GERAK DAN POSISI BENDA LANGIT

GERAK DAN POSISI BENDA LANGIT

Bumi kita berputar seperti gasing. Gerak putar Bumi pada sumbu putarnya ini dinamakan gerak rotasi. Untuk menyelesaikan satu putaran (satu periode rotasi), dibutuhkan waktu 23 jam 56 menit 4.1 detik. Gerak rotasi Bumi inilah yang menyebabkan terjadinya siang dan malam dan pergerakan semu benda-benda langit.

Gerak semu langit adalah gerak yang kita amati dari Bumi, dimana benda-benda langit terlihat terbit di timur dan tenggelam di barat. Gerak semu ini teramati karena Bumi kita yang ber-rotasi dengan arah sebaliknya, dari barat ke timur. Lintasan gerak benda-benda langit yang terbit di timur dan terbenam di barat, dinamakan lintasan harian benda langit. Lintasan harian ini terlihat berbeda jika kita mengamatinya dari lintang berbeda. Jika kita berada tepat di khatulistiwa, kita akan mengamati lintasan haria benda-benda langit tersebut, tegak lurus terhadap horizon / ufuk.

Jika kita berada di bumi belahan selatan (sebelah selatan khatulistiwa), kita akan mengamati lintasan harian benda-benda langit tidak lagi tegak lurus terhadap horizon, tapi condong ke arah utara. Besarnya kemiringan lintasan harian ini tergantung sejauh mana kita dari khatulistiwa. Semakin ke arah selatan, maka garis lintasan gerak harian benda-benda langit akan semakin condong ke arah utara. Begitu juga sebaliknya jika kita bergerak ke arah utara. Semakin ke utara dari khatulistiwa, maka semakin besar kecondongan lintasan harian benda-benda langit itu ke arah selatan.

Gerak semu langit tidak sama periodenya dengan gerak Matahari di langit (diamati dari Bumi). Gerak semu langit periodenya 23 jam 56 menit 4.1 detik, sedangkan gerak harian Matahari di langit periodenya 24 jam. Terdapat perbedaan sekitar 4 menit. Perbedaan ini menyebabkan penampakan langit sedikit berbeda dilihat pada jam yang sama tiap harinya. Sebagai contoh: misalnya sebuah bintang hari in terbit pukul 18:00 sore. Maka keesokan harinya ia akan terbit pukul 17:56, lusa pukul 17:52, dst. Bintang itu akan terbit 4 menit lebih cepat dari hari sebelumnya. Karena itu, perlahan-lahan penampakan langit akan bergeser dari hari ke hari. Kira-kira enam bulan dari sekarang, bagian langit yang berada di atas kepala kita pada (misalnya) jam 9 malam, akan berada di bawah kaki kita. Dengan kata lain, jika kita mengamati langit dengan waktu pengamatan yang terpisak 6 bulan,kita akan mengamati dua belahan bola langit yang berbeda.

Objek-objek langit seperti Matahari, Bulan, dan planet-planet, memiliki geraknya sendiri diantara bintang-bintang. Matahari bergerak secara perlahan ke arah timur relatif terhadap bintang-bintang. Karena itu, untuk menyelesaikan satu putaran mulai dari misalnya posisi tepat di atas kepala kita, terbenam, terbit, kembali di atas kepala kita, matahari membutuhkan waktu 24 jam (selang waktu sehari semalam). Bintang-bintang membutuhkan waktu sama denga periode rotasi Bumi, 23j 56m 4.1d. Bulan membutuhkan waktu sedikit bervariasi, kira-kira 50 menit lebih panjang dari 24 jam. Planet-planet bergerak di langit dengan kecepatan yang lebih besar lagi variasinya, tergantung pada seberapa dekat planet tersebut ke Matahari, dan dimana posisinya (dalam orbitnya) relatif terhadap Bum

A. Gerak Semu Harian Matahari dan Tahunan Matahari

·         Gerak Semu Harian Matahari

Penyebab: rotasi bumi (gerak putar bumi pada sumbu putarnya). kala rotasi bumi adalah 23 jam 56 menit 4.1     detik

Gerak semu harian matahari mengakibatkan perubahan posisi matahari setiap harinya. matahari terlihat terbit di timur dan tenggelam di barat. padahal gerak semu ini teramati karena bumi kita yang ber-rotasi dengan arah sebaliknya, dari barat ke timur. sehingga akan muncul tampak kesan semu bahwa dari sudut pandang kita (sebagai pengamat) di bumi, matahari-lah yang bergerak mengelilingi.

