab untuk mendapatkan maklumat lebih lanjut mengenai kelab tersebut.

Kebangsaan

Apadilangit

Hoshizora Astronomy Club

Persatuan Falak Syarie Malaysia

Pulau Pinang

Kelab Astronomi USM

Pertubuhan Astronomi Pulau Pinang

Kelab Astronomi KMPP

Unit Falak Jabatan Mufti Pulau Pinang

Perlis

Kelab Astronomi UiTM Perlis

Kedah

Perak

Kelab Astronomi Al-Biruni

Kuala Lumpur dan Selangor

Star Finder

The Equator

Planetarium Negara

Pahang

Kelab Astronomi UMP

Melaka

Balai Cerap AL-Khawarizmi Melaka

Persatuan Falak Negeri Melaka

Kelantan

Persatuan Astronomi-Falak Amatur Kelantan

Terengganu 

Kelab Astronomi Unisza

Negeri Sembilan

Kelab Astrofiqh USIM

Johor

Kelab Astronomi UTM

Kelab Astronomi Johor

Sabah

Sabah Stargazers

Sarawak

Cahaya

Cahaya

Apabila kita mendongak ke langit malam, kita melihat kerdipan-kerdipan cahaya bintang. Ada bintang berwarna putih, ada yang berwarna biru dan ada yang berwarna merah. Mengapakah cahaya mempunyai pelbagai warna? Berapa warnakah yang dapat kita lihat? Adakah wujud warna-warna lain yang tidak dapat kita lihat?

Cahaya merupakan sebahagian daripada gelombang elektromagnet. Gelombang elektromagnet adalah satu gelombang yang bergerak dalam medan elektromagnet. Setiap warna yang kita lihat, mempunyai panjang gelombang yang berbeza. Namun tahukah anda, gelombang-gelombang yang kita lihat ini mempunyai panjang yang sangat kecil?

Gelombang yang dapat kita lihat mempunyai panjang sekitar 400 nanometer ke 700 nanometer! Berapakah panjang 400 nanometer ini? Bayangkan anda mengambil satu pembaris berukuran 1 meter. Kemudian anda memotongnya kepada 10 juta bahagian. Satu bahagian tersebut mempunyai panjang sekitar 400 nanometer.

Anda mungkin pernah mendengar radio di dalam kereta anda. Namun pernahkah anda terfikir bagaimana radio ini berfungsi?

Radio yang kita gunakan juga merupakan sebahagian daripada gelombang elektromagnet. Namun ia mempunyai panjang gelombang sekitar 1 milimeter sehingga ratusan meter. Jika anda sedar, radio yang kita gunakan mempunyai antena. Antena ini berfungsi untuk ‘menangkap’ gelombang radio daripada stesen-stesen radio. Oleh itu radio ini sebenarnya berfungsi sebagai teleskop, yang melihat gelombang radio. Kereta anda juga merupakan sejenis teleskop!

Selain daripada cahaya dan radio, gelombang elektromagnet juga terdiri daripada Sinar gama, sinar-X, ultraungu, inframerah dan gelombang mikro. Setiap bahagian ini mempunyai panjang gelombang yang berbeza. 

Jarak

Jarak

Apabila kita bercakap mengenai matahari, planet, bulan dan sebagainya, kita tidak lagi menggunakan meter dan kilometer, tapi kita menggunakan unit astronomi (AU), tahun cahaya (ly) dan parsek (pc).

1 unit astronomi atau 1 AU bersamaan dengan jarak dari bumi ke matahari. Jika dikira dalam kilometer, ia bersamaan dengan 150 000 000 km! atau 150 JUTA kilometer!. Sangat jauh jika dibandingkan dengan jarak Perlis ke Johor (800km).

Seterusnya ialah tahun cahaya. Cahaya bergerak terlalu pantas. Bahkan manusia di zaman dahulu menyangka bahawa cahaya bergerak sekelip mata. Namun setelah teknologi berkembang canggih, kita dapat mengukur bahawa cahaya mempunyai satu kelajuan yang tinggi dan tetap.

Cahaya bergerak sejauh 300 000 kilometer sesaat. Jika kita bergerak pada kelajuan cahaya, kita dapat mengelilingi bumi sebayak 7 kali dalam masa 1 saat!

Dalam setahun, cahaya bergerak sejauh 9 461 000 000 000 kilometer. Sangat jauh dan terjangkau oleh akal kita! Namun tahukah anda, bintang terdekat berada lebih 4 tahun cahaya dari kita.

Ini bermakna jika kita menyuluh lampu ke bintang tersebut, ia tidak dapat melihat lampu kita sehinggalah 4 tahun kemudian.

Parsek juga digunakan secara meluas dalam astronomi. Saya mengelakkan untuk berbincang berkenaan parsek kerana ia memerlukan penerangan menggunakan geometri dan matematik.

1 parsek bersamaan dengan 3.26 tahun cahaya.

Mengapakah kita memerlukan unit yang berbeza?

Hal ini dilakukan supaya kita tidak pening dengan nombor-nombor yang begitu besar.

Biasanya berkenaan jarak dalam sistem suria, kita akan gunakan unit astronomi (AU).

Bagi jarak antara bintang, dan antara galaksi, kita gunakan tahun cahaya dan parsek.

