Volume Bulan hanya sekitar 2 persen volume Bumi

Bulan merupakan suatu objek yang menarik untuk dipelajari. Sering terdengar ungkapan “Wajahmu indah bagaikan bulan”.  Pertanyaan di sini yaitu benarkah bentuk wajah bulan sangat indah jika dilihat secara dekat? Permasalahan mendasar sekali yang perlu diperhatikan yaitu bagaimanakah sebenarnya terjadinya bulan. Apakah bulan ada begitu saja mendampingi bumi untuk mengelilingi matahari, ataukah ada teori fisis yang mampu menjelaskan hal tersebut. Bagaimanapun juga suatu yang “ada” pastinya ada penyebabnya.

Satelit merupakan objek alami atau buatan yang mengorbit suatu planet. Dalam hal ini bulan merupakan satu-satunya satelit alami yang dimiliki bumi. Pengaruh yang diberikan oleh bulan terhadap bumi yaitu terkait pasang-surutnya air pantai. Bulan berotasi sekaligus berevolusi mengelilingi bumi dan bersama-sama bumi berevolusi mengelilingi matahari. Kadang kala dapat diamati berbagai bentuk bulan. Terkadang seperti sabit, terkadang setengah lingkaran, terkadang bulat, dan bahkan tidak terlihat. Banyak kejadian alam yang dapat diamati dari bumi disebabkan oleh bulan, bumi dan matahari, diantaranya yaitu gerhana bulan, dan gerhana matahari.

Bulan merupakan objek menarik kedua setelah  bumi yang cukup dikagumi oleh manusia bahkan para ahli ilmu pengetahuan menaruh perhatian lebih terhadap bulan. Dilihat dari luar angkasa, bumi-bulan nampak sebagai suatu system planet ganda. Walaupun bulan bukan merupakan satelit bterbesar dalam tatasurya, namun terbesar bandingannya dengan planet utamanya, yaitu seperempat kali ukuran bumi.

2.1  Asal mula terbentuknya Bulan

Ada tiga teori tentang asal mula bulan.

a)      Teori pertama menyatakan bahwa bulan terjadi melalui pembelahan, pemisahan saat terbentuknya bumi karena rotasinya yang sangat cepat. Teori ini didukung dengan adanya gaya pasang antara bumi dan bulan. Tetapi teori ini cukup lemah karena bila memang demikian semestinya bumi berotasi lebih cepat sekarang ini.

b)      Teori kedua menyatakan bahwa, bulan terbentuk sendiri dalam sistem tata surya kemudian oleh planet mengubah orbit bulan makin dekat ke bumi, makin diperlambat sehingga terperangkap mengorbit terhadap bumi. Teori ini sukar dibuktikan karena seharusnya orbit bulan sangat eksentrik tidak mendekati lingkaran sekarang ini.

c)      Teori ketiga yang paling mungkin diterima adalah menyatakan bahwa bulan tercipta dari piringan partikel-partikel kecil yang mengorbit bumi yang bertumbukan satu dengan yang lain dan lama-lama menggumpal dan membentuk bulan dalam ukuran seperti sekarang ini.  Karena partikel-partikel ini jejak terbentuknya nebula tata surya telah mengorbit makin lama makin lambat yang berakhir pada orbit mengitari bumi. Meskipun teori ketiga yang paling mungkin diterima namun belum bisa dipastikan mana teori yang paling mendekati.

2.1.1        Ukuran dan Jarak Bulan

Di langit, bulan dan matahari nampak hampir sama besar sekitar 1/2^o pada bola langit. Sedangkan matahari 400 kali lebih besar daripada bulan dengan ukuran sudut penampakan yang sama, berarti jarak matahari juga 400 kali lebih jauh daripada jarak bulan. Jarak rata-rata Bumi-Bulan dari pusat ke pusat adalah 384.403 km, sekitar 30 kali diameter Bumi. Diameter Bulan adalah 3.474 km, sedikit lebih kecil dari seperempat diameter Bumi. Ini berarti volume Bulan hanya sekitar 2 persen volume Bumi dan tarikan gravitasi di permukaannya sekitar 17 persen daripada tarikan gravitasi Bumi.

Pada permukaan Bulan terdapat ribuan kawah yang dibentuk oleh meteoroid-meteoroid yang mencapai permukaan Bulan. Banyaknya kawah ini disebabkan Bulan tidak memiliki cukup atmosfer untuk membakar habis meteoroid-meteoroid ini. Hal tersebut diakibatkan karena gravitasi Bulan kira-kira 1/6 kali gravitasi Bumi. Gravitasi sebesar ini terlalu lemah untuk dapat mengikat atmosfernya, sehingga Bulan tidak memiliki atmosfer (angkasa). Tidak adanya atmosfer di Bulan menyebabkan empat peristiwa berikut.