·       Gerak Semu Tahunan Matahari

Penyebab: revolusi bumi

Bumi membutuhkan waktu selama 1 tahun untuk bergerak mengelilingi matahari (revolusi). bumi, selain bergerak mengelilingi matahari, juga bergerak berputar terhadap sumbunya (rotasi). tetapi sumbu rotasi bumi ini tidak sejajar terhadap sumbu revolusi, melainkan sedikit miring sebesar 23,5 derajat. akibat dari miringnya sumbu rotasi bumi itu, matahari tidak selalu terlihat di atas khatulistiwa mumi, matahari akan terlihat berada di bagian utara dan selatan bumi. selama setengah tahun, matahari lebih banyak menerangi bumi bagian utara, dan setengah tahun berikutnya matahari lebih banyak menerangi bumi bagian selatan.

dalam gerak semunya, matahari akan tampak bergerak dari khatulistiwa (equator) antara 23,5 derajat lintang utara dan lintang selatan. pada tanggal 21 maret – 21 juni, matahari bergeser dari khatulistiwa menuju ke utara dan akan berbalik arah setelah mencapai 23,5 derajat lintang utara dan kembali bergerak menuju khatulistiwa. setelah itu, matahari akan tampak bergerak ke selatan dan berbalik arah setelah mencapai 23,5 derajat lintang selatan.

sekitar tanggal 21 maret saat matahari melintasi ekuator langit, momen ini juga disebut “hari pertama musim semi”. saat matahari mencapai deklinasi ini pada titik balik matahari musim panas sekitar bulan juni 21. hari ini juga disebut “pertengahan musim panas” atau “hari pertama musim panas”. matahari mencapai deklinasi dari -23,5 derajat pada titik balik matahari musim dingin, sekitar 21 desember.

B.Fase-Fase Bulan

Bulan adalah satu-satunya satelit alami Bumi, dan merupakan satelit alami terbesar ke-5 di Tata Surya. Bulan tidak mempunyai sumber cahaya sendiri dan cahaya Bulan sebenarnya berasal dari pantulan cahaya Matahari.

 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. Bulan beredar mengelilingi Bumi sekali setiap 27,3 hari (periode orbit), dan variasi periodik dalam sistem Bumi-Bulan-Matahari bertanggungjawab atas terjadinya fase-fase Bulan yang berulang setiap 29,5 hari (periode sinodik).

 Fase bulan adalah bentuk bulan yang selalu berubah-ubah jika dilihat dari bumi. Fase bulan itu tergantung pada kedudukan bulan terhadap matahari dilihat dari bumi. Fase bulan disebut juga aspek bulan.

 Berikut ini adalah deskripsi dari masing-masing fase Bulan :

 Fase 1 – New Moon (Bulan baru): Sisi bulan yang menghadap bumi tidak menerima cahaya dari matahari, maka, bulan tidak terlihat.

 Fase 2 – Waxing Crescent (Sabit Muda) : Selama fase ini, kurang dari setengah bulan yang menyala dan sebagai fase berlangsung, bagian yang menyala secara bertahap akan lebih besar.

 Fase 3 – Third Quarter (Kuartal III): Bulan mencapai tahap ini ketika setengah dari itu terlihat.

 Fase 4 – Waxing Gibbous: Awal fase ini ditandai saat bulan adalah setengah ukuran. Sebagai fase berlangsung, bagian yang daftar akan lebih besar.