Sejarah Astronomi

Sejarah Astronomi

Astronomi merupakan bidang sains tertua bagi umat manusia. Datuk nenek moyang kita dahulu melihat ke langit dan memikirkan berkenaan rahsia-rahsia alam semesta. Pelbagai tinggalan lama yang menunjukkan usaha-usaha umat manusia untuk meneroka misteri di angkasa seperti monumen Stonehenge di England, struktur dan tulisan oleh tamadun Maya dan Aztec serta tinggalan tamadun China dan India.  Namun, kajian saintifik dalam astronomi dimulakan oleh tamadun Greek purba. Antara kajian yang dilaksanakan ialah geometri alam semesta oleh Pythagoras (550 BC). Sarjana-sarjana Greek kemudiannya menggunakan ilmu geometri dan matematik bagi mengkaji alam semesta untuk ratusan tahun seterusnya. Kaedah ini diteruskan sehingga kini apabila astronomi moden bergantung kepada model-model matematik bagi menerangkan fenomena-fenomena alam semesta.

Sarjana-sarjana Greek

Model Alam Semesta Aristotle

Alam Geosentrik

Bagi memahami alam semesta ini secara sistematik, Plato (350 B.C.) mengusulkan model geosentrik alam semesta. Berdasarkan pemerhatian, objek-objek dilangit kelihatan bergerak mengelilingi bumi yang pegun. Pergerakan ini kelihatan seragam dalam orbit masing-masing. 

Gerakan Songsang

Walaupun model geosentrik kelihatan seolah-olah simetri dengan orbit berbentuk bulat mengelilingi bumi, ia mempunyai beberapa masalah yang sukar diselesaikan. Planet-planet kadangkala bergerak secara songsang untuk beberapa ketika dan kemudian kembali orbit seperti biasa. Pada awalnya, para sarjana seperti Hipparchus (150 B.C.) memperkenalkan orbit bulatan tambahan yang dikenali sebagai epikitar. Penambahbaikan ini berjaya mengekalkan simetri dalam model alam semesta serta menerangkan perbezaan kecerahan ketika planet bergerak songsang. Beberapa ratus tahun kemudian, model Hipparchus ini semakin goyah dengan data-data pemerhatian yang baharu. 

Ptolemy (100 A.D.)  menyelamatkan model geosentrik ini dengan menambahbaik sistem epikitar melalui ekuan. Model ini diterima pakai untuk lebih seribu tahun kemudiannya. Apabila model bercanggah dengan pemerhatian, maka penambahbaikan dilakukan keatas model tersebut. Proses ini akan menjadikan model tersebut semakin kompleks.

Revolusi Copernicus

Pada kurun ke-16, model Ptolemy semakin kompleks. Nicolaus Copernicus (1473-1543) dari Poland cuba untuk mengembalikan model kompleks ini kepada suatu model yang lebih mudah. Beliau memperkenalkan model heliosentik alam semesta. Model ini menjadikan matahari sebagai pusat alam semesta dan kesemua objek termasuk bumi mengelilingi matahari. Namun model ini menerima tentangan hebat dari Gereja Katolik yang menerima pakai model geosentrik. Copernicus kemudiannya mengelakkan diri daripada konflik ini dengan menangguhkan penerbitan model ini sehinggalah pada penghujung usia beliau.

Galileo Galilei: Bapa Astronomi

Galileo Galilei (1564-1642) merupakan manusia pertama yang menggunakan teleskop untuk melihat ke angkasa. Kaedah pemerhatian ini mengembangkan ilmu astronomi secara mendadak dengan penemuan bulan-bulan Musytari, fasa planet zuhrah dan tompok hitam pada matahari. Penemuan Galileo ini menguatkan lagi model heliosentrik dan menyebabkan berlakunya konflik antara pihak gereja dan Galileo.

Hukum Kepler

Pada masa yang sama, seorang ahli astronomi dari German iaitu Johannes Kepler (1570-1630) mengutarakan hukum-hukum Kepler. Melalui data-data yang beliau perolehi daripada Tycho Brahe(1546-1601), beliau menemukan 3 Hukum pergerakan planet yang dinamakan sempena nama beliau. Hukum-hukum Kepler ini juga menggunakan model Heliosentrik yang ditambahbaik.

Astronomi Moden

Model-model yang disebutkan sebelum ini kesemuanya bersifat empirikal . Pada akhir kurun ke-17, Isaac Newton (1642-1726) menggunakan konsep matematik yang mendalam bagi menerangkan fenomena di langit. Konsep ini dapat menyelesaikan pelbagai masalah seperti liukan ekuinoks, fenomena pasang surut serta membuktikan hukum Kepler melalui teori yang kukuh.

Perkembangan teori dan teknologi yang pesat berjaya membentuk model alam semesta yang lebih kukuh. Pada awal kurun ke-20, teori-teori fizik mengalami revolusi kuantum dan kerelatifan. Melalui kedua-dua teori ini, alam semesta dapat difahami secara mendalam serta dapat meramalkan peristiwa-peristiwa akan datang. Pada masa yang sama, teleskop-teleskop juga semakin canggih sehingga dapat melihat objek-objek yang jauh dan malap seperti galaksi. Pemerhatian berserta teori bergerak seiring bagi umat manusia meneroka rahsia-rahsia yang tersimpan di alam semesta.