thumbnail

Materi OSN IPA 9. Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa

 


Bagian 1: Sistem Tata Surya

A. Pengertian Tata Surya

Tata surya adalah kumpulan benda langit yang terikat oleh gravitasi Matahari, terdiri atas Matahari sebagai pusat, planet-planet, satelit alami, asteroid, komet, meteoroid, dan debu antarplanet.

B. Susunan Tata Surya

1. Matahari

  • Bintang terdekat dengan Bumi (jarak ±150 juta km = 1 SA).

  • Massa Matahari menyusun 99,86% massa total tata surya.

  • Sumber energi: reaksi fusi nuklir (4 H → He) di inti, suhu inti ±15 juta °C.

  • Diameter ±1,39 juta km (109 kali diameter Bumi).

2. Planet-planet (8 planet setelah Pluto diklasifikasikan sebagai planet katai)

PlanetKarakteristikJarak ke Matahari (SA)Periode Revolusi (tahun Bumi)Jumlah Satelit (kurang lebih)
MerkuriusPlanet terkecil, tidak ber atmosfer, suhu ekstrem (-173 °C hingga 427 °C)0,390,240
VenusAtmosfer tebal CO₂, efek rumah kaca ekstrem (suhu 460 °C), rotasi retrograde0,720,620
BumiSatu-satunya planet dengan kehidupan, air cair, atmosfer mengandung O₂111 (Bulan)
MarsPlanet merah (oksida besi), gunung tertinggi (Olympus Mons), atmosfer tipis CO₂1,521,882 (Phobos, Deimos)
JupiterTerbesar, gas raksasa (H, He), Bintik Merah Raksasa (badai), cincin tipis5,2011,8679 (4 besar: Io, Europa, Ganymede, Callisto)
SaturnusCincin indah (es dan batuan), kerapatan rendah bisa mengapung di air9,5829,4682 (Titan terbesar punya atmosfer)
UranusPlanet es (kondisi dingin), sumbu rotasi miring 98° (berotasi "berbaring")19,2284,0127
NeptunusAngin tercepat di tata surya (2.100 km/jam), titik gelap raksasa30,05164,814

3. Planet Katai (Dwarf Planet)

  • Pluto, Eris, Ceres (di sabuk asteroid), Makemake, Haumea.

4. Benda Langit Lain

  • Sabuk asteroid (antara Mars dan Jupiter): ribuan batuan (Ceres, Vesta).

  • Komet: bola es dan debu dengan ekor saat mendekat Matahari (Halley, Hale-Bopp).

  • Meteoroid, meteor, meteorit: batuan kecil yang terbakar di atmosfer (meteor = bintang jatuh); meteorit yang sampai ke Bumi.

C. Pergerakan Planet

  • Revolusi: Beredar mengelilingi Matahari → menyebabkan perubahan musim (akibat kemiringan sumbu Bumi).

  • Rotasi: Berputar pada sumbu → menyebabkan siang-malam.

  • Hukum Kepler:

    1. Planet bergerak dalam orbit elips dengan Matahari di salah satu fokus.

    2. Garis imajiner planet-Matahari menyapu luasan yang sama dalam waktu sama.

    3. Kuadrat periode revolusi sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet-Matahari (T² ∝ a³).


Bagian 2: Matahari, Bumi, dan Bulan

A. Matahari (Bintang Pusat)

1. Struktur Matahari (dari dalam ke luar)

LapisanSuhu (perkiraan)Fenomena
Inti15 juta °CFusi nuklir menghasilkan energi sinar gamma
Zona radiatif7-2 juta °CEnergi berpindah melalui radiasi (foton)
Zona konvektif2 juta °C – 5.500 °CPlasma naik turun secara konveksi
Fotosfer±5.500 °CLapisan tampak, bintik matahari (sunspot)
Kromosfer4.000 – 20.000 °CTerlihat saat gerhana matahari, lidah api (prominensa)
Korona1-3 juta °CMahkota matahari, terlihat saat gerhana, angin matahari

2. Aktivitas Matahari

  • Bintik matahari (siklus 11 tahun) – daerah medan magnet kuat, suhu lebih dingin.

  • Solar flare (lontaran massa korona) – partikel bermuatan tinggi mengganggu medan magnet Bumi → aurora (kutub), gangguan komunikasi.

