Jika kita membayangkan tata surya, pasti yang pertama kita bayangkan adalah bintang dengan statis yang bergerak di atas awan dengan lingkaran disekitarnya. Gambar itu membuat hal tersebut mudah dimengerti, tapi secara teknis itu tidak akurat. Ambil planet Jupiter terbesar kita, misalnya. Ia tidak mengorbit pusat matahari – ia mengorbit sebuah tempat di ruang kosong di antaranya dan matahari yang disebut barisenter. Ini karena matahari tidak hanya mengerahkan gravitasi di Jupiter yang begitu besar sehingga tarikannya sendiri mempengaruhi bagaimana matahari bergerak juga.

Bagaimana Gravitasi Matahari Itu?

Pertama, perlu diketahui bahwa “mengorbit” sebenarnya digunakan untuk menggambarkan putaran benda angkasa dan “berputar” digunakan untuk menggambarkan gerak orbitalnya. Sebagai contoh, Bumi menyelesaikan satu rotasi tentang porosnya sekitar 24 jam, namun menyelesaikan satu revolusi mengelilingi Matahari setiap 365 hari sekali.  Inilah alasan dasar mengapa planet berputar mengelilingi atau mengorbit Matahari. Gravitasi Matahari membuat mereka tetap berada dalam orbitnya. Sama seperti Bulan mengorbit Bumi karena tarikan gravitasi bumi, Bumi mengorbit Matahari karena tarikan gravitasi Matahari.

Objek melakukan perjalanan dalam orbit elips mengelilingi Matahari, bukan hanya ditarik sepanjang jalan? Hal ini karena kedua objek bergantung pada pusat gabungan gravitasi. Jika Matahari tidak ada, Bumi akan melakukan perjalanan dalam garis lurus. Tapi gravitasi Matahari mengubah jalurnya, menyebabkannya bergerak mengelilingi Matahari dalam bentuk yang sangat dekat dengan lingkaran. Ini agak sulit untuk divisualisasikan, jadi saya beri contoh bagaimana memvisualisasikan sebuah objek di orbit mengelilingi Bumi dan ini serupa dengan apa yang terjadi dengan Bumi dan Matahari.

Matahari kira-kira 1.000 kali lebih besar dari Jupiter dan kedua badan ini saling mempengaruhi satu sama lain menurut jarak dan massa, sehingga jumlah gravitasi Jupiter yang menarik di bawah matahari adalah seperseribu jumlah gravitasi matahari yang menarik Jupiter. Dan orbit Jupiter membawa 11,8 tahun Bumi untuk bersaing dan matahari yang bergerak di sekitar bariseri membutuhkan waktu yang sama.

Definisi Gravitasi Matahari dan Jupiter

Jadi, gaya gravitasi antara Jupiter dan Matahari hampir dua belas kali lipat dari kekuatan antara Bumi dan Matahari.

Tarikan gravitasi dari sebuah benda bergantung hanya pada massa dua benda dan jaraknya. Sebuah probe 1 kg yang dekat dengan Jupiter atau jauh dari Jupiter akan mengalami tarikan matahari yang sama, massa Jupiter tidak berperan di sana. Karena jarak dari matahari ke bumi lebih kecil dari jarak matahari ke Jupiter, kekuatan dari matahari pada massa yang sama di Jupiter lebih kecil, tidak lebih besar. Dan di Jupiter dan di bumi, kekuatan itu tidak terlihat oleh pengamat biasa karena jauh lebih kecil daripada daya tarik planet itu sendiri.

Barisenter Sol-Jupiter terletak 1,07 kali radius matahari dari pusat matahari, atau tujuh persen jari-jari matahari dari permukaan. Matahari juga mengorbit tempat ini; Jika Anda melihat pesawat planet dari atas, Anda akan melihat sedikit goyah saat matahari bergerak di sekitar Bima Sakti, karena animasi NASA menghipnotis ini untuk membantu menjelaskannya.

