(2) PERKEMBANGAN DAN PENGEMBANGAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

Ilmu pengetahuan alam adalah ilmu yang mempelajari tentang pengungkapan rahasia dan gejala alam, meliputi asal usul alam semesta dengan segala isinya, termasuk proses, mekanisme, sifat benda maupun peristiwa yang terjadi. Manusia memilki rasa ingin tahu terhadap alam hingga menyebabkan diperolehnya pengetahuan dari alam semesta ini. Pengetahuan dari alam semesta inilah yang nantinya akan berkembang dan menjadi dasar ilmu pengetahuan alam.

A.     METODE ILMIAH SEBAGAI DASAR IPA

Ilmu tentang alam merupakan kegiatan manusia yang bersifat aktif dan dinamis. Artinya, hasil percobaan yang dilakukan manusia akan menghasilkan suatu konsep yang mendorong dilakukannya percobaan-percobaan berikutnya, karena ilmu alam bertujuan untuk mencari kebenaran yang relatif dari suatu hal.

Tidak semua pengetahuan dapat disebut ilmu, karena ilmu merupakan pengetahuan yang cara mendapatkannya harus memenuhi syarat tertentu. Adapun syarat-syarat suatu pengetahuan dapat dikatakan sebagai ilmu adalah sebagai berikut:

a)      Logis

Pengetahuan tersebut masuk akal dan sesuai dengan kaidah-kaidah ilmu pengetahuan.

b)      Objektif

Pengetahuan yang didapat harus sesuai dengan objeknya dan didukung oleh fakta empiris.

c)      Metodik

Pegetahuan diperoleh dengan cara-cara tertentu yang teratur, dirancang, diamati, dan dikontrol.

d)      Sistematik

Pengetahuan disusun dalam satu sistem yang saling berkaitan dan menjelaskan satu sama lain sehingga menjadi satu kesatuan yang utuh.

e)      Universal

Pengetahuan berlaku untuk siapa saja dan di mana saja yaitu dengan cara eksperimentasi yang sama akan diperoleh hasil yang sama.

f)       Komulatif

Berkembang dan tentatif, sesuai dengan khasanah ilmu pengetahuan yang selalu bertambah dengan hadirnya ilmu pengetahuan yang baru. Ilmu pengetahuan yang terbukti salah harus diganti dengan ilmu pengetahuan yang benar.

1.      Pengertian Metode Ilmiah

Metode ilmiah merupakan suatu cara yang digunakan oleh para ilmuwan untuk memecahkan suatu permasalahan, serta menggunakan langkah-langkah yang sistematis, teratur, dan terkontrol.

Metode Ilmiah, yaitu gabungan antara dua pendekatan rasional (deduktif) dan pendekatan empiris

(induktif). Metode Ilmiah, merupakan cara dalam memperoleh pengetahuan secara ilmiah.

2.      Ciri Metode Ilmiah

Agar supaya himpunan pengetahuan ini dapat disebut ilmu pengetahuan harus digunakan perpaduan antara rasionalisme (deduksi) dan empirisme (induksi), yang dikenal sebagai metode keilmuan atau pendekatan ilmiah.

Menurut H. Abu Ahmadi dan A. Supatmo :

Ciri-ciri metode ilmiah yaitu : obyektivitas (bebas keyakinan, perasaan dan prasangka pribadi serta bersifat terbuka) , konsisten dan sistimatik.

Menurut Abdullah Aly dan Eny Rahma :

Ciri ilmiah : obyektif, metodik, sistimatik dan berlaku umum

Menurut Maskoeri Jasin :

Ciri ilmiah : teratur, sistematis, berobyek, bermetode dan berlaku secara universal.

Kriteria Sebuah Metode Ilmiah Yang Baik:

·        Berdasarkan fakta.

·        Bebas dari prasangka.

·        Menggunakan prinsip-prinsip analisis.

·        Menggunakan ukuran objektif.

·        Menggunakan teknik kuantitatif.

B.     PERKEMBANGAN IPA

Awal dari IPA dimulai pada saat manusia memperhatikan gejala-gejala alam, mencatatnya kemudian mempelajarinya. Pengetahuan yang diperoleh mula-mula terbatas pada hasil pengamatan terhadap gejala alam yang ada. Kemudian makin bertambah dengan pengetahuan yang diperoleh dari hasil pemikirannya. Selanjutnya dari peningkatan kemampuan daya pikirnya manusia mampu melakukan eksperimen untuk membuktikan dan mencari kebenaran dari suatu pengetahuan. Dari hasil eksperimen ini kemudian diperoleh pengetahuan yang baru. Setelah manusia mempu memadukan kemampuan penalaran dengan eksperimen ini lahirlah IPA (Ilmu Pengetahuan Alam) sebagai suatu ilmu yang mantap.