B. Bumi (Planet Kehidupan)

  • Karakteristik unik: air cair, atmosfer kaya N₂ + O₂, medan magnet (menahan angin matahari), lempeng tektonik.

  • Bentuk: geoid (tidak bulat sempurna, sedikit pepat di kutub, menggembung di khatulistiwa).

  • Massa: 5,97 × 10²⁴ kg; diameter khatulistiwa 12.742 km.

C. Bulan (Satelit Alami Bumi)

  • Jarak ke Bumi: rata-rata 384.400 km.

  • Diameter: 3.474 km (¼ diameter Bumi) → bulan relatif besar dibanding planet induk.

  • Permukaan: kawah tubrukan (Tycho, Copernicus), maria (laut basaltik gelap), dataran tinggi.

  • Rotasi sinkron: Bulan selalu menampakkan sisi yang sama ke Bumi (perioda rotasi = revolusi = 27,3 hari).

1. Fase Bulan (akibat posisi relatif Bumi-Bulan-Matahari)

  • Bulan baru → sabit awal → kuartir pertama → cembung → purnama → cembung → kuartir terakhir → sabit akhir → bulan baru.

2. Gerhana

  • Gerhana matahari: Bulan berada di antara Bumi dan Matahari (bayangan bulan jatuh ke Bumi) → terjadi saat bulan baru. Ada gerhana total, cincin, sebagian.

  • Gerhana bulan: Bumi berada di antara Matahari dan Bulan (bayangan Bumi menutupi bulan) → terjadi saat bulan purnama.

3. Pengaruh Bulan terhadap Bumi

  • Pasang surut air laut (gaya gravitasi bulan lebih dominan dari matahari). Pasang purnama (spring tide) saat Bulan, Bumi, Matahari segaris (pasang tinggi tertinggi); pasang perbani (neap tide) saat posisi tegak lurus (pasang rendah).

  • Stabilisasi kemiringan sumbu Bumi (tanpa bulan, sumbu Bumi bisa berubah liar → iklim ekstrem).

  • Peredam rotasi Bumi (secara perlahan hari bertambah panjang karena gesekan pasang surut).


Bagian 3: Struktur Bumi

Bumi tersusun atas lapisan-lapisan berdasarkan komposisi kimia dan sifat mekanik.

A. Struktur Berdasarkan Komposisi Kimia (Lapisan berdasarkan perbedaan material)

LapisanTebalKomposisiKarakteristik
Kerak (Crust)5-70 km (samudera 5-10 km, benua 20-70 km)Batuan silikat (SiO₂): granit di benua, basalt di samuderaPadat, kaku, densitas rendah (2,7 g/cm³ benua, 3,0 g/cm³ samudera)
Selubung (Mantle)2.900 kmPeridotit (silikat kaya Mg, Fe), sebagian padat, sebagian plastisSuhu 500-3.700 °C, konveksi mantel penggerak tektonik
Inti Luar (Outer Core)2.200 kmBesi (80%) + nikel (cair)Cair, suhu 3.700-5.000 °C, gerakan konveksi menghasilkan medan magnet Bumi
Inti Dalam (Inner Core)1.220 km (jari-jari)Besi + nikel (padat)Padat meski suhu tinggi (5.000-6.000 °C) karena tekanan sangat tinggi

B. Struktur Berdasarkan Sifat Mekanik (Litosfer, Astenosfer, dll.)

LapisanKedalamanSifatPeran
Litosfer0-100 km (kerak + bagian atas mantel padat)Padat, kaku, pecah menjadi lempeng tektonikLempeng bergerak di atas astenosfer
Astenosfer100-350 kmPlastis, sedikit cair (mampu mengalir lambat)Lempeng litosfer "mengapung" di atasnya, konveksi mantel terjadi di sini
Mesosfer (mantel bawah)350-2.900 kmPadat, namun dapat berdeformasi plastis dalam skala geologiPenghubung antara mantel atas dan inti
Inti luar2.900-5.150 kmCairMembangkitkan medan magnet (geodinamo)
Inti dalam5.150-6.371 kmPadatRotasi sedikit lebih cepat dari Bumi

C. Medan Magnet Bumi (Magnetosfer)

  • Disebabkan oleh aliran logam cair di inti luar (efek dinamo).