 Fase 5 – Full Moon (Bulam purnama): Sisi bulan yang menghadap bumi cahaya dari matahari benar-benar, maka seluruh bulan terlihat. Hal ini terjadi ketika bulan berada di sisi berlawanan dari Bumi.

 Fase 6 – Waning Gibbous : Selama fase ini, bagian dari bulan yang terlihat dari Bumi secara bertahap menjadi lebih kecil.

 Fase 7 – First Quarter (Kuartal I): Bulan mencapai tahap ini ketika setengah dari itu terlihat.

 Fase 8 – Waning Crescent (Sabit tua): Hanya sebagian kecil dari bulan terlihat dalam fase yang secara bertahap menjadi lebih kecil. Penjelasan Sederhana Fase-Fase Bulan

 Rasanya akan lebih mudah untuk mengertikan siklus bulan dengan mengenal fase Bulan Mati/Baru dan Bulan Purnama, Kuartal I dan Kuartal III dan fasa-fasa di antaranya.

          Bulan Mati/Baru terjadi pada saat Bulan kurang-lebih berada dalam satu garis lurus di antara Matahari dan Bumi (Kenapa lebih-kurang akan diterangkan di bawah). Seluruh permukaan bulan yang disinari matahari berada di bagian “belakang” bulan, di bagian yang tidak bisa kita lihat dari Bumi.

          Pada Bulan Purnama, Bumi, Bulan dan Matahari kembali kurang-lebih berada dalam satu garis lurus, tetapipada posisi yang berlawanan, sedemikian rupa sehingga seluruh pemukaan bulan yang disinari matahari berhadapan dengan kita. Sisi gelapnya tersembunyi di “belakang”.

 Kuartal I dan Kuartal III dari fasa bulan (keduanya sering disebut Bulan Setengah (Half Moon) terjadi bila posisi Bulan, Bumi dan Matahari membentuk sudut 900 sehingga kita melihat persis separuh bagian bulan yang disinari matahari dan separuh bagian lagi gelap.

 Dengan mengenal ke empat fasa di atas maka keempat fasa lainnya akan lebih mudah dimengerti, karena semuanya merupakan gambaran dari proses transisi dari satu fase ke fase berikutnya

 Untuk memudahkan mengingat dan mengerti keempat fase lainnya itu kita istilahkan ; Sabit (Crescent), Gibbous, Waxing (membesar) dan Waning (mengecil).

 Sabit (crescent) menunjukkan fasa dimana bulan terkesan disinari kurang dari separuh permukaannya . Sedangkan Gibbous menunjukkan fasa dimana bulan disinari lebih dari separuh permukaannya. Waxing pada prinsipnya menunjukkan pembesaran atau perluasan penyinaran. Sedangkan Waning adalah pengecilan atau penciutan penyinaran

 Sehingga kita bisa mengkombinasikan istilah istilah di atas untuk menunjukan fasa-fasa bulan, sebagai berikut :

 Setelah fasa Bulan Baru (ijtima), sinarnya mulai membesar, tapi masih kurang dari setengahnya, diistilahkan sebagai Waxing Crescent (Sabit Muda). Setelah Kuartal I (Bulan Setengah), porsi penyinarannya tetap masih bertambah sehingga lebih dari setengahnya, sehingga disebut sebagai Waxing Gibbous. Setelah mencapai Purnama, selanjutnya penyinaran akan mulai mengecil, sehingga disebut Waning Gibbous. Terus mengecil untuk mencapai Kuartal III (Bulan Setengah) untuk selanjutnya menjadi Waning Crescent (Sabit Tua) demikian seterusnya menjadi Bulan Mati atau Bulan Baru (ijtima) kembali.