Gaya gravitasi antara dua objek didefinisikan oleh persamaan:

F = G * (m1 * m2) / r²

dimana:
m1 = massa objek 1
m2 = massa benda 2
r = jari-jari di antara pusat massa dari kedua benda tersebut
G = konstanta gravitasi = 6,672×10 ^ -11 m³ / kg-detik²

Nilai r untuk sistem Bumi-Matahari = 1,496 x 10 ^ 11 m = Res
Nilai r untuk sistem Jupiter-Sun = 7,783 x 10 ^ 11 m = Rjs
Massa Bumi = 5,9742 x 10 ^ 24 kg = Saya
Massa Jupiter = 1,899 x 10 ^ 27 kg = Mj
Massa Matahari = 1.9891 x 10 ^ 30 kg = Ms

Jadi rasio Jupiter-Matahari / Bumi-Matahari =

Rasio = [G * (Mj * Ms) / Rjs²] / [G * (Saya * Ms) / Res ²]

Menyederhanakan, ini menemukan G membatalkannya dan juga Ms dan kemudian persamaannya menyederhanakan:

Rasio = (Mj * Res²) / (Me * Rjs²)

Dengan mensubstitusikan nilai-nilai dari atas, berikut hasilnya:

Rasio = [1,899 x 10 ^ 27 kg * (1,496 x 10 ^ 11 m) ²] /
[5.9742 x 10 ^ 24 kg * (7.783 x 10 ^ 11 m) ²]

Rasio = 11,74

Itu menggunakan angka sebenarnya dari referensi. Jika menggunakan rasio massa yang diberikan dalam masalah ini, mari kita lihat apa yang terjadi:

Rasio = 318 * (1,496 x 10 ^ 11 m) ² / (7,783 x 10 ^ 11 m) ²
= 11.75

Seperti disebutkan di atas, Jupiter ~ 5 kali lebih jauh dari Matahari – sosok yang lebih tepat dari referensi adalah 5.20283, jadi mari kita hubungkan bahwa:

Rasio = 318 / (5.20283) ² = 11.75

Akhirnya, rasio aktual massa adalah 317,83, sehingga memasukkan bahwa ke dalam persamaan di atas memberikan:

Rasio = 317.83 / (5.20283) ² = 11.74

Ini sangat besar, jadi itu tidak mengorbit matahari. Dengan 2,5 kali massa semua planet lain di tata surya digabungkan, cukup besar bahwa pusat gravitasi antara Jupiter dan matahari tidak benar-benar berada di bawah matahari – lebih tepatnya, pada suatu titik di angkasa tepat di atas permukaan matahari.

Begini cara kerjanya

Ketika sebuah benda kecil mengorbit benda besar di luar angkasa, benda yang tidak begitu besar tidak benar-benar bergerak dalam lingkaran dengan sempurna untuk mengelilingi yang lebih besar. Sebaliknya, kedua benda mengorbit pusat gravitasi gabungan. Dalam situasi yang kita kenal seperti Bumi yang mengorbit Matahari jauh lebih besar – pusat gravitasi berasa begitu dekat dengan pusat objek yang lebih besar sehingga dampak dari fenomena ini dapat diabaikan. Benda yang lebih besar sepertinya tidak bergerak dan yang lebih kecil menarik lingkaran di sekitarnya.

Tapi kenyataan selalu lebih rumit

Misalnya: Ketika Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) mengorbit Bumi, Bumi dan stasiun antariksa mengorbit pusat gravitasi gabungan mereka. Tapi pusat gravitasi itu sangat tidak masuk akal dekat dengan pusat Bumi sehingga gerak planet di sekitar titik tidak mungkin teramati – dan ISS menggambarkan lingkaran yang hampir sempurna di sekitar planet. Kebenaran yang sama berlaku saat kebanyakan planet mengorbit matahari.

Sol hanya jauh lebih besar dari Bumi, Venus, Merkurius, atau bahkan Saturnus yang pusat massanya dengan matahari hampir terbenam jauh di dalam bintang itu sendiri. Bila ini dibandingkan dengan Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS), yang mengorbit Bumi, pusat gravitasi hampir persis di pusat Bumi. Namun, Jupiter begitu besar, memiliki massa 2,5 kali lipat dari semua planet lain di tata surya, sehingga pusat gravitasi di bawah sinar matahari sedikit menonjol.

Ini sangat besar, bahwa itu sebenarnya tidak mengorbit matahari. Dengan 2,5 kali massa semua planet lain di tata surya digabungkan, cukup besar bahwa pusat gravitasi antara Jupiter dan matahari tidak benar-benar berada di bawah matahari – lebih tepatnya, pada suatu titik di angkasa tepat di atas permukaan matahari.

Tidak demikian halnya dengan Jupiter

Raksasa gas begitu besar sehingga pusat massanya dengan sinar matahari, atau barycenter, sebenarnya terletak 1,07 jari surya dari tengah matahari – atau 7% sinar matahari di atas permukaan matahari. Baik Matahari dan Jupiter mengorbit di sekitar titik itu di luar angkasa. Itu bukan hanya fakta yang keren untuk mengesankan orang-orang – lagipula, siapa yang tidak mencintai seseorang yang memulai kalimat dengan “Yah, secara teknis”.

