Dinosaurus Pun Berenang

Dinosaurus Pun Berenang

Sangat sedikit dokumentasi atau film yang menceritakan tentang kehidupan Dinosaurus di air. Sebagian besar akan memberi gambaran kehidupan binatang purbakala ini di hutan, ladang rumput, atau tempat-tempat lain di hutan. Tentu saja ada beberapa Dinosaurus yang tinggal di lautan, tapi sekali lagi, kita jarang melihat dokumentasi seperti itu. Bagaimana dengan Dinosaurus darat? Apakah mereka bisa berenang seperti binatang modern misalnya kerbau, anjing, angsa, kudanil, atau, yang lain?

Pada bulan April 2013, seorang peneliti dari University of Alberta bernama Scott Parsons, berhasil mengidentifikasi bukti-bukti kemampuan renang Dinosaurus. Tim peneliti menemukan bekas cakar besar di sebuah dasar sungai di China, yang memang telah diketahui sebagai salah satu tempat lalu-lintas Dinosaurus. Bekas cakar-cakar itu diketahui milik Dinosaurus besar berleher panjang, dan Scott Parsons mengidentifikasi bahwa jejak-jejak merupakan bekas langkah teratur dengan pola kiri-kanan-kiri-kanan.

Berjalan atau berenang? Mungkin tidak berenang karena kaki mereka masih menyentuh tanah dasar sungai. Tapi sekali lagi Parsons menemukan hanya ujung jari kaki Dinosaurus yang menginjak dasar sungai itu. Jejak yang diidentifikasi merupakan bekas langkah theropods karnivora; ada juga bekas cakar sauropod berkaki empat. Jejak-jeak itu tentu saja telah berubah menjadi fosil: Sekitar 100 juta tahun lalu, sungai yang sekarang menjadi Provinsi Szechuan itu, merupakan sebuah jalan besar yang sering dilalui Dinosaurus. Hanya dengan bekas cakaran saja, sulit bahkan tidak mungkin menentukan jenis Dinosaurus secara pasti.

Bagaimana Tanaman Bernafas?

Bagaimana Tanaman Bernafas

Secara sederhana, kita bisa mengatakan bahwa tanaman melakukan fotosintesis di siang hari dan bernafas seperti hewan di malam hari. Tanaman menghirup karbon dioksida dan mengeluarkan oksigen untuk pernafasan mahkluk lain termasuk manusia dan hewan. Dalam proses fotosintesis, tanaman menyerap energi dari matahari melalui daun dan memproduksi makanan dari karbon dioksida yang disediakan oleh atmosfer.

Bernafas seperti hewan di malam hari? Kurang lebih seperti itu tapi tidak. Tanaman tidak memiliki paru-paru yang memungkinkan mahkluk untuk menghirup oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida. Tanaman mengambil CO2 sebanyak yang mereka bisa, dan hal ini mungkin saja tidak mudah bagi mereka.

Ada sebuah organ dalam tubuh tanaman yang disebut Stomata, yaitu lubang-lubang di daun dimana mereka bisa menghirup dan mengeluarkan O2 (siang hari) dan CO2 (malam hari). Stomata juga bisa ditutup untuk mencegah aliran air keluar dari tanaman. Walaupun tanpa paru-paru, proses pernafasan tanaman secara umum sama dengan hewan. Kandungan gula dipecah dalam sebuah proses yang disebut Glycolysis dan karbon masuk ke dalam sel; karbon akan mengubah makanan menjadi energi.

Makanan tersebar ke seluruh tubuh tanaman melalui pembuluh darah dan diberikan kepada semua organ, termasuk kepada mereka yang tidak membantu melakukan fotosintesis misalnya akar dan batang. Hal ini penting supaya tanaman bisa tumbuh. Jika kita berpikir lebih dalam, proses penyaluran makanan/energi ternyata juga membutuhkan energi. Di siang hari, tanaman menyimpan energi yang mereka dapatkan dari sinar matahari dalam bentuk karbohidrat, kemudian digunakan lagi pada malam hari untuk terus tumbuh.

Selain makanan, proses pernafasan tumbuhan menghasilkan banyak hal lain. Ada lebih dari 50 tahapan dalam pernafasan tumbuhan, dan setiap tahap menghasilkan zat berbeda misalnya lemak, minyak, hormon, nikotin, kafein, karet, asam, dll. Walaupun setiap tanaman menghasilkan karbon dioksida, ditambah dengan proses pernafasan hewan, proporsi CO2 di atmosfer terbilang sangat kecil hanya sekitar 0.035%. Sebanyak 78% adalah nitrogen, 21% berupa oksigen.

Beberapa dari kita mungkin masih berpikir bahwa beristirahat di bawah pohon besar pada malam hari sangat berbahaya karena jumlah CO2 yang dihasilkan tumbuhan besar sangat banyak. Jika ada seseorang yang mengatakan hal ini pada Anda, ceritakanlah tentang hewan-hewan yang tinggal di hutan.

Peningkatan proporsi karbon dioksida bisa berpengaruh terhadap iklim Planet Bumi, bahkan akan mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berfotosintesis. Semkain banyak kandungan CO2 di udara, bukan berarti tanaman bisa lebih banyak melakukan fotosintesis. Justru mereka akan terbiasa atau beradaptasi dengan keadaan seperti itu dan memperlambat proses fotosintesis mereka. Hal ini dinamakan negative feedback. Ada juga kemungkinan beberapa jenis tanaman akan punah dengan perubahan semacam ini.

Atom dan Quark

Atom dan Quark

Seorang filsuf asal Yunani bernama Demotricus pernah mengatakan bahwa semuanya mungkin terbentuk dari susunan atom; dan atom merupakan bentuk terkecil dari semua hal yang ada. Bahkan, kata “atom”  diambil dari bahasa Yunani yang berarti “tidak dapat dibagi”. Tetapi, butuh waku sampai lebih dari 2000 tahun sampai bukti keberadaan atom dapat diterima oleh semua orang di dunia.