C.Gerhana Bulan Dan Matahari

·         Gerhana Bulan

Gerhana bulan terjadi karena sinar matahari yang menuju bulan terhalang bumi. Karena sinar matahari mengarah ke bumi, di belakang bumi terbentuklah bayangan, yaitu bayangan gelap total (umbra) dan bayangan redup (penumbra). Gerhana bulan total terjadi jika bulan berada pada daerah umbra. Jika bulan berada di daerah penumbra, gerhana yang terjadi adalah gerhana bulan sebagian atau gerhana parisal. Gerhana bulan terjadi pada waktu malam hari. Proses terjadinya gerhana bulan dapat dilihat pada gambar berikut. Jika kita lihat gambar di bawah, gerhana bulan terjadi jika posisi Matahari - Bumi - Bulan berada dalam satu garis.

Macam-macam Gerhana bulan

 Berdasarkan keadaan saat fase puncak gerhana, Gerhana bulan dapat dibedakan menjadi:

1. Gerhana bulan Total

 Jika saat fase gerhana maksimum gerhana, keseluruhan Bulan masuk ke dalam bayangan inti / umbra Bumi, maka gerhana tersebut dinamakan Gerhana bulan total. Gerhana bulan total ini maksimum durasinya bisa mencapai lebih dari 1 jam 47 menit.

2. Gerhana bulan Sebagian

 Jika hanya sebagian Bulan saja yang masuk ke daerah umbra Bumi, dan sebagian lagi berada dalam bayangan tambahan / penumbra Bumi pada saat fase maksimumnya, maka gerhana tersebut dinamakan Gerhana bulan sebagian.

3. Gerhana bulan Penumbral Total

 Pada Gerhana bulan jenis ke- 3 ini, seluruh Bulan masuk ke dalam penumbra pada saat fase maksimumnya. Tetapi tidak ada bagian Bulan yang masuk ke umbra atau tidak tertutupi oleh penumbra. Pada kasus seperti ini, Gerhana bulannya kita namakan Gerhana bulan penumbral total.

4. Gerhana bulan Penumbral Sebagian

 Dan Gerhana bulan jenis terakhir ini, jika hanya sebagian saja dari Bulan yang memasuki penumbra, maka Gerhana bulan tersebut dinamakan Gerhana bulan penumbral sebagian.

Gerhana bulan penumbral biasanya tidak terlalu menarik bagi pengamat. Karena pada Gerhana bulan jenis ini, penampakan gerhana hampir-hampir tidak bisa dibedakan dengan saat bulan purnama biasa.

Sedangkan berdasarkan bentuknya, ada tiga tipe Gerhana bulan, yaitu:

Tipe t, atau Gerhana bulan total. Disini, bulan masuk seluruhnya ke dalam kerucut umbra bumi.

Tipe p, atau Gerhana bulan parsial, ketika hanya sebagian bulan yang masuk ke dalam kerucut umbra bumi.

Tipe pen, atau Gerhana bulan penumbra, ketika bulan masuk ke dalam kerucut penumbra, tetapi tidak ada bagian bulan yang masuk ke dalam kerucut umbra bumi.

Gerhana Bulan Umbra

·         Gerhana matahari

 Gerhana matahari terjadi jika bulan melintas di antara Bumi dan Matahari. Bumi yang berada di daerah umbra akan mengalami gerhana matahari total, sedangkan bumi yang berada di daerah penumbra akan mengalami gerhana matahari sebagian (parsial). Gerhana matahari terjadi pada waktu siang hari. Proses terjadinya gerhana matahari dapat dilihat pada gambar berikut. Kita lihat bahwa posisi Matahari - Bulan - Bumi berada pada satu garis lurus.

Itulah informasi yang kampus-info berikan pada anda semua. Semoga artikel Proses Terjadinya Gerhana Matahari dan Bulan bermanfaat bagi Anda. Jangan lupa bagikan dengan cara share dibawah ini.