1.      SEJARAH PERKEMBANGAN IPA

a.      Zaman Kuno

Pengetahuan yang dikumpulkan pada zaman kuno berasal dari kemampuan mengamati dan membeda-bedakan, serta dari hasil percobaan yang sifatnya spekulatif atau trial and error. Semua pengetahuan yang diperoleh diterima sebagaimana adanya, belum ada usaha untuk mencari asal-usul dan sebab akibat dari segala sesuatu.

b. Zaman Yunani Kuno

Perkembangan ilmu pengetahuan berkembang pesat sekali pada zaman Yunani, disebabkan oleh kemampuan berpikir rasional dari bangsa Yunani. Pada tahap ini manusia tidak hanya menerima pengetahuan sebagaimana adanya tetapi secara spekulatif mencoba mencari jawab tentang asal-usul dan sebab-akibat dari segala sesuatu.

c.       Zaman Pertengahan

Zaman pertengahan merupakan suatu kurun waktu yang ada hubungannya dengan sejarah bangsa-bangsa di benua Eropa. Pengertian umum tentang zaman pertengahan yang berkaitan dengan perkembangan pengetahuan ialah suatu periode panjang yang dimulai dari jatuhnya kekaisaran Romawi Barat tahun 476 M hingga timbulnya Renaissance di Italia.

d.      Zaman Modern, Timbulnya Ilmu Pengetahuan Alam

Pengetahuan yang terkumpul sejak zaman Yunani sampai abad pertengahan sudah banyak tetapi belum sistimatis dan belum dianalisis menurut jalan pikiran tertentu. Biasanya pemikiran diwarnai cara berpikir filsafat, agama atau bahkan mistik. Setelah alat sempurna dikembangkan metode eksperimen.

2.      IPA KLASIK DAN IPA MODERN.

a.      Pengertian IPA Klasik

IPA klasik merupakan suatu proses IPA di mana teori dan eksperimen memiliki peran saling melengkapi dan memperkuat. IPA klasik memiliki kajian yang bersifat makroskopik, yakni mengacu pada hal-hal yang berskala besar dan kaidah pengkajiannya menggunakan cara tradisional. Di samping kajian yang bersifat makrokopis, ciri lain IPA klasik adalah lebih mendahulukan eksperimen dari pada teori.

b.      Pengertian IPA Modern

IPA modern adalah suatu proses IPA di mana penekanan terhadap teori lebih banyak dari pada praktek. IPA modern memiliki telaahan yang bersifat mikroskopik, yakni sesuatu yang bersifat detail dan berskala kecil. Selain itu, IPA modern menerapkan teori eksperimen, di mana ia menggunakan teori yang telah ada untuk eksperimen selanjutnya.

C. RUANG LINGKUP IPA

1. ALAM SEMESTA

USAHA MANUSIA MENGENAL ALAM SEMESTA

1.      Memberi nama benda-benda angkasa, sebagai dewa yang berpengaruh thd kehidupan mahluk di bumi

2.      Membaca gerak-gerik langit, menentukan lama hari, bulan, dan tahun

3.      Galileo (1564-1642)

·         Tahun 1609, menjadi orang pertama yang dapat mengamati bulan dan planet-planet melalui teleskop

·         Bumi hanya sebuah planet kecil di antara planet-planet yang lain

·         Yupiter dikelilingi 4 bulan, bumi dikelilingi 1 bulan

4.      Kepler (1571-1830)

·         Penganut Ajaran Copernicus

·         Hukum Kepler

a. Orbit planet mengelilingi matahari berupa elips, matahari sebagai pusat orbit

b. Semakin jauh planet dari matahari, laju planet dalam orbitnya makin lambat

c. Pangkat dua periode tempuh planet sebanding dengan pangkat tiga jarak planet-matahari.

5.      Isaac Newton (1642-1772)

Mengembangkan hukum Kepler, dilandasi mekanika, menghasilkan Hukum Gravitasi Semesta

(2 gaya yang bekerja pada planet: Inersia dan gravitasi)

6.      Astronomi ® hukum cahaya, gelombang elektromagnetik, kimia, fisika atom, dll

7.      Albert Einstein (1879-1955)

Merumuskan kembali mekanika klasik sesuai hukum baru tentang cahaya

Di angkasa lepas terdapat berjuta-juta galaksi!

8.      Abad XX, manusia berhasil mendarat di bulan, mendekati venus, mengamati Mars, tinggal berbulan-bulan lamanya di luar angkasa.