Namun sampai setelah bukti keberadaan atom dipublikasikan, masih ada beberapa ilmuwan yang sama sekali tidak percaya bahwa atom merupakan hal mendasar dari setiap benda apapun; dengan kata lain, mereka tidak percaya dengan konsep “tidak dapat dibagi lagi”. Pada tahun 1911, Ernest Rutherford dan dua orang muridnya berhasil membuktikan bahwa atom bisa dipecah menjadi dua antara lain nucleus dan neutron. Lalu kemudian ditemukan lagi bahwa ada tiga komponen penting dalam sebuah atom yaitu proton, neutron, dan nucleus. Dan tentu saja, Fisika masih mencari kemungkinan bahwa benda-benda kecil tersebut masih bisa dibagi lagi.

Sebuah mesin penting digunakan; mesin ini disebut akselerator; fungsi utamanya adalah untuk menggerakkan atom dalam kecepatan tinggi sehingga atom bisa pecah. Ketika akselerator menjadi semakin kuat, para ilmuwan juga menemukan banyak partikel-partikel atom baru. Kemudian proses pemecahan atom ini menjadi semakin baik dan ditemukan banyak sekali partikel kecil misalnya kaons, pions, lambdas, dll (ada sekitar 200 partikel). Orang-orang mulai berpikir, ”memangnya kenapa jika atom bukan hal yang paling kecil?”

Para ilmuwan, termasuk Gell-Mann, kemudian menduga bahwa pasti ada sebuah partikel dasar; mungkin saja ada hal lebih kecil dari partikel-partikel itu, lalu kita bisa mencari sebuah pola pembentukan. Berhasilkah? Tentu saja. Gell-Mann bisa menemukan sebuah pola pembentukan yang menciptakan sekitar 200 partikel kecil tersebut. Artinya, ada hal yang lebih kecil; dan hal ini disebut Quarks.

Ada begitu banyak quarks, dan mereka terkait satu sama lain dengan berbagai cara. Pertama, para ilmuwan menemukan 3 jenis quarks yang dinamakan up, down, dan strange. Selanjutnya, ditemukan quarks lain yang disebut charm dan bottom. Berdasarkan kalkulasi ilmiah, harus ada 6 jenis quark. Menurut “The Standard Model”, semua hal di alam harus terbentuk dari kombinasi 6 quark berbeda dan 6 leptons (termasuk electron dan neutrinos). Sebuah akselerator besar di Illinois akhirnya menemukan quark ke 6 yang disebut top pada tahun 1995.

Apakah quark memang hal terkecil? Sangat diragukan. Quark diduga masih memiliki struktur atau dapat dibagi lagi menjadi hal yang lebih kecil. Salah satu kemungkinan adalah strings, yang merupakan dasar dari Superstring Theory; ilmu ini berusaha menjelaskan bagaimana semua hal berfungsi.

Superstring Theory mengajarkan bahwa semuanya terbentuk dari sebuah benda sangat kecil (sekitar satu per beberapa triliun cm), dua-dimensi, disebut string. Semua partikel yang telah ditemukan terbentuk berdasarkan cara string tersebut bergerak/bergetar.

Spesies Baru Dinosaurus

Spesies Baru Dinosaurus - Ankylosaurus

Sepertinya masyarakat lebih tertarik pada penemuan gadget atau alat-alat elektronik baru daripada dengan ditemukannya spesies binatang, apalagi Dinosaurus yang telah punah jutaan tahun lalu. Walaupun memang keadaannya seperti itu, kita harus berterima kasih pada para ahli paleontologi yang bekerja keras membuka misteri makhluk purbakala ini dan menjabarkan tentang cerita kehidupan mereka pada generasi sekarang. Penelitian tentang dinosaurus pun masih berlanjut hingga sekarang; kita mungkin merasa sudah tahu banyak hal mengenai kehidupan reptil besar ini, tapi sebenarnya lebih banyak lagi pertanyaan yang harus dijawab.

Pada bulan Mei 2013, para ilmuwan menemukan hal baru tentang Ankylosaurus, jenis dinosaurus herbivora yang kulit punggungnya dan dilengkapi duri. Secara umum bentuknya seperti kura-kura modern tapi memiliki ekor. Salah seorang peneliti bernama Victoria Arbour dari University of Alberta memberi pandangan baru tentang Ankylosaurus.

Arbour mengunjungi koleksi fosil dinosaurus di Inggris untuk meneliti lebih lanjut tentang Ankylosaurus. Dia lalu menyatakan bahwa dugaan tentang spesies dinosaurus ini ternyata salah. Antara tahun 1900 sampai 1930, peneliti berpendapat bahwa perbedaan-perbedaan kecil yang ditemukan antara beberapa fosil Ankylosaurus mengindikasikan ada 4 spesies berbeda. Tapi pada tahun 1970, hasil penelitian itu dihiraukan lalu peneliti memutuskan untuk menggabungkan 4 spesies berbeda tersebut menjadi satu spesies yang disebut Euoplocephalus.

Ternyata Arbour menemukan bahwa bentuk tulang tengkorak setiap fosil berhubungan dengan bentuk ekor Ankylosaurus (ekornya memiliki ujung berbentuk seperti bola). Jadi tulang tengkorak berbeda memiliki ekor berbeda pula. Arbour berpendapat hasil penelitian awal tentang dinosaurus jenis ini justru sudah benar. Memang ada 4 spesies berbeda, tapi dianggap sebagai satu spesies saja.

Penemuan Arbour tentu saja memberi pertanyaan baru dalam penelitian misalnya bagaimana mereka membagi habitat, makanan, dan bertahan hidup. Lalu apakah perbedaan kecil di tengkorak dan ekor mereka berpengaruh terhadap kemampuan mereka mempertahankan diri.

Kanibalisme Dinosaurus

Kanibalisme Dinosaurus

Pada tahun 2009, seorang peneliti dari University of Alberta bernama Phil Bell menemukan bukti kanibalisme dalam kehidupan Dinosaurus. Bukti ini diawali dari sebuah penemuan tulang rahang Gorgosaurus (mirip sekali dengan Tyrannosaurus) di Alberta bagian selatan, Kanada. Tetapi teknisis di Royal Tyrell Museum menemukan sesuatu yang lain di tulang rahang itu, yaitu sebuah ujung gigi dari dinosaurus lain.