Aplikasi praktisnya adalah ilmuwan berburu planet dapat mencari yang serupa. Goyah di bintang lain dan menyimpulkan adanya benda langit masif lainnya. Dan jika kita mendapatkan teknikal, perlu dicatat bahwa tidak ada planet lain yang mengorbit tepat di tengah matahari. Tapi jumlah yang mempengaruhi matahari sangat diabaikan sehingga mereka dapat mengorbit pusat secara efektif, karena barikator barunya masing-masing dikuburkan jauh di dalam plasma pembakaran bintang.

Begini cara kerjanya

Ketika sebuah benda kecil mengorbit benda besar di luar angkasa, benda yang tidak begitu besar tidak benar-benar bergerak dalam lingkaran sempurna mengelilingi yang lebih besar. Sebaliknya, kedua benda mengorbit pusat gravitasi gabungan. Dalam situasi yang kita kenal – seperti Bumi yang mengorbit matahari yang jauh lebih besar – pusat gravitasi berada begitu dekat dengan pusat objek yang lebih besar sehingga dampak dari fenomena ini dapat diabaikan. Benda yang lebih besar sepertinya tidak bergerak dan yang lebih kecil menarik lingkaran di sekitarnya.

Namun, Jupiter begitu besar, lebih besar dari apa yang sedang Anda bayangkan saat ini. Planet ini memiliki massa 2,5 kali lebih besar dari massa semua planet lain di Tata Surya jika digabungkan, sehingga pusat gravitasi bagi Jupiter di Matahari sedikit melenceng. Namun, Jupiter tidak secara teknis mengorbit matahari – karena ini sangat membahayakan. Ketika sebuah benda kecil mengorbit benda besar di luar angkasa, benda yang tidak begitu besar tidak bergerak dalam lingkaran sempurna ketika mengelilingi yang lebih besar. Sebaliknya, kedua benda mengorbit pusat gravitasi gabungan.

Untuk sebuah planet yang rapuh seperti Bumi, yaitu 0.000003 massa matahari, pusat gravitasi berada begitu dekat dengan pusat matahari sehingga kita bahkan tidak memperhatikan orbit yang sedikit off-galter. Sepertinya kita mengelilingi bintang. Hal yang sama berlaku untuk sebagian besar objek lain di tata surya – kecuali Jupiter. Raksasa gas begitu besar sehingga menarik pusat massa matahari, juga dikenal sebagai barycenter, sekitar 1,07 jari surya dari pusat bintang yang berjarak sekitar 30.000 mil di atas permukaan matahari.

Jupiter sekitar 0,001 lebih besar daripada matahari, tapi cukup besar bahwa matahari dan Jupiter mengorbit titik di ruang angkasa. Intinya, begitulah Jupiter dan matahari bergerak melalui ruang bersama – meski jarak dan ukurannya jauh berbeda. Pusat massa antara kedua objek, antara Matahari dan Jupiter adalah 1,07 solar radii dari tengah Matahari. Hanya, objek kecil tidak dapat memutar dengan sempurna. Fenomena ini diakibatkan kedua objek yang bergantung pada pusat gravitasi gabungan.

KESIMPULAN:

Mengapa Jupiter tidak mengorbit Matahari lebih cepat dari Bumi, jika gaya gravitasi keseluruhan antara Matahari dan Jupiter lebih besar? Karena Jupiter memiliki inersia lebih banyak daripada Bumi. Salah satu alasannya adalah karena Jupiter berukuran super besar: jika Anda menumpuk semua planet ke satu sisi skala yang sangat besar, maka dua kali lipat tumpukan planet itu bisa dikatakan ukurannya, atau bahkan jupiter masih lebih besar dari itu.

Tidak semua yang telah diajarkan kepada kita adalah salah! Belajar lebih banyak tentang barycenters of orbits adalah pengingat bahwa segala sesuatu terhubung dan bahwa segala sesuatu saling mempengaruhi – kadang-kadang sampai tingkat yang besar, kadang-kadang sampai kecil, tapi selalu terukur. Sistem tata surya kita bukanlah rangkaian lingkaran berputar – berpikir bukan awan matematika yang berdenyut, berdenyut karena setiap elemen bergerak melalui orbitnya sendiri.

Kita hidup dalam sistem bola berbentuk aneh, terikat bersama, memetakan jalur bersama yang menarik melalui ruang angkasa. Semoga penjelasan ini dapat membantu anda untuk menambah wawasan anda.