A.    ALAM SEMESTA

·         Terdiri dari semua materi, termasuk tenaga dan radiasi, serta segala yang telah

     diketahui dan baru dalam tahap percaya bahwa pasti ada di antariksa

·         Makrokosmos dan mikrokosmos

·         Mahluk hidup dan benda mati

·         Hukum-hukum alam, kimia, dan fisika serta hukum lainnya

·          

B.     GALAKSI

·         Galaksi (Yuniani: galaxias, Milky Way) adalah kumpulan bintang-bintang, bersama dengan awan interstellar berupa debu dan gas (nebulae) yang menempati volume yang sangat besar di angkasa.

·         Galaxies are formed of stars together with interstellar clouds of dust and gas (nebulae) and vast areas of space. They are rotating in space and many became spiral in form as a results.

·         Terdapat beratus-ratus galaksi dengan berbagai bentuk dan ukuran.

·         Tipe galaksi berdasarkan bentuknya:

1.      Galaksi elips

2.      Galaksi spiral

3.      Galaksi tidak beraturan.

·         Galaksi Elips adalah galaksi yang sudah tua, terbentuk dari bintang-bintang yang sudah tua, lebih redup dibandingkan dengan tipe spiral, dengan banyak bintang merah besar, mengandung sedikit awan gas dan debu interstellar, pembentukan bintang baru sudah benrhenti.

·         Galaksi Spiral berbentuk spiral amat besar dengan inti di tengah (nukleus) dan lengan spiral dan cakaram (disk). Pada lengan ini terkonsentrasi debu dan gas (nebulae), dimana terdapat pembentukan bintang aktif. Tipikal galaksi spiral terdiri dari 100.000 juta bintang dan berdiameter 100.000 tahun cahaya. Mempunyai halo galaktik yang mengandung gas dan debu, bintang individual dan globular cluster. 

Galaksi tak beraturan terdiri dari bermilyar-milyar bintang muda, tidak mempunyai bentuk yang pasti.

Galaksi Bima Sakti (The Milky Way)

·         Galaksi di mana Sistem Tata Surya berada.

·         Berbentuk spiral raksasa yang bergerak berputar, diameter = 100.000 tahun cahaya.

·         Bintang-bintang bertebaran pada lengan spiral, ± 100.000 juta bintang 

·         Matahari berada pada lengan spiral, pada jarak 30.000 tahun cahaya dari pusat galaksi

·         Mempunyai 2 galaksi satelit yang lebih kecil: Large Magellanic Cloud dan Small Magellanic Cloud

Galaksi Andromeda

·         Berjarak 2,2 juta tahun cahaya, galaksi spiral terdekat dari Milky Way

·         Berdiameter 150.000 tahun cahaya dengan 300.000 juta bintang

·         Mempunyai 2 galaksi satelit kecil: M 32 dan NGC 205

2.   SISTEM TATA SURYA

·         Teori geosentris: bumi sebagai pusat semesta, sedangkan matahari, bulan, planet-planet, dan bintang berputar mengelilingi bumi (Aristotle, the great philosopher, 384-322 SM)

·         Heracleides (375-230 SM): bumi berotasi pada sumbunnya

·         Aristachus of Samos (310-230 SM): rotasi harian bumi dan matahari sebagai pusat peredaran sementara bumi, bulan, planet mengeliligi matahari pada orbit yang berbeda dan kecepatan yang berbeda (teori heliosentris) ® terkubur selama 18 abad!

·         Nicolaus Copernicus (1473-1543) memunculkan kembali teori heliosentris (On the Revolution of the Celestial Orbs)

Sistem Tata Surya (The Solar System) adalah suatu sistem organisasi yang teratur pada matahari di mana matahari sebagai pusat peredaran dan dikelilingi oleh pengikut-pengikutnya (planet, satelit, asteroid, komet, dan meteor). Semua pengikut matahari mengelilingi matahari dengan garis edar tertentu.

1.                  MATAHARI

·         Matahari adalah bintang kuning, berbentuk bola, dengan diameter 865.000 mi (1 mi = 1,609 km), lebih dari 100X diameter bumi.

·         Salah satu bintang anggota galaksi Milky Way (Bima Sakti)

·         Penting bagi proses kehidupan di Bumi karena mensuplai panas, cahaya, dan radiasi lain

·         Energi matahari terbentuk dari reaksi inti untuk pembentukan materi

·         Berotasi pada sumbunya tiap 25 (di equator) dan 34 (di kutub) hari waktu Bumi.