Phil Bell, yang juga adalah calon PhD di bidang paleontologi, menyatakan bahwa penemuan ini menunjukkan adanya pertarungan antar Dinosaurus dan luka hasil pertarungan itu tidak pernah sembuh. Dengan kata lain, Dinosaurus tersebut mati karena perkelahian. Sebenarnya ada dua kemungkinan, yaitu Gorgosaurus membunuh lalu memakan, atau korbannya memang sudah mati tanpa adanya perkelahian. Apapun kemungkinan yang benar, jika korban dan pemangsa adalah dari spesies yang sama, berarti Bell telah menemukan bukti langka kanibalisme di kehidupan Dinosaurus.

Analisis lebih lanjut di fosil itu menemukan bahwa luka di tulang rahang Gorgosaurus kurang lebih sama dengan bekas gigitan hiu besar berbobot 2 ton. Menurut Bell, hiu memberikan perbandingan yang tepat karena gigi mereka sering patah dalam sebuah perkelahian dan kemudian menempel di tubuh korban.

Penelitian fosil mengindikasikan bahwa Gorgosaurus, berukuran sekitar 10 meter, bertarung secara berkelompok dengan karnivora lain. Bell percaya bahwa pemangsa dan yang dimangsa dalam pertarungan itu adalah sama-sama Gorgosaurus; dengan kata lain, kanibalisme. Selama ini hanya ada satu bukti kasus kanibalisme yang ditemukan di Madagaskar.

Dinosaurus Populer – Bagian II

Coelophysis

Coelophysis

Di akhir periode Triassic, dinosaurus belum berada di puncak rantai makanan. Mereka masih kalah dengan reptil besar lain seperti phytosaurus dan rauisuchids. Salah satu dinosaurus pemakan daging pada waktu itu adalah Coelophysis; jenis ini mengandalakan kecepatan dan kecerdasan mereka untuk menangkap berbagai jenis binatang seperti serangga dan reptile berukuran kecil. Coelophysis bergigi tajam dan rahang kuat.

Pada sebuah fosil Coelophysis dewasa, pernah ditemukan tulang-tulang Coelophysis muda, tepatnya di dalam tulang dada yang menunjukkan bahwa ada kemungkinan kanibalisme. Tapi penemuan lebih baru menunjukkan bahwa tulang tersebut bukan Coelophysis muda tapi tulang buaya. (Anda mungkin belum tahu bahwa buaya telah hidup jauh sebelum Dinosaurus ada). Coelophysis memiliki tulang lengan dan kaki dengan ruang kosong di tengahnya. Bentuk seperti ini diwarisi oleh banyak jenis dinosaurus lain. Struktur tulang seperti inilah yang membuat Coelophysis cepat dan ringan.

Diplodocus

Jika Anda pernah melihat jenis dinosaurus berleher sangat panjang di televisi, itulah yang kita sebut Diplodocus. Sampai ada perdebatan antar ilmuwan tentang bagaimana seekor hewan bisa membawa leher sepanjang itu.

Diplodocus

Sekarang para ilmuwan berpendapat ligament yang terbentang dari paha sampai bagian belakang leher memudahkan Diplodocus untuk mengendalikan lehernya itu. Diplodocus bahkan sama sekali tidak harus menggunakan otot apapun untuk menempatkan lehernya dalam posisi horisontal. Tulang belakang mereka terpisah, sehingga menyisakan ruang untuk ligament. Diplodocus mungkin memiliki tanduk-tanduk kecil sepanjang punggung mereka.

Pada tahun 1905, sebuah kerangka buatan (bukan fosil asli) Diplodocus disumbangkan oleh seorang pengusaha kaya bernama Andrew Carnegie untuk Natural History Museum. Tiruan ini dibuat berdasarkan spesimen asli di Carnegie Museum di Amerika Serikat. Raja Edward VII juga meminta tiruan Diplodocus setelah beliau melihat gambar dinosaurus ini di Carnegie’s Scottish Castle. Tiruan Diplodocus masih berada di Natural History Museum sampai sekarang dan dikenal dengan nama Dippy.

Pada tahun 1993, bagian ekor Dippy diangkat karena berdasarkan penelitian lebih lanjut, ekor Diplodocus harus diangkat untuk menyeimbangkan postur tubuh dengan leher yang panjang. Setiap 2 tahun sekali, para ahli di museum menggunakan alat-alat khusus untuk membersihkan 292 buah tulang yang membentuk kerangka Dippy.

Sebelum Dinosaurus

Dinosaurus memang binatang purbakala yang memulai kehidupannya puluhan juta tahun yang lalu, tapi ada jenis binatang yang telah hidup jauh sebelum mereka, yaitu buaya. Keduanya adalah jenis reptil tapi kemudian berkembang di jalur yang berbeda.

Sebelum Dinosaurus

Buaya tercipta untuk bertahan hidup. Mereka memulai kehidupan sekitar 200 juta tahun yang lalu di jaman Mosozoic, jadi mereka telah ada jauh sebelum Planet Bumi melihat Dinosaurus. Buaya tersebar di lebih dari 90 negara; ada 23 spesies Crocodyla yang menjelajahi sungai, rawa dan perairan lain. Sebanyak 23 spesies tersebut dibagi menjadi 3 keluarga besar antara lain alligatoridae (alligator dan caiman), crocodylae (crocodiles), dan gavialidae (gharials).

Para ilmuwan percaya bahwa kemampuan buaya untuk hidup di air menyelamatkan mereka dari peristiwa kepunahan besar yang melanda Dinosaurus.

Lalu jika dinosaurus dan buaya pernah hidup di rentang waktu yang sama, apakah mereka saling berhubungan? Seperti disinggung di atas, mereka adalah reptil; ciri utamanya adalah mereka binatang berdarah dingin, sehingga sangat tergantung pada keadaan lingkungan untuk sirkulasi panas dan dingin tubuh. Ada juga beberapa kesamaan secara fisik misalnya gigi tajam dan cakar. Secara umum, dinosaurus dan buaya memiliki nenek moyang yang sama.