1.      Suhu di permukaan Bulan dapat berubah sangat cepat.

Lapisan-lapisan atmosfer di bumi berfungsi menyaring dan mengatur sinar matahari yang mengenai dan yang dipantulkan oleh permuka­an bumi, sehingga suhu di permukaan bumi tidak berubah dengan ekstrem. Karena di Bulan tidak ada atmosfer, maka suhu pada bagian yang terkena sinar matahari mencapai 100°C (melebihi titik didih air murni), sedang suhu pada bagian yang tidak terkena sinar matahari turun drastis sampai -173°C (173° di bawah nol derajat celcius).

2.      Bunyi tidak dapat merambat di Bulan.

Untuk dapat merambat, gelombang bunyi memerlukan medium (zat antara), misalnya udara. Karena di Bulan tidak ada medium maka gelombang bunyi tidak dapat merambat di Bulan. Ini menyebabkan Bulan merupakan tempat yang sangat sunyi. Para astronaut yang mendarat di Bulan tidak berbicara langsung walaupun mereka berdekatan. Mereka berkomunikasi melalui gelombang radio yang tidak memerlukan medium untuk merambat.

3.      Langit di Bulan tampak hitam kelam.

Langit di Bumi tampak biru karena adanya debu-debu angkasa yang menghamburkan (menyebarkan) sinar matahari yang mengenai langit Bumi, dan sinar yang paling banyak dihamburkan oleh debu-debu angkasa ini adalah sinar dengan panjang gelombang pendek, yaitu sinar biru. Bulan tidak memiliki atmosfer sehingga. tidak terjadi penghamburan sinar matahari. Ini menyebabkan tidak ada spektrum sinar matahari (warna pelangi: merah, jingga, kuning hijau, biru, nila, ungu) yang sampai ke pengamat yang berada di permukaan Bulan. Sebagai akibatnya, langit Bulan tampak hitan kelam oleh pengamat di Bumi.

4.      Di Bulan tidak mungkin ada kehidupan.

Atmosfer bumi berfungsi mengatur siklus udara dan siklus air. Bulan tidak memiliki atmosfer sehingga di Bulan tidak tersedia udara dan air. Karena setiap makhluk hidup memerlukan udara (untuk bernafas), air dan segenap unsur, maka tanpa rekayasa, jelas di Bulan tidak mungkin ada kehidupan.

2.1.2        Keadaan fisis Bulan

Bulan merupakan benda langit terbesar yang terletak dekat dengan bumi dan merupakan satu-satunya benda langit yang telah dikunjungi oleh manusia.

Ciri umum bulan

Massa	7,35 x 1022 kg ≈ 1/81,3 massa bumi
Diameter	3746 km ≈ 1/3,7 diameter bumi
Kecepatan rerata	3,35 gr/cm3 ≈ 61% kerapatan bumi
Gravitasi permukaan	1,61 m/s2 ≈ 0,165 gravitasi bumi
Kecepatan lepas	2,38 km/s
Periode Rotasi              Sideris              Sinodis	27,3 hari 29,5 hari
Kemiringan sumbu kutub terhadap garis yang tegak lurus orbitnya	61/20

a.       Udara dan air

Di bulan tidak terdapat udara ataupun air. Hal tersebut diakibatkan karena gravitasi bulan yang sangat kecil dan menyebabkan udara mudah lepas dari permukaan bulan. Tanpa udara maka tidak memungkinkan adanya air di permukaan bulan, awan, hujan, salju, ataupun kabut.

b.      Suhu di bulan

Suhu di permukaan bulan besar sekali perbedaannya anatara siang dan malam. Lamanya siang dan malam sekitar 2 minggu, itu disebabkan karena bulan berotasi terhadap matahari dalam waktu 29,5 hari. Tanpa ada udara yang dapat menyerap atau memantulkan sinar matahari, maka hampir 90% energi radiasi diserap menyebabkan suhu di permukaan bulan pada siang hari bisa mencapai 110⁰ C dan malam hari sekitar -173⁰ C.

c.       Wajah permukaan bulan

            Wajah permukaan bulan bisa dilihat dengan mata bugil manusia. Dengan bantuan teleskop, Galileo  telah menemukan adanya gunung, kawah, lembah, dan dataran luas yang nampak seperti lautan (maria). Pada dataran atau maria ini terdapat ribuan lubang-lubang kecil berukuran sekitar 1 m yang nampak seperti bintik-bintik dan umumnya terdiri dari butiran-butiran halus dengan berbagai ukuran (dengan diameter sekitar 0,02 mm) yang membentuk gumpalan-gumpalan atau batuan yang keras.