  • Melindungi Bumi dari angin matahari (partikel bermuatan). Tanpa medan magnet, atmosfer akan terkikis (seperti di Mars).

  • Kutub magnet tidak tepat di kutub geografis, dan mengalami pergeseran (deklinasi magnetik).


Bagian 4: Fenomena Gempa Tektonik, Gunung Api, dan Tsunami

A. Lempeng Tektonik (Teori Dasar)

  • Litosfer terpecah menjadi 15 lempeng besar (Pasifik, Eurasia, Indo-Australia, Afrika, Amerika, Antarktika, dll.).

  • Pergerakan lempeng (konveksi mantel) menyebabkan interaksi di batas lempeng:

Jenis Batas LempengPergerakanFenomena Terkait
Divergen (saling menjauh)Lempeng menjauh, magma naik membentuk kerak baruPunggung tengah laut (Mid-Atlantic Ridge), gempa dangkal, vulkanisme di laut
Konvergen (bertumbukan)Lempeng bertumbukan- Subduksi (laut → benua): gunung api, gempa kuat, tsunami
- Kontinen-kontinen: pegunungan tinggi (Himalaya)
Transform (saling bergeser)Lempeng geser menyampingGempa kuat, tidak disertai gunung api (Contoh: Sesar San Andreas)

B. Gempa Tektonik

  • Penyebab: Pelepasan energi elastis saat batuan patah di sepanjang bidang sesar (teori rebound elastik).

  • Hiposenter (pusat gempa di dalam bumi) dan episenter (titik di permukaan di atas hiposenter).

  • Skala kekuatan gempa:

    • Magnitudo (M): Skala Richter (logaritmik, energi meningkat 32× setiap kenaikan 1 M). Contoh: M 6 (energi setara bom atom Hiroshima), M 9 (gempa besar).

    • Intensitas: Skala MMI (Modified Mercalli Intensity) berdasarkan kerusakan dan persepsi manusia (I-XII).

  • Jenis gelombang gempa:

    • Gelombang badan (body wave): P (primer/kompresi, cepat) dan S (sekunder/shear, lambat, tidak dapat merambat di cairan).

    • Gelombang permukaan (Love, Rayleigh): paling merusak.

C. Gunung Api (Vulkanisme)

  • Penyebab: Magma dari astenosfer atau zona subduksi naik ke permukaan.

  • Morfologi gunung api berdasarkan tipe letusan:

    • Perisai (Hawaii): lava basal cair, letusan effusif, lereng landai. Contoh: Mauna Loa.

    • Strato (komposit): lava kental, letusan eksplosif, berbentuk kerucut. Contoh: Fuji, Merapi, Krakatau.

    • Kerucut skoria: abu dan skoria, lereng curam, letusan kecil.

    • Kaldera: puncak runtuh membentuk kawah besar (Toba, Tambora, Yellowstone).

  • Material yang dikeluarkan: gas (H₂O, CO₂, SO₂, H₂S), lava, abu vulkanik, bom, lapili.

  • Peringatan dini: peningkatan gempa vulkanik, deformasi tubuh gunung, suhu gas, danau kawah berubah.

  • Dampak positif: tanah vulkanik subur, bahan bangunan, energi panas bumi; negatif: kerusakan, korban jiwa, hujan abu (gangguan penerbangan), awan panas (wedhus gembel).

D. Tsunami

  • Definisi: Gelombang laut raksasa akibat gangguan vertikal massa air.

  • Penyebab utama: gempa tektonik di dasar laut (subduksi, gerak vertikal lempeng). Penyebab lain: longsor bawah laut (misal: Anak Krakatau 2018), erupsi gunung api, tumbukan meteor.

  • Mekanisme: Gempa > M 7,0 di laut dangkal (< 70 km) → dasar laut naik/turun → perpindahan air → gelombang menjalar dengan kecepatan tinggi (700 km/jam di laut dalam). Di laut dalam, amplitudo kecil (sekitar 1 m), panjang gelombang 100-200 km. Saat mendekati pantai, kecepatan berkurang, amplitudo membesar hingga 10-30 m (run-up).