Jika kita menelaah lebih lanjut, garis keturunan nenek moyang buaya akan berlanjut ke ular, kadal, bahkan burung. Ada beberapa ilmuwan yang berpendapat bahwa sebenarnya buaya lebih berkerabat ke burung daripada ular atau kadal. Seperti dikatakan sebelumnya, dinosaurus dan buaya berkembang secara terpisah, walaupun nenek moyang mereka sama, yaitu archosaurs.

Dinosaurus Populer – Bagian I

Dari semua jenis dinosaurus yang telah ditemukan, ada 5 nama paling populer antara lain Stegosaurus, Tyrannosaurus, Diplodocus, Coelophysis, dan Triceratops. Media publikasi seperti televisi atau film sebenarnya sangat membantu mempopulerkan nama dan figur mereka; mungkin sebagian besar anak-anak juga mulai mengenal binatang purbakala tersebut dari film. Di artikel ini kita akan membahas 3 jenis Dinosaurus terkenal sebagai berikut.

Stegosaurus

Dinosaurus Populaer - Stegosaurus

Stegosaurus adalah pemakan tumbuh-tumbuhan, berbadan besar, lamban, dan memiliki ekor bertanduk. Bagian ekor ini berfungsi untuk melawan serangan predator seperti Allosaurus dan Ceratosaurus. Di bagian punggung Stegosaurus, terdapat lempengan-lempengan berbentuk seperti daun; lempengan ini keras seperti tulang; tapi bagian ini tidak terkait secara langsung dengan kerangka utamanya. Lempengan di punggung Stegosaurus menempel pada kulit; kebanyakan fosil yang ditemukan memang menunjukkan bahwa lempengan ini terpisah dari tubuh.

Pada awalnya O.C. Marsh, seorang ahli paleontologi, mengira bahwa lempengan di punggung Stegosaurus menempel di kulit dalam posisi terlentang. Kemudian setelah menemukan spesimen lain yang terkubur di lumpur, Marsh menyadari sebenarnya lembengan tersebut berdiri tegak. Ada dua barisan lempengan di punggung Stegosaurus.

Seperti disebutkan sebelumnya, Stegosaurus justru menggunakan ekornya untuk melawan predator; para ilmuwan masih kurang begitu tahu fungsi utama lempengan seperti daun itu. Ada yang berpendapat lempengan itu digunakan untuk mengatur suhu tubuh, menakuti Dinosaurus jenis lain, atau sebagai alat bagi spesies ini untuk mengenal satu sama lain.

Ada lubang-lubang kecil di permukaan lempengan, dan diduga sebagai tempat pembuluh darah. Jumlah atau volume darah yang melewati pembuluh ini membantu mengatur suhu tubuh Stegosaurus. Kepala Stegosaurus sangat kecil dibandingkan tubuhnya. Ukuran otaknya mungkin hanya sebesar buah jeruk.

Tyrannosaurus

Dinosaurus Populer - Tyrannosaurus

Tidak ada seorangpun yang tidak mengenal Tyrannosaurus. Reputasinya sebagai binatang paling menakutkan sudah tersebar sepanjang waktu sejak mereka ada. Ada 60 gigi di rahang mereka, setiap gigi berukuran panjang 20cm; kekuatan gigitannya 3 kali lebih besar daripada seekor singa.

Bekas gigitan yang ditemukan pada fosil Triceratops dan Edmontosaurus menunjukkan bahwa Tyrannosaurus mampu mengunyah tulang mangsanya. Sebuah studi lain yang mempelajari sisa kotoran Tyrannosaurus (yang telah juga berubah menjadi fosil) juga menemukan sisa tulang-tulang dinosaurus lain yang dimakan.

Tyrannosaurus bukan hanya memburu mangsa, tapi mereka juga mampu bertahan hidup dengan memakan bangkai dinosaurus. Tulang tengkorak T. rex berukuran panjang lebih dari 1,5 meter; pusat indera penciuman terletak di sebuah lubang besar di tengkoraknya. Mereka mampu mencium bau mangsa dengan sangat baik atau menngunakannya untuk mencari bangkai.

Tyrannosaurus sering bertarung dengan dinosaurus sejenis; hal ini ditunjukkan dengan ditemukannya banyak bekas gigitan di fosil mereka. Perkelahian ini sering terjadi karena perebutan makanan atau pasangan kawin. Tyrannosaurus mungkin hidup berkelompok, karena ada bebarapa fosil ditemukan di tempat yang sama. Tetapi, ilmuwan masih belum tahu apakah pemangsa ini berburu secara individu atau berkelompok seperti singa atau serigala sekarang.

Triceratops

Dinosaurus Populer - Triceratops

Dengan tiga tanduk, mulut berbentuk seperti paruh burung nuri, dan kepala besar, Triceratop merupakan salah satu dinosaurus daratan paling menakutkan. Tanduk digunakan untuk melawan serangan Tyrannosaurus; ada sebuah fosil Triceratop yang dikumpulkan secara terpisah menunjukkan bekas gigitan Tyrannosaurus di bagian tanduk, tapi tanduk ini kemudian sembuh; jadi senjata ini memang efektif.

Bekas tusukan tanduk Triceratop juga banyak ditemukan, terutama di bagian kepala. Hal ini menunjukkan bahwa Triceratop juga menggunakan tanduk untuk bertarung dengan dinosaurus sejenis, mungkin untuk menarik perhatian betina.

Berbeda dengan kebanyakan dinosaurus bertanduk lainnya, Triceratop lebih cenderung untuk hidup sendiri atau tidak berkelompok. Fosil-fosil mereka ditemukan di tempat yang berbeda-beda.

Ukuran Planet Bumi Tidak Bertambah

Ukuran Planet Bumi Tidak Bertambah

Sejak jaman Charles Darwin, ilmuwan berpendapat bahwa bentuk Bumi berubah-ubah dan ukurannya pun bertambah. Dugaan ini menjadi semakin diterima dan terkenal, sampai ilmuwan mengembangkan teori lempengan tektonik. Teori ini mengatakan bahwa permukaan terluar Planet Bumi (litosfer) sebenarnya terbentuk dari banyak lempengan berbatu; lempengan tersebut terus bergerak sejak tercipatanya planet dan menyebabkan perubahan-perubahan besar di permukaan.