·         Temperatur pusatnya diperkirakan 15 juta ^oC, berangsur-angsur turun hingga pada permukaan, yang disebut photosphere, temperaturnya 6000 ^oC.

·         Komposisi photosphere matahari: 94% hidrogen, 5,9% Helium, dan 0,1% unsur yang lebih berat (karbon, oksigen, nitrogen dan neon).

·         Chromosphere (color + sphere), 12.000 mi di atas photosphere, terdiri dari hidrogen

·         Corona adalah atmosfer terluar matahari, terlihat sebagai halo putih saat gerhana total.

·         Sunspots adalah bagian permukaan matahari yang merupakan materi yang lebih dingin, terdiri dari bagian pusat yang lebih gelap (umbra) dan bagian luar yang lebih terang (penumbra)

·         Prominens, dikaitkan dengan badai hebat yang terjadi di chromosphere. Berwarna merah, terdapat dalam berbagai bentuk dan ukuran.

2. PLANET

·         Benda langit yang tidak memiliki sumber cahaya sendiri

·         Planet-planet dalam Tata Surya berbeda-beda dalam ukuran dan komposisi, terdiri:

·         Kelompok Planet Dalam: planet-planet yang dekat dengan matahari, ukuran relatif kecil, solid, rocky, massa jenis besar (Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars)

·         Kelompok Planet Luar: planet-planet yang jauh dari matahari, gas planets, terbentuk sebagian besar oleh H dan He (Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Planet terluar, Pluto, berukuran kecil dan terdiri dari es)

a. MERKURIUS

·         Planet terdekat dengan matahari (45,6 juta - 69,28 juta km)

·         Planet terkecil di antara planet-planet kelompok planet dalam (Æ 4848 km)

·         Satu kali orbit (revolusi): 88 hari, satu kali rotasi: 58,5 hari

·         Gravitasi: 0,3 gravitasi bumi.

·         Temperatur: 350^oC (siang hari) dan -170 ^oC (malam hari)

·         Rocky planet (inti: besi, mantel: batuan silikat)

·         Tidak mempunyai atmosfer dan tidak mempunyai satelit.

b.  VENUS

·         Sering disebut Bintang Timur (Evening Star atau Morning Star)

·         Planet terdekat dengan Bumi, objek yang paling terang setelah matahari dan bulan

·         Ukurannya hampir sama dengan Bumi (Æ 12.100 km)

·         Revolusi: 225 hari

Rotasi: 243 hari, dengan arah yang berlawanan dengan rotasi hampir semua planet yang lain

·         Permukaannya diselubungi oleh hamparan awan tebal (± 48 km) dari karbon dioksida yang menyebabkan gejala rumah kaca. Temperatur permukaan mencapai 464^oC, lebih panas dari Merkurius

Tidak mempunyai satelit.

c.            BUMI

·         Planet ketiga dalam Tata Surya

·         Mengorbit pada jarak 149.565.600 km dari matahari

·         Terbesar diantara planet dalam kelompok planet dalam (Æ 12.756 km)

·         Revolusi: 365,25 hari, rotasi: 23 jam 56 menit 4 detik

·         Dari angkasa terlihat biru, coklat, dan hijau dengan pola awan putih

·         Satu-satunya planet yang diketahui mendukung kehidupan, karena adanya atmosfer yang sesuai

·         Semua isi Bumi mempunyai berat karena gaya gravitasi.

·         Lapisan-lapisan Bumi terdiri dari:

-          lapisan Barisfer (Inti Bumi)

-          Lithosfer (Kulit Bumi)

-          Hidrosfer (Lapisan Air)

-          Atmosfer (Lapisan Udara)

·         Mempunyai satu satelit (Bulan)

-          bulan berevolusi mengelilingi Bumi sekali dalam 27,3 hari

-          orbit bulan eksentrik terhadap Bumi

bulan tidak mempunyai cahaya sendiri, hanya merefleksikan cahaya matahari.

d. MARS

·         Sering disebut Planet Merah atau Si Muka Merah

·         Berukuran kecil (Æ 6796 km)

·         Revolusi: 687 hari, rotasi: 24 hari 37 mnt 22,6 detik

·         Temperatur jauh lebih dingin daripada Bumi (-111^oC s.d -123^oC)

·         Permukaannya bergunung dan berlembah (Mons Arsia dan Mons Olimpia, serta Lembah Mariner)

·         Mempunyai 2 buah satelit: Phobos dan Deimos

·         Sekarang diketahui bahwa Mars kering dan tidak ada bukti tentang keberadaan mahluk hidup

e.  YUPITER

·         Planet terbesar dalam Tata Surya (Æ 142.800 km, 11X Bumi)

·         Revolusi: 11,86 tahun, rotasi 10-15 jam

·         Inti kecil dari silikon dan besi diselubungi hidrogen dalam bentuk metalik karena tekanan yang sangat tinggi

·         Misi Voyager: Jupiter mempunyai sabuk (ring) yang terbentuk dari debu dan partikel batuan.