  • Tanda peringatan alami: air laut surut cepat (anomali), gempa kuat, suara gemuruh.

  • Sistem peringatan dini: Indonesian Tsunami Early Warning System (InaTEWS), terdiri dari sensor seismograf, buoy, GPS.


Bagian 5: Lapisan Atmosfer

Atmosfer adalah lapisan gas yang menyelimuti Bumi, dengan ketebalan ±10.000 km (namun 99% massa berada di 30 km pertama). Komposisi (udara kering): N₂ (78%), O₂ (21%), Ar (0,9%), CO₂ (0,04%), gas lain.

A. Pembagian Lapisan Atmosfer Berdasarkan Gradien Suhu (dari bawah ke atas)

LapisanKetinggianGradien SuhuFenomena Penting
Troposfer0-12 km (paling tebal di khatulistiwa, tipis di kutub)Menurun (rata-rata -6,5 °C/km)Tempat seluruh cuaca (awan, hujan, angin), 80% massa atmosfer
TropopauseBatas troposfer – stratosferIsothermal (suhu konstan)Lapisan pembatas, tempat jet stream (arus angin kencang)
Stratosfer12-50 kmMeningkat (karena penyerapan UV oleh ozon)Lapisan ozon (20-30 km) melindungi dari UV-B, pesawat terbang di sini untuk menghindari cuaca
Mesosfer50-85 kmMenurun (suhu terdingin -90 °C di mesopause)Tempat meteor terbakar (bintang jatuh), awan noctilucent
Termosfer85-500 kmMeningkat drastis (hingga 1.500 °C)Aurora (terjadi interaksi partikel matahari dengan gas), stasiun luar angkasa (ISS)
Eksosfer>500 km hingga 10.000 kmSuhu tinggi, densitas sangat rendahAtmosfer terluar, atom hidrogen dan helium lepas ke ruang angkasa

B. Lapisan Berdasarkan Fungsi (Ionosfer)

  • Bagian dari termosfer dan eksosfer (80-500 km) yang terionisasi oleh radiasi UV matahari.

  • Memantulkan gelombang radio AM (frequency rendah) → memungkinkan komunikasi jarak jauh.

  • Gangguan ionosfer akibat badai matahari mengganggu komunikasi (radio blackout).

C. Fungsi Atmosfer bagi Kehidupan

  1. Menyediakan gas pernapasan (O₂) dan fotosintesis (CO₂).

  2. Melindungi dari radiasi kosmik dan sinar UV (berkat ozon).

  3. Menghancurkan meteor (terbakar di mesosfer).

  4. Menjaga suhu Bumi tetap stabil (efek rumah kaca alami).

  5. Menyebabkan siklus air (hujan, angin) dan cuaca.

D. Pemanasan Global dan Perubahan Atmosfer

  • Peningkatan gas rumah kaca (CO₂, CH₄, N₂O) dari aktivitas manusia memperkuat efek rumah kaca alami.

  • Dampak: kenaikan suhu rata-rata global, mencairnya es kutub, naiknya permukaan laut, cuaca ekstrem.

  • Upaya mitigasi: pengurangan emisi, transisi energi terbarukan, reboisasi.

Soal HOTS

Soal Nomor 1

Bukti bahwa Bumi berbentuk bulat dapat ditunjukkan berdasarkan fenomena …

A. matahari terlihat bergerak dari timur ke barat
B. adanya perbedaan waktu pada wilayah di bumi
C. bulan dan matahari terlihat berbentuk bola
D. adanya gerhana bulan dan gerhana matahari

(Sumber: soal nomor 50, halaman 13)


Soal Nomor 2

Gerhana bulan yang terjadi saat posisi bulan berada di daerah penumbra bayangan bumi dinamakan gerhana bulan total

SEBAB

Pada saat gerhana bulan total, sinar matahari yang menuju bulan sepenuhnya tertutup oleh bumi

A. Keduanya Benar dan berhubungan
B. Keduanya Benar tetapi tidak berhubungan
C. Salah satu benar
D. Keduanya salah

*(Sumber: soal nomor 23, halaman 37, SEBAB-AKIBAT)*


Soal Nomor 3

Menurut teori, lapisan kedalaman bumi terdiri dari 7 lapisan. Urutan ke tujuh lapisan tersebut diantaranya :

(1) Mesosfer
(2) Astenosfer
(3) Mantel bawah
(4) Mantel atas
(5) Litosfer
(6) Inti dalam
(7) Inti luar

Urutan yang benar dari lapisan paling luar ke dalam adalah....