Seperti kita ketahui bahwa semua benua sebenarnya terbentuk dari satu daratan besar disebut Pangaea, tapi kemudian terpisah karena pergerakan lempengan tektonik. Prosesnya bisa melalui letusan gunung berapi, gempa, dan lain-lain. Teori ini juga membantah kemungkinan Planet Bumi untuk berkembang dari segi ukuran, tapi beberapa ilmuwan masih terus memperdebatkan kemungkinan itu.

Sebuah studi baru oleh NASA akhirnya mengakhiri perdebatan tentang itu. Dengan menggunakan alat-alat yang memang didisain untuk mengukur perkembangan Bumi (jika memang ada), tim peneliti NASA tidak menemukan perkembanagan signifikan pada ukuran Bumi.

Pertumbuhan ukuran Planet Bumi menjadi hal penting untuk dipelajari karena kita membutuhkan sebuah dasar atau referensi yang pasti dalam menentukan/meneliti seberapa cepat permukaan Bumi berubah. Banyak kejadian alam yang mengubah wajah planet ini misalnya erosi, atau gunung yang bertambah tinggi. Begitu juga dengan El Nino dan La Nina yang mendorong pergerakan air dalam jumlah besar. Pertambahan ukuran Bumi akan sangat berpengaruh pada pemahaman manusia tentang gravitasi dan bentuk Bumi secara umum.

Mengukur Besar Planet Bumi

Untuk mengukur besar Planet Bumi, komunitas ilmuwan seluruh dunia menciptakan International Terrestrial Reference Frame; sistem ini mencakup navigasi dan deteksi untuk pesawat luar angkasa yang mengorbit Bumi. Banyak juga aspek lain yang termasuk dalam perhitungan misalnya peningkatan permukaan air laut, keseimbangan es di kutub, dan kelanjutan proses pemulihan yang dilakukan Planet Bumi sejak jaman es (dimana sebagian besar permukaan tertutup lapisan es) hingga sekarang.

Ada banyal alat lain digunakan antara lain sebagai berikut:

1. Satelit laser : alat ini digunakan untuk mengukur rentang waktu yang dibutuhkan sebuah cahaya untuk berjalan dari pusat kendali di Bumi menuju satelit dan kembali lagi.


2. Interferometri: sebuah teknologi yang bisa menggabungkan hasil observasi teleskop, sehingga gambar yang diproyeksi mencapai ukuran maksimum.


3. GPS: penunjuk arah atau peta digital menggunakan satelit milik Amerika Serikat.


4. Doppler Orbitography and Radiopositioning: teknologi ini menggunakan satelit buatan Perancis yang terhubung dengan sinyal radio di permukaan Bumi. Sistem ini berguna untuk menentukan orbit satelit dan posisinya di permukaan planet.

Ilmuwan menggunakan hampir semua teknik pengukuran modern untuk menentukan International Terrestrial Reference Frame. Pada awalnya, ilmuwan akan mencari pusat berat Bumi; tentu saja diperlukan perhitungan akurat terhadap semua aspek meliputi lautan, es, dan atmosfer; jadi bukan hanya berat daratan.

Model pengukuran seperti ini masih dianggap tidak terlalu akurat karena keterbatasan fasilitas di permukaan planet; karena planet selalu bergerak, mungkin perhitungan atau pencarian titik pusat planet akan selalu meleset. Untuk mengatasi hal ini, sebuah tim peneliti lain ditugaskan untuk mengevaluasi tingkat keakuratan metode pengukuran yang digunakan.

Seperti disebutkan sebelumnya, ada 4 alat modern digunakan; semuanya berfungsi untuk mengumpulkan data tentang pergerakan permukaan Bumi. Data ini kemudian digabungkan dengan hasil pengukuran gravitasi planet oleh GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) milik NASA. GRACE memberikan gambaran tentang perubahan gravitasi planet Bumi yang diukur dari luar angkasa dan dasar lautan.

Dengan menggunakan prosedur yang sedemikian sulitnya, ilmuwan menemukan bahwa radius Planet Bumi bertambah sebesar 0,1 milimeter setiap tahun; perkembangan yang dianggap sama sekali tidak signifikan.

Ujung Pelangi

Pelangi sering terjadi, dan semua anak sekolah dasar tahu bagaimana garis-garis berwarna itu terbentuk. Pelangi berbentuk seperti sebuah penggaris busur melengkung membentuk sudut 180 derajat. Secara visual, terdapat dua ujung pelangi. Bisakah kita menemukan posisi atau tempat dimana dua ujungnya berada? Tidak. Sebelum kita membahas persoalan ini, kita akan menelaah kembali proses terbentuknya pelangi.

Ujung Pelangi

Pelangi terbentuk karena terjadi perpaduan antara cahaya matahari dan bintik-bintik air. Tanpa bintik air, kita hanya bisa melihat warna putih dari pancaran sinar matahari. Sebenarnya, warna putih tersebut terbentuk dari perpaduan banyak warna lain yang tidak bisa kita lihat. Tapi jika sinar matahari melewati bintik air dengan sudut tertentu, perpaduan warna yang membentuk pancaran matahari terpecah, dalam bentuk pelangi.

Setiap warna dalam pelangi terbentuk dari sudut berbeda; jadi hanya ada satu warna keluar melalui satu bintik air. Dengan kata lain, pelangi terbentuk karena begitu banyaknya bintik air yang dilewati pancaran sinar. Secara umum, kita melihatnya sebagai merah, jingga, kuning, hijau, biru nila, dan ungu.

Kembali ke persoalan awal; kita tidak bisa menyentuh, atau mencari ujung pelangi dengan cara apapun. Penyebab utamanya adalah karena pelangi hanya bisa terlihat jika kita berada di tempat yang sangat jauh dari pancaran garis warna itu. Tentu saja kita tidak bisa sampai ke ujung pelangi, karena semakin kita mendekat, pelanginya akan hilang. Satu hal lagi, pelangi hanya akan terlihat jika matahari berada di belakang Anda.