Muka Bulan yang menghadap Bumi selalu sama, kira-kira separo bagian. Separo lagi selalu membelakangi Bumi sehingga tidak pernah kita lihat. Jika kita memandang Bulan pada saat bulan purnama., akan tampak bagian-bagian halus tersebut (maria). Pada permukaan Bulan terdapat ribuan kawah yang dibentuk oleh meteoroid-meteoroid yang mencapai permukaan Bulan. Terdapat sekitar 30.000 kawah dengan rentang antara 1 km sampai lebih dari 200 km. Yang terbesar diantaranya adalah Clairus dan Grimaldi yang keduanya berdiameter hampir 240 km. Nama dari kawah di bulan biasanya diambil dari ilmuan atau filosof terkenal seperti Tycho, Copernicus, Kepler, Aristochus, Plato. Umumnya kawah-kawah tersebut terdapat di daerah yang tidak ada datarannya.

2.1.3        Orbit Bulan

Umumnya dikatakan bulan mengorbit mengitari bumi, tetapi sebenarnya bumi maupun bulan mengitari pusat massa bersama. Karena massa bumi yang sangat besar dibandingkan dengan bulan, maka pusat massa bersama sistem bumi-bulan terletak sekitar 1600 km dibawah permukaan bumi, disisi yang menghadap bulan. Pusat massa bersama ini disebut pula barysenter. Karena bumi berotasi pada sumbunya, maka letak barysenter ini terus berubah posisinya secara kontinu terhadap pusat bumi. Bulan selain bergerak mengitari bumi (revolusi) juga berputar pada sumbunya (rotasi). Kita selalu melihat permukaan bulan yang sama. Dahulu orang menganggap hal ini disebabkan bulan itu diam tidak berotasi. Bila demikian halnya, maka permukaan bulan yang menghadap ke bumi akan selalu berubah dan kita akan bisa mengamati seluruh sisi permukaan bulan itu. Sebenarnya bulan berotasi dengan periode yang sama dengan periode revolusinya mengitari bumi. Akibatnya permukaan bulan yang menghadap ke bumi selalu permukaan yang sama, sedang sisi lainnya selalu tersembunyi dari muka bumi. Sesuai dengan Hukum Kepler I, pada dasarnya orbit bulan berbentuk elips dan bumi berada pada salah satu titik fokusnya namun bidang orbit bulan ini miring sekitar 5⁰ terhadap bidang ekliptika.

Lintasan bulan ini memotong ekliptika didua titik pada sisi yang berlawanan di bola langit. Kedua titik ini,  A dan B disebut simpul dari orbit bulan dan garis yang menghubungkan titik A dan B disebut garis simpul. Titik simpul di mana bulan melewati ekliptika sementara bulan bergerak arah ke utara disebut simpul naik, dan simpul di mana bulan melewati ekliptika sementara bulan bergerak arah selatan dinamakan simpul menurun. Karena gangguan tarikan gravitasi matahari, maka orbit bulan terus berubah secara perlahan, sehingga garis simpul mengalami regresi disekitar ekliptika dalam waktu 18,6 tahun. Demikian pula gangguan planet-planet eksentrisitas orbitnya juga berubah.

2.2  Terjadinya fase Bulan

            Karena revolusinya mengitari bumi, maka posisi bulan terhadap bumi dan matahari selalu berubah. Bulan tidak memancarkan cahayanya sendiri, tetapi dia tampak bersinar karena memantulkan cahaya matahari. Itulah sebabnya mengapa permukaan bulan yang nampak bersinar selalu berubah, dari cahaya bulan yang berbentuk sabit tipis sampai dengan bersinar dalam bentuk bulatan penuh. Perubahan bentuk rupa-rupa bulan ini disebut pula perubahan fase bulan.

     Bulan purnama adalah keadaan di mana Bulan nampak bulat sempurna dari Bumi. Pada saat itu, Bumi terletak hampir segaris di antara Matahari dan Bulan, sehingga seluruh permuaan Bulan yang diterangi Matahari terlihat jelas dari arah Bumi.

Kebalikannya adalah saat bulan mati, yaitu di mana Bulan terletak pada hampir segaris di antara Matahari dan Bumi, sehingga yang 'terlihat' dari Bumi adalah sisi belakang Bulan yang gelap, alias tidak nampak apa-apa.

Di antara kedua waktu itu terdapat keadaan bulan separuh dan bulan sabit, yakni pada saat posisi Bulan terhadap Bumi membentuk sudut tertentu terhadap garis Bumi - Matahari. Pada saat itu, hanya sebagian permukaan Bulan yang disinari Matahari yang terlihat dari Bumi.

Bila bulan berada tepat diantara bumi dan matahari sehingga matahari nampak tertutup bulan, maka akan terjadilah gerhana matahari. Demikian pula ketika bulan dan matahari tepat satu garis pada sisi berlawanan terhadap bumi (fase bulan penuh), sehingga bulan memasuki bayang-bayang bumi maka ini akan menghasilkan gerhana bulan. Jadi gerhana hanya terjadi pada bulan baru dan pada bulan penuh.