A. (1)-(2)-(3)-(4)-(5)-(6)-(7)
B. (6)-(7)-(3)-(4)-(2)-(1)-(5)
C. (5)-(1)-(2)-(4)-(3)-(7)-(6)
D. (5)-(1)-(4)-(2)-(3)-(7)-(6)

(Sumber: soal nomor 40, halaman 64, Kumpulan Soal OSN)


Soal Nomor 4

Mega thrust adalah….

A. Zona subduksi yang relatif dalam dan panjang antara dua lempeng tektonik, di mana satu lempeng menunjam di bawah lempeng lainnya
B. Zona subduksi yang relatif dangkal dan panjang antara dua lempeng tektonik, di mana satu lempeng menunjam di bawah lempeng lainnya
C. Zona erupsi relatif dangkal dan panjang antara dua lempeng tektonik, di mana satu lempeng menunjam di bawah lempeng lainnya
D. Zona erupsi relatif dangkal dan panjang antara dua lempeng tektonik, di mana satu lempeng menunjam di bawah lempeng lainnya

(Sumber: soal nomor 8, halaman 66, Soal Cadangan – opsi C dan D tampak identik, ditulis apa adanya)

Soal MOTS

1. Gerhana Bulan terjadi ketika ...
A. Bulan berada di antara Matahari dan Bumi
B. Matahari berada di antara Bumi dan Bulan
C. Bumi berada di antara Matahari dan Bulan
D. Matahari, Bumi, dan Bulan tidak berada pada garis lurus

Jawaban: C


2. Dilihat dari Bumi, Bulan mengalami perubahan penampakan, yang dikenal juga sebagai perubahan fase Bulan. Perubahan fase Bulan tidak diakibatkan oleh ....
A. revolusi Bulan terhadap Bumi
B. rotasi Bumi pada sumbunya
C. revolusi Bumi terhadap Matahari
D. posisi relatif Bulan terhadap Bumi

Jawaban: B


3. Bumi berotasi dan berevolusi secara bersamaan. Revolusi bumi menyebabkan beberapa peristiwa, antara lain ....
A. pergantian musim
B. gerak semu benda langit
C. terjadinya siang dan malam
D. perbedaan waktu pada tempat yang berbeda derajat bujurnya

Jawaban: A


4. Perpindahan bumi dari satu titik ke titik yang lain dalam lintasan orbitnya memerlukan waktu 3 bulan, artinya bumi telah melakukan ....
a. 80 kali rotasi
b. 90 kali rotasi
c. 1/3 kali revolusi
d. 1/6 kali revolusi

Jawaban: b (90 kali rotasi) – karena 3 bulan ≈ 90 hari, 90 kali rotasi Bumi.


5. Perubahan iklim bumi akhir-akhir ini antara lain disebabkan pemanasan global. Berikut ini adalah beberapa akibat dari pemanasan global, kecuali ....
a. penipisan lapisan ozon

Jawaban: a (penipisan ozon disebabkan oleh CFC, bukan langsung oleh pemanasan global)


6. Ekor komet selalu menjauhi matahari karena ....
a. gesekan dengan udara
b. pengaruh planet di sekitar matahari
c. interaksi dengan atmosfer bumi

Jawaban: (tidak ada pilihan yang tepat; sebenarnya karena tekanan radiasi matahari dan angin matahari). Dari pilihan yang ada, tidak ada yang benar. Namun dalam naskah disebut "Jawab A", mungkin asumsinya a.