Sifat Air

Sifat Air

Air (H2O)

Air memiliki banyak sifat unik yang bisa dianggap aneh dari sudut pandang ilmu fisika. Tidak ada benda yang lebih lembut atau lebih rentan daripada air, tapi tidak satupun yang lebih kuat dari air dalam jumlah besar. Banjir atau tsunami sangat ditakuti karena kekuatan air yang terbawa arus begitu besar.

Kita mengenal air sejak di dalam kandungan, karena 2/3 tubuh manusia adalah air; benda ini juga menutupi ¾ permukaan Planet Bumi. Walaupun Anda merasa mengenal air dengan sangat baik, banyak sifat-sifat mengejutkan yang dimiliki air; sebenarnya, kita juga tidak tahu darimana air berasal.

Ruang Kosong

Secara umum, tingkat kepadatan suatu benda akan menjadi lebih besar jika benda tersebut berbentuk padat. Atom memiliki kecenderungan untuk saling mengikat; dalam benda padat,  atom mengikat satu sama lain lebih kuat daripada dalam bentuk cair atau gas.

Dalam bentuk cair, tingkat kepadatan umumnya berkurang, tapi hal ini tidak benar dalam kasus H2O. Ketika air membeku, volumenya meningkat sampai 8 persen; tapi, bongkahan es bisa terapung di atas air. Dengan kata lain, air memiliki tingkat kepadatan lebih tinggi dalam bentuk aslinya (cairan) daripada saat menjadi es (benda padat).

Ketika air mencapai titik beku, benda ini mengeluarkan lebih sedikit energi; penyebab utamanya adalah karena atom hidrogen tidak bergerak sebebas saat berada dalam bentuk cairan. Karena lebih sedikit bergerak, lebih sedikit energi digunakan. Oleh karena itu, dalam proses pembekuan, atom hidrogen mampu membentuk suatu ikatan yang lebih kuat dengan atom-atom sejenis disekitarnya, kemudian mengunci bentuk terikat itu. Ikatan antar atom di es lebih kuat dan lebih pendek daripada di cairan, tapi struktur kristal es (serpihan salju), seperti ditunjukkan gambar disamping, menciptakan banyak ruang kosong, sehingga tingkat kepadatannya jauh lebih sedikit.

Terciptanya tambahan volume sebanyak 8 persen bisa dengan mudah dilihat dari bentuk es itu sendiri. Air memulai proses pembekuan dari samping dan bawah menuju ke tengah dan atas. Air yang berada di tengah akan terdorong ke atas dan membentuk seperti percikan; kemudian percikan ini membeku.

Perubahan bentuk suatu zat adalah hal umum di bidang fisika dan bisa kita lihat dalam kehidupan sehari-hari. Air adalah satu-satunya zat yang bisa berubah dari bentuk cair menjadi salju, dan kemudian menghilang terbawa angin.

Ketika terdapat perbedaan temperatur yang sangat besar antara air dan udara di sekitarnya, efek perubahan luar biasa ini akan terjadi. Mungkin hal ini hanya bisa dilihat di tempat-tempat bersuhu luar biasa rendah, misalnya di puncak gunung salju atau lemari pendingin. Jika Anda menyemprotkan air mendidih ke udara (bersuhu -34ºC), air mendidih tersebut akan seketika berubah menjadi salju dan menghilang tertiup angin.

Penjelasan: Udara dingin memiliki tingkat kepadatan sangat tinggi. Molekul udara sangat berdekatan satu sama lain sampai tidak ada ruang yang tersisa untuk uap air. Di sisi lain, air mendidih mengeluarkan uap hampir setiap saat. Ketika disemburkan ke udara, air berubah menjadi bintik-bintik atau tetes, dimana uap air bisa dengan lebih mudah keluar. Fenomena ini tidak umum terjadi jika dilihat dari sudut pandang fisika, tapi bisa dijelaskan dengan mudah. Jumlah uap air yang dihasilkan lebih besar dari ruang yang tersedia di udara, sehingga bentuk uap segera berubah karena menempel pada partikel mikroskopik di udara misalnya kalsium atau sodium lalu akan membentuk kristal. Formasi atau bentuk serpihan, seperti pada gambar di atas, adalah yang terjadi selanjutnya.

Ada satu lagi fenomena aneh yang dimiliki air, khususnya setelah berubah menjadi serpihan salju. Setelah diteliti, tidak ada satupun bentuk kristal serpihan salju yang sama. Setiap satu bentuk merupakan hal unik, berbeda dari yang lain. Bentuk awal serpihan salju adalah prisma heksagonal. Kemudian akan terpecah dan terus berubah tergantung temperatur, kelembaban air, dan tekanan udara. Tapi lengan heksagonal setiap serpihan salju selalu simetris karena mengalami keadaan yang sama dalam proses perubahan bentuk.

Air di Bumi

Ilmuwan masih belum tahu darimana air di Bumi berasal. Kita tahu bahwa 70 persen permukaan Planet Bumi tertutup air, tapi asal mula keberadan zat ini masih menjadi misteri. Planet Bumi mulai terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu, jika air juga terbentuk pada saat itu, seharusnya air menguap karena suhunya masih panas. Hal ini mengindikasikan bahwa air yang ada sekarang muncul setelah proses pembentukan Bumi selesai.

Sekali lagi, tebakan paling masuk akal yang kita miliki adalah bahwa sebuah objek luar angkasa pernah menabrak Bumi. Benda apapun itu, pasti memiliki banyak kandungan air di dalamnya. Diperkirakan hal ini terjadi sekitar 4 miliar tahun yang lalu, dan menyebabkan luapan air dengan volume luar biasa besar di Bumi.

Benda-benda angkasa seperti komet atau batuan es mungkin adalah pembawa air. Benda angkasa tersebut mengelilingi matahari dan menjatuhkan percikan air dari ekornya. Perhitungan yang dilakukan dari jarak jauh terhadap beberapa komet terkenal (Halley, Hale-Bopp, dan Hyakutake), ternyata menyimpulkan hal berbeda. Komet-komet itu memang mengandung air atau es, tapi dengan struktur kimia berbeda dengan H2O yang ada di Bumi. Artinya,ada kemungkinan bahwa air berasal dari tempat lain.