Gerhana hanya akan terjadi bila saat bulan baru ataupun bulan penuh, bulan berada pada atau dekat salah satu simpul ini. Garis yang melalui pusat bumi yang menghubungkan kedua simpul orbit bulan dinamakan garis simpul.

            Gambar diatas memperlihatkan beberapa posisi bulan dalam orbitnya mengitari bumi. Posisi di A menunjukkan pada saat bulan berkonjungsi hampir seluruh permukaan bulan yang menghadap ke bumi itu gelap, sehingga pada saat ini kita tidak melihat bulan sama sekali dan saat ini disebut fase bulan baru. Beberapa hari setelah bulan baru, bulan mencapai posisi B, sebagian kecil dari belahan siang bulan bisa dilihat dan bulan sabit nampak membesar. Pada hari-hari bulan disebut dalam fase bulan sabit membesar. Sekitar satu minggu setelah bulan baru, bulan mencapai seperempat dari lintasannya dan berada di posisi C dan saat ini disebut fase kuartir pertama. Pada saat ini garis bumi-bulan tegak lurus dengan garis bumi-matahari dan setengah dari siang hari bulan nampak dari bumi sehingga bulan tampak  sebagai bulan setengah.

            Selama seminggu setelah fase kuartir pertama bulan yang bersinar nampak makin membundar dan pada posisi D yang disebut fase waxing gibbous. Akhirnya satu minggu setelah kuartir pertama, bulan sampai di posisi E di mana bulan dan matahari beroposisi. Permukaan bulan yang menghadap ke matahari, juga menghadap ke bumi dan saat ini bulan ada pada fase bulan penuh. Selama dua minggu bundaran bulan makin menyusut berturutan mencapai posisi F (fase waxing gibbous), posisi G (fase kuartir kedua), posisi H (sabit mengecil), dan kembali lagi keposisi  A, bulan baru. Periode dari satu bulan baru ke bulan baru berikutnya adalah 29,5 hari.

Ø  Rotasi Bulan

Selain berevolusi bulan juga berotasi pada sumbunya dengan periode rotasi yang sama dengan periode revolusinya. Namun bila diperhatikan dengan benar, untuk pengamat tertentu di bumi bulan tidaklah selalu menampakkan permukaan yang tepat sama, tetapi lebih sedikit dari 50% untuk satu periode. Gerak bulan dan bumi menyebabkan pada waktu yang berbeda kita bisa melihat permukaan bulan yang sedikit berbeda dan jejak ini dinamakan librasi. Gejala ini pertama kali telah dijelaskan oleh Galileo.

Ada tiga jenis librasi yang bersifat geometrik yaitu librasi pada bujur, librasi pada lintang, dan librasi diurnal’

1. Librasi pada bujur, adalah akibat dari gerak evolusi bulan yang berupa elips sehingga kecepatan sudutnya bervariasi. Hal ini menyebabkan kita dapat melihat sedikit di sebelah sisi barat dan kemudian sedikit disebelah sisi timurnya, dan masing-masing dalam rentang mendekati 8⁰.
2. Librasi lintang, disebabkan sumbu rotasi bulan tidak tepat tegak lurus bidang orbitnya, tetapi miring dengan sudut 6,5⁰. Akibatnya kita melihat bulan sekitar 6,5⁰ di luar kutub utaranya, dan dua minggu kemudian kita melihat 6,5⁰ di luar kutub selatannya.
3. Librasi diurnal, disebabkan rotasi bumi sehingga bagian permukaan bulan yang kita lihat saat terbit bergeser sekitar 1⁰ di sebelah timur tepi bulan saat kita lihat waktu akan terbenam.

Efek total librasi ini menyebabkan untuk selang waktu yang lama kita dapat melihat sekitar 60% permukaan bulan yang betul-betul tersembunyi adalah sekitar 40% dan yang selalu nampak sekitar 10% dan yang 20% bervariasi.

Ø Periode Bulan

Ada dua macam periode rotasi Bulan, yaitu periode sideris (bulan sideris) dan periode sinodis (bulan sinodis). Periode sideris adalah periode rotasi Bulan dengan mengacu ke suatu bintang jauh selain Matahari. Satu bulan sideris kira-kira 27,3 hari.

Periode sinodis adalah periode rotasi Bulan dengan mengacu ke Matahari. Satu bulan sinodis adalah selang waktu yang diperlukan Bulan untuk berevolusi 360° (tepat 1 putaran) mengitari Matahari. Satu bulan sinodis (disebut juga satu bulan komariah) kira-kira 29,5 hari. Perhatikan, bulan sinodis adalah bulan yang berdasarkan pada perubahan fase bulan