7. Angin pasat terjadi akibat ....
a. perbedaan suhu benua
b. perbedaan suhu air laut
c. rotasi bumi
d. gaya tarik bulan

Jawaban: c (rotasi bumi) – lebih tepat karena efek Coriolis


8. Suatu planet yang bergerak mengitari Matahari memiliki titik terdekat dan titik terjauh dari matahari. Kelajuan planet tersebut jika ditinjau menurut hukum II Kepler adalah ....
a. lebih cepat ketika berada di titik terjauh
b. lebih lambat ketika berada di titik terdekat
c. lebih cepat ketika berada di titik terdekat
d. sama kecepatannya di setiap titik

Jawaban: c


9. Gambar berikut adalah skema gerak semu tahunan matahari. Akibat gerak semu tahunan matahari maka dalam peredaran bumi dari tanggal 21 Maret sampai 21 Juni yang terjadi adalah belahan bumi Utara mengalami musim ...
A. semi dan belahan bumi Selatan mengalami musim gugur
B. panas dan belahan bumi selatan mengalami musim dingin
C. dingin dan belahan bumi Selatan mengalami musim panas
D. gugur dan belahan bumi selatan mengalami musim semi

Jawaban: A (musim semi di utara, gugur di selatan)


10. Berikut ini adalah faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya pemanasan global, kecuali . . .
A. pembuangan sampah sembarangan
B. pembakaran hutan
C. pengurangan lapisan ozon
D. penggunaan bahan bakar minyak

Jawaban: A (pembuangan sampah sembarangan tidak langsung menyebabkan pemanasan global, meskipun bisa menghasilkan gas metana)


11. Bencana tsunami yang terjadi di Aceh dan sejumlah negara di Asia lima tahun yang lalu, terjadi karena . . .
A. meletusnya gunung berapi di dalam laut
B. bergeser dan bertabrakannya dua lempeng bumi
C. meningkatnya jumlah dan temperatur magma di bawah kerak bumi
D. terbentuknya patahan baru pada kerak bumi

Jawaban: B


12. Pemantulan gelombang televisi oleh atmosfer bumi terjadi pada lapisan . . .
A. troposfer
B. stratosfer
C. mesosfer
D. ionosfer

Jawaban: D (ionosfer)


13. Di daerah pesisir pada waktu bulan purnama dapat terjadi banjir karena naiknya air pasang naik, walaupun tidak ada hujan. Hal ini terjadi akibat adanya . . .
A. gaya gravitasi antara bumi-bulan
B. gaya gravitasi antara bumi-matahari
C. gaya gravitasi antara matahari-bulan
D. gaya gravitasi antara bumi-satelit buatan

Jawaban: A (terutama gaya gravitasi Bulan, diperkuat Matahari saat purnama)


14. Urutan planet di bawah ini dengan jarak yang makin jauh dari matahari yaitu ....
A. Mars, Bumi, Venus, Jupiter
B. Jupiter, Saturnus, Neptunus, Uranus
C. Bumi, Mars, Jupiter, Saturnus
D. Merkurius, Mars, Venus, Bumi

Jawaban: C


15. Pada peristiwa gerhana matahari, sebagian wilayah di bumi menjadi gelap. Hal itu disebabkan...
A. bulan berada di antara bumi dan matahari
B. jarak bumi ke bulan lebih kecil dari jarak bumi ke matahari
C. diameter bulan lebih kecil dari diameter matahari
D. bulan berada di belakang matahari

Jawaban: A


16. Bumi menerima energi matahari sebesar 1400 watt/m², jarak bumi ke matahari 1,5 x 10¹¹ m. Jika pancaran energi matahari dianggap merata ke semua arah, maka daya matahari yang dipancarkan adalah ....
A. 1,56 x 10²¹ watt
B. 3,96 x 10²⁶ watt
C. 4,67 x 10³¹ watt
D. 6,36 x 10³⁵ watt

Jawaban: B (perhitungan: luas permukaan bola 4Ï€r² × 1400 ≈ 3,96×10²⁶ W)


17. Lapisan atmosfer yang paling dekat ke permukaan bumi adalah ....
A. termosfer
B. troposfer
C. mesosfer
D. stratosfer

Jawaban: B


18. Pernyataan tentang komet berikut yang benar adalah ...
A. merupakan planet-planet kecil yang mengelilingi matahari
B. gerakannya mengelilingi planet dan tidak memiliki orbit
C. gerakannya mengelilingi matahari dengan orbit sangat lonjong
D. arah ekor komet selalu menghadap matahari

Jawaban: C

Subscribe by Email

Follow Updates Articles from This Blog via Email

No Comments