Frekuensi Suara Melengking

Frekuensi Suara Melengking - Kaca Pecah karena Suara

Di film-film, terutama animasi atau kartun, kita sering melihat seorang penyanyi yang mampu memecahkan kaca gelas atau jendela hanya dengan lengkingan suaranya. Apakah hal ini memang mungkin terjadi pada kehidupan nyata?

Ya. Sangat mungkin.

Dengan suara yang kuat dan amplifikasi yang tepat, akan tercipta getaran di udara yang mampu memecahkan kaca; tapi kebanyakan orang memiliki pita suara yang tidak terlalu kuat untuk menghasilkan suara setinggi itu. Bagaimanapun juga, menurut hukum fisika hal ini memang memungkinkan. Jika seorang penyanyi bersuara di frekuensi yang tepat dan dengan amplifikasi yang benar, dia akan mampu memecah kaca jendela.

Pada dasarnya, semua benda memiliki frekuensi natural, atau frekuensi dimana benda tersebut bergetar. Jika Anda memukulkan sebuah sendok ke gelas, suara yang dihasilkan merupakan frekuensi alami/natural gelas itu.

Suara manusia, dengan frekuensi yang tepat, bisa juga menyebabkan gelas tersebut bergetar. Fenomena ini sering disebut resonansi (benda bergetar karena benda lain juga bergetar). Suara manusia akan mendorong partikel udara, yang kemudian akan menabrak gelas; gerakan partikel udara seperti sebuah gelombang.

Jika kekuatan suara diperkuat melalui proses amplifikasi, misalnya dengan alat elektronik, pergerakan gelombang juga menjadi kuat. Getaran gelas semakin besar sehingga bisa pecah. Tapi fenomena pecahnya gelas karena suara sangat jarang terjadi. Mungkin akan lebih mudah jika kaca gelas tersebut sangat tipis, atau memang sudah ada retakan di gelas.

Hal ini pernah terjadi pada tahun 2005 dan diuji secara langsung oleh Discovery Channel. Seorang penyanyi bernama Jamie Vendera diminta menyanyi; kemudian akan dilihat apakah suara kuatnya bisa memecahkan gelas. Vendera mencoba beberapa kali, dan akhirnya dia bisa memecahkan gelas tersebut tanpa proses amplifikasi suara.

Prinsip Kerja GPS (Global Positioning System)

Prinsip Kerja GPS

Sejak pertama kali ditemukan, GPS sudah dimanfaatkan selama lebih dari satu dekade. Tujuan utama penelitian tentang alat penunjuk arah ini adalah untuk militer dan politik; saat itu, GPS tidak diperjualbelikan. Berikut ini adalah sejarah singkat dan prinsip kerja GPS.

Sekitar 20 puluh tahun lalu, kita hanya bisa mengandalkan kemampuan membaca peta dalam setiap perjalanan ke antah-berantah. Kita harus mengetahui posisi saat membaca peta, lalu memprediksi arah yang akan ditempuh selanjutnya. Sebenarnya sudah ada sistem digital yang bisa digunakan selain GPS misalnya MapQuest atau Yahoo Maps. Seiring dengan perkembangan teknologi, kita menginginkan sebuah alat praktis, mudah digunakan, kecil, namun mampu memberi petunjuk arah yang jelas. Sekarang kita bisa menggunakan GPS, bisa berupa fitur dalam sebuah smartphone, atau juga berupa stand-alone GPS.

Terciptanya GPS dan Einstein

Yang pertama kali menggunakan GPS adalah U.S. Department of Defense; satelit yang dilengkapi kemampuan penunjuk arah dimanfaatkan oleh pihak militer Amerika Serikat. Satelit itu dinamakan TRANSIT dan mulai berfungsi pada tahun 1960an. Dimulai dengan TRANSIT, banyak satelit lebih baru digunakan pada awal 1980an.

Sejak tahun 1980an, GPS mulai diperjualbelikan secara bebas di pasaran; penggunaannya sudah tidak dibatasi lagi hanya untuk kepentingan militer. Pada saat itu, pihak militer masih memanipulasi fungsi GPS, sehingga hanya punya merekalah yang bisa memberikan data secara akurat. Alat GPS lain yang dijual di pasaran sebenarnya bisa berfungsi dengan baik, tapi manipulasi data oleh militer sering menyebabkan gangguan. Baru pada tahun 2000, pihak militer menghentikan mekanisme manipulasi tersebut. Sikap ini diawali oleh kebijakan Presiden Bill Clinton yang memberi perintah penghentian dalam sebuah undang-undang.

Hal ini kemudian meningkatkan tingkat keakuratan data GPS yang digunakan oleh publik; secara langsung, perkembangan industri GPS juga semakin meningkat. Sekarang ini, jaringan satelit beroperasi selama 24 jam sehari, 7 hari seminggu. Tujuannya adalah untuk memastikan bahwa setidaknya ada 3 satelit yang bisa bekerja untuk setiap alat GPS di Planet Bumi. Rusia memiliki GLONASS yaitu sistem yang terdiri dari 22 satelit; sistem ini bisa juga digunakan oleh beberapa jenis smartphone untuk meningkatkan akurasi data.

Kenapa harus 3 satelit?

Pada dasarnya, GPS bisa memberikan denah posisi secara akurat dengan cara menganalisa posisi waktu Anda dari sudut pandang tiga satelit berbeda (terdapat perbedaan waktu antara satu wilayah dengan wilayah lain di Bumi). Selanjutnya, tiga satelit tersebut menghitung jarak Anda dengan satelit, juga jarak antara satelit satu dengan yang lain. Dengan data tersebut, tiga satelit melakukan proses triangulasi dan menentukan posisi Anda di Planet Bumi.

Lalu apa hubungannya dengan Einstein?