D.System koordinat

Beberapa sistem koordinat yang penggunaannya dalam ilmu hisab. Sistem koordinat tersebut adalah:

1.     Koordinat Ekliptika Heliosentrik (Heliocentric Ecliptical Coordinate).

2.    Koordinat Ekliptika Geosentrik (Geocentric Ecliptical Coordinate).

3.    Koordinat Ekuator Geosentrik (Geocentric Equatorial Coordinate).

4.    Koordinat Horison (Horizontal Coordinate).

Keempat sistem koordinat di atas termasuk ke dalam koordinat bola. Sebenarnya masih ada sistem koordinat lainnya, seperti Sistem Koordinat Ekuator Toposentrik (Topocentric Equatorial Coordinate). Namun tidak dibahas dalam tulisan ini. Sekilas, banyaknya sistem koordinat di atas bisa membuat rumit. Namun pembagian sistem koordinat di atas berasal dari benda langit manakah yang dijadikan pusat koordinat, apakah bidang datar sebagai referensi serta bagaimana cara mengukur posisi benda langit lainnya. Penting pula untuk diketahui bahwa seluruh benda langit dapat dianggap seperti titik. Bisa pula dianggap seperti benda yang seluruhnya terkonsentrasi di pusat benda tersebut. Jika kita memperoleh jarak bumi-bulan, maka yang dimaksud adalah jarak antara pusat bumi dengan pusat bulan.

Sistem Koordinat Ekliptika Heliosentrik dan Sistem Koordinat Ekliptika Geosentrik sebenarnya identik. Yang membedakan keduanya hanyalah manakah yang menjadi pusat koordinat. Pada Sistem Koordinat Ekliptika Heliosentrik, yang menjadi pusat koordinat adalah matahari (helio = matahari). Sedangkan pada Sistem Koordinat Ekliptika Geosentrik, yang menjadi pusat koordinat adalah bumi (geo = bumi). Karena itu keduanya dapat digabungkan menjadi Sistem Koordinat Ekliptika. Pada Sistem Koordinat Ekliptika, yang menjadi bidang datar sebagai referensi adalah bidang orbit bumi mengitari matahari (heliosentrik) yang juga sama dengan bidang orbit matahari mengitari bumi (geosentrik).

Sistem Koordinat Ekliptika Heliosentrik (Heliocentric Ecliptical Coordinate)

Pada koordinat ini, matahari (sun) menjadi pusat koordinat. Benda langit lainnya seperti bumi (earth) dan planet bergerak mengitari matahari. Bidang datar yang identik dengan bidang xy adalah bidang ekliptika yatu bidang bumi mengitari matahari.

Gambar 9

                                                              

Sistem Koordinat Ekliptika Heliosentrik

1.     Pusat koordinat: Matahari (Sun).

2.    Bidang datar referensi: Bidang orbit bumi mengitari matahari (bidang ekliptika) yaitu bidang xy.

3.    Titik referensi: Vernal Ekuinoks (VE), didefinisikan sebagai sumbu x.

4.    Koordinat:

5.    r = jarak (radius) benda langit ke matahari

6.    l = sudut bujur ekliptika (ecliptical longitude), dihitung dari VE berlawanan arah jarum jam

7.    b = sudut lintang ekliptika (ecliptical latitude), yaitu sudut antara garis penghubung benda langit-matahari dengan bidang ekliptika.

     

Sistem Koordinat Ekliptika Geosentrik (Geocentric Ecliptical Coordinate)

Pada sistem koordinat ini, bumi menjadi pusat koordinat. Matahari dan planet-planet lainnya nampak bergerak mengitari bumi. Bidang datar xy adalah bidang ekliptika, sama seperti pada ekliptika heliosentrik.

Gambar 10

Sistem Koordinat Ekliptika Geosentrik

1.     Pusat Koordinat: Bumi (Earth)

2.    Bidang datar referensi: Bidang Ekliptika (Bidang orbit bumi mengitari matahari, yang sama dengan bidang orbit matahari mengitari bumi) yaitu bidang xy.