·         Mempunyai 16 satelit yang berada dalam 4 kelompok

-          4 satelit terdekat: Amalthea, Metis, Adrastea dan Thebe

-          4 satelit Galileans: Satelit-satelit berukuran besar: Io, Europa, Ganymede, dan Callisto

-          4 Satelit di sebelah luar Galileans: Leda, Himalia, Lysithea, dan Elara

-          4 satelit terluar: Ananke, Carme, Pasiphae, dan Sinope

·       Dari bumi tampak sebagai planet yang bersinar (paling bersinar setelah Venus)

f.         SATURNUS

·         Planet kedua terbesar setelah Yupiter (Æ 120.000 km)

·         Planet yang teringan (with a density less than water - it would float!)

·      Planet terindah dalam pandangan karena memiliki gelang-gelang yang menakjubkan

·      Revolusi: 29,5 tahun, rotasi: 10 jam 14 menit

Mempunyai 21 satelit: Mimas (terdalam), Enceladus, Tethys (hanya terdiri dari es), Dione, Rhea, Titan (terbesar, terbesar kedua setelah Ganymede dalam Tata Surya), Hyperion, Iapetus, Phoebe (terkecil).

g.        URANUS

·         Garis tengah 51.520 km

·         Revolusi: 84 tahun, rotasi: 17,24 jam

·         Terlihat sebagai planet berwarna biru-hijau

·         Sumbu Uranus sering sejajar dengan lintasannya

·         Berdasarkan misi Voyager (1986): terdapat 15 satelit

5 satelit terluar terbentuk dari batuan dan es, berwarna abu-abu gelap: Miranda, Ariel, Umbriel,    Titania, dan Oberon

h.   NEPTUNUS

·      Johann Galle meramalkan posisinya (1846)

·      Berdiameter 49.500 km

·      Revolusi: 164,8 tahun, rotasi: 16 jam 3 menit

·         Mempunyai 8 satelit: Triton dan Nereid serta 6 satelit lainnya yang ditemukan oleh misi Voyager II (1989).

i. PLUTO

·       Planet terjauh dari matahari dengan orbit yang sangat eksentrik

·       Berukuran garis tengah 5.900 km

·       Revolusi: 248 tahun, rotasi: 6,4 hari

·       Mempunyai satu satelit: Charon (James Christy, 1978)

3.  ASTEROID

·       Asteroid: planet-planet kecil berada di lintasan antara kelompok planet dalam dan planet luar (antara Mars dn Yupiter).

·       Bervariasi antara tipe karbon dan tipe silikon (carbonaceous and siliceus type).

·         Ceres adalah asteroid terbesar yang telah diketahui (Æ 1000 km). Chiron adalah asteroid asing yang mengorbit di antara Saturnus dan Uranus.

3.                  KOMET

·         "Bintang berekor"

·         Mengelilingi matahari dengan orbit eliptikal

·         Periode orbit bisa sangat lama dan sangat jauh dari Tata Surya

·         Tidak memiliki cahaya sendiri

·         Komet mempunyai inti yang mengandung air beku, methan, karbondioksida, partikel batuan, dikelilingi debu dan gas.

·         Diberi nama berdasarkan penemunya:

·         Komet Halley (Edmud Halley) yang muncul kedalam Tata Surya setiap 74-78 tahun (terakhir tampak pada 1986)

·         Komet Kohoutek (Lubos Kohoutek), muncul tahun 1975, diperkirakan akan muncul kembali 75.000 tahun yad.

4.                  METEOR

·         Benda langit yang sangat kecil, bergerak mengelilingi matahari seperti planet.

·         Ketika melintas terlalu dekat ke Bumi dan memasuki lapisan atmosfer akan terlihat berbentuk jalur cahaya

·         Hujan meteor sering terlihat berkala di Bumi, yang terkenal adalah hujan Perseid yang menerangi langit malam pada setiap 27 Juli dan 17 Agustus

·         Meteor dapat muncul sebagai individu dan tidak terduga atau berkelompok dan muncul setiap tahun atau setiap beberapa tahun sekali.

·         Bergerak dalam jalur tertentu, maka muncul dari titik yang sama di langit:

-          Perseid dari Perseus

-          Lyrid (muncul April) dari Lyra

-          Taurid (muncul akhir Oktober dan November) dari Taurus.