Sebagian besar orang tidak mengetahui bahwa prinsip kerja GPS didasari oleh teori relativitas Albert Einstein. Bahkan dua teori ahli fisika ini (special and general relativity) digunakan sekaligus. Seperti disebutkan sebelumnya, ada tiga satelit yang menganalisa posisi waktu Anda di Bumi. Berdasarkan teori relativitas, pergerakan detik di Bumi lebih lambat daripada di satelit karena pengaruh gravitasi. Teori ini juga mengatakan bahwa jam yang sedang bergerak (misalnya jam di satelit atau di mobil yang berjalan) ternyata lebih lambat daripada jam yang dalam posisi diam. Perbedaan kecepatannya sangat kecil, hanya sekitar 38 mikrosekon dalam sehari; tapi jumlah kecil ini bisa memberi perbedaan besar dalam dalam mekanismne GPS sampai beberapa kilometer. Tanpa perhitungan mengenai selisih kecepatan waktu berdasarkan teori relativitas, GPS menjadi hampir tidak berguna.

Awal perkembangan GPS

Sistem GPS pertama yang dibuat spesifik untuk mobil adalah Guidestar, harganya kurang lebih $2000, dan itupun belum benar-benar akurat. Model awal yang kemudian menjadi populer adalah Microsoft-based Sync milik Ford dan iDrive milik BMW.

Selanjutnya GPS portabel mulai berkembang di pertengahan tahun 2000. Beberapa pabrikan terkenal antara lain Garmin, Mio, Magellan, Navigon, TomTom, dan masih banyak lagi. Saat ini, harga alat GPS bisa dibilang murah sampai dibawah $100 dolar saja. Pabrikan yang masih bertahan antara lain Garmin, TomTom, dan Magellan.

Jam Atom

Jam Atom

Banyak produk jam tangan atau arloji yang menggunakan quartz sebagai pengatur jalannya waktu di mesin kecil itu. Quartz adalah jenis mineral yang paling benyak ditemukan di Planet Bumi.

Jutaan bahkan miliyaran orang menggunakan quartz dalam kehidupan sehari-hari mereka, tapi hanya beberapa saja yang menyadarinya, karena mineral dalam arloji mereka berukuran sangat kecil dan tersembunyi dengan baik. Kenapa mineral quartz digunakan sebagai alat pengatur untuk menjaga keakuratan waktu dalam arloji?

Beberapa jenis mineral atau benda lain, seperti keramik dan quartz, bisa menghasilkan listrik jika ditempatkan dengan tepat dalam se-buah mesin mekanikal. Kemampuan untuk mengkonversi energi listrik dari tekanan mekanis disebut piezoelectricity. Energi yang dihasilkan quartz bersifat konsisten, sehingga bisa menjaga atau mengatur gerakan jarum-jarum sebuah arloji. Seperti kita kitahui, keteraturan gerakan menjadi hal penting dalam sebuah arloji. Selain di jam, quartz juga digunakan di radio, mikroprosesor, dan aplikasi-aplikasi lain yang berhubungan dengan industri juga teknologi.

Quartz (kuarsa), memang banyak ditemukan di alam atau secara alamiah, tapi sebagian yang digunakan dalam industri pembuatan arloji merupakan jenis sintetis. Kuarsa buatan bisa diatur sedemikian rupa sehingga menghasilakn energi dalam jumlah tertentu sesuai tujuan produksi.

Jam Paling Akurat


Disain, bentuk, warna, bahan, dan harga jam tentu berbeda-beda dan setiap orang juga boleh memiliki selera berbeda dengan orang lain. Tapi tingkat keakuratan jam memiliki sebuah aturan; standar yang harus ditaati setiap pabrikan, sehingga tercipta keseragaman pengaturan waktu di seluruh dunia. Ada sejarah panjang kenapa satu hari dibagi menjadi 24 jam, 1 jam menjadi 60 menit, dan 1 menit menjadi 60 detik; secara singkat, ide ini digagas oleh bangsa Mesir kuno yang memiliki perhitungan waktu berdasarkan bintang.

Untuk menjaga keselarasan waktu di seluruh dunia, jarak dari detik satu ke detik berikutnya harus seragam; sama di setiap mesin penunjuk waktu. Model perhitungan kuno didasarkan pada jarak atau waktu yang dibutuhkan Planet Bumi untuk melakukan sekali rotasi. Dengan kata lain, setiap mesin penunjuk waktu harus mengindikasikan telah berjalan berjalan selama 24 jam dalam sehari. Tetapi kemudian diketahui bahwa Planet Bumi tidak selalu menempuh jarak yang sama di setiap rotasinya, sehingga diperlukan aturan baru untuk menjaga keseragaman waktu di seluruh dunia.

Para ilmuwan kemudian memperkenalkan standar penghitungan waktu berdasarkan energi yang dihasilkan sebuah atom caesium. Energi atau resonansi yang dihasilkan oleh atom caesium digunakan sebagai standar satu detik. Atom caesium diketahui memiliki re-sonansi konsisten; artinya setiap atom caesium bergerak/beresonansi pada frekuensi yang sama yaitu 9,192,631,770 per detik. Jam yang bisa dianggap paling akurat di dunia adalah yang menggunakan metode perhitungan waktu dengan atom caesium. Berbeda dengan quartz, yang sebgian besar adalah jenis sintetis, keakuratan waktunya masih kurang baik. Hal ini dipengaruhi oleh banyak aspek dalam proses produksi. Memang mendekati tingkat keakuratan atom caesium, tapi tidak benar-benar sama. Kemungkinan jam atom untuk melakukan kesalahan hanya sekitar 1 detik setiap jutaan tahun.

Jam atom pertama kali dibuat oleh Louis Essen, seorang ahli fisika asal Inggris. Jam atom yang digunakan sebagai standar waktu saat ini berada di U.S. Naval Laboratory di Wahington D.C. Amerika Serikat. Jam seperti inilah yang digunakan dalam berbagai jenis teknologi modern misalnya GPS. Perlu diingat, bahwa pergerakan setiap detik di Planet Bumi dan diluar angkasa berbeda, sehingga diperlukan perhitungan selisih waktu yang akurat juga untuk menggunakan jam di satelit. Dengan dasar inilah alat GPS (Global Positioning System) bekerja.