3.    Titik referensi: Vernal Ekuinoks (VE) yang didefinisikan sebagai sumbu x.

4.    Koordinat:

5.    Jarak benda langit ke bumi (seringkali diabaikan atau tidak perlu dihitung)

6.    Lambda = Bujur Ekliptika (Ecliptical Longitude) benda langit menurut bumi, dihitung dari VE.

7.    Beta = Lintang Ekliptika (Ecliptical Latitude) benda langit menurut bumi yaitu sudut antara garis penghubung benda langit-bumi dengan bidang ekliptika

Sistem Koordinat Ekuator Geosentrik

Ketika bumi bergerak mengitari matahari di bidang Ekliptika, bumi juga sekaligus berotasi terhadap sumbunya. Penting untuk diketahui, sumbu rotasi bumi tidak sejajar dengan sumbu bidang ekliptika. Atau dengan kata lain, bidang ekuator tidak sejajar dengan bidang ekliptika, tetapi membentuk sudut kemiringan (epsilon) sebesar kira-kira 23,5 derajat. Sudut kemiringan ini sebenarnya tidak bernilai konstan sepanjang waktu. Nilainya semakin lama semakin mengecil.

Gambar 11

Sistem Koordinat Ekuator Geosentrik

1.     Pusat koordinat: Bumi

2.    Bidang datar referensi: Bidang ekuator, yaitu bidang datar yang mengiris bumi menjadi dua bagian melewati garis khatulistiwa

3.    Koordinat:

4.    jarak benda langit ke bumi.

5.    Alpha = Right Ascension = Sudut antara VE dengan proyeksi benda langit pada bidang ekuator, dengan arah berlawanan jarum jam. Biasanya Alpha bukan dinyatakan dalam satuan derajat, tetapi jam (hour disingkat h). Satu putaran penuh = 360 derajat = 24 jam = 24 h. Karena itu jika Alpha dinyatakan dalam derajat, maka bagilah dengan 12 untuk memperoleh satuan derajat. Titik VE menunjukkan 0 h.

6.    Delta = Declination (Deklinasi) = Sudut antara garis hubung benda langit-bumi dengan bidang ekliptika.Nilainya mulai dari -90 derajat (selatan) hingga 90 derajat (utara). Pada bidang ekuator, deklinasi = 0 derajat.

Seringkali, Alpha (right ascension) dinyatakan dalam bentuk H (hour angle). Hubungan antara Alpha dengan H adalah H = LST - Alpha.

Disini, LST adalah Local Sidereal Time, yang sudah penulis bahas sebelumnya pada tulisan tentang Macam-Macam Waktu

Sistem Koordinat Horison

Pada sistem koordinat ini, pusat koordinat adalah posisi pengamat (bujur dan lintang) yang terletak di permukaan bumi. Kadang-kadang, ketinggian pengamat dari permukaan bumi juga ikut diperhitungkan. Bidang datar yang menjadi referensi seperti bidang xy adalah bidang horison (bidang datar di sekitar pengamat di permukaan bumi).

Gambar 12

Sistem Koordinat Horison

1.     Pusat koordinat: Pengamat di permukaan bumi

2.    Bidang datar referensi: Bidang horison (Horizon plane)

3.    Koordinat:

4.    Altitude/Elevation = sudut ketinggian benda langit dari bidang horison. h = 0 derajat berarti benda di bidang horison. h = 90 derajat dan -90 derajat masing-masing menunjukkan posisi di titik zenith (tepat di atas kepala) dan nadir (tepat di bawah kaki).

5.    A (Azimuth) = Sudut antara arah Utara dengan proyeksi benda langit ke bidang horison.

Jarak benda langit ke pengamat dalam sistem koordinat ini seringkali diabaikan, karena telah dapat dihitung sebelumnya dalam sistem koordinat ekliptika.

Catatan penting: Dalam banyak buku referensi, azimuth seringkali diukur dari arah selatan (South) yang memutar ke arah barat (West). Gambar 7 di atas juga menunjukkan bahwa azimuth diukur dari arah Selatan. Namun demikian, dalam pemahaman umum, orang biasanya menjadikan arah Utara sebagai titik referensi. Karena itu dalam tulisan ini penulis menjadikan sudut azimuth diukur dari arah Utara. Untuk membedakannya, lambang untuk azimuth dari arah selatan dinyatakan sebagai As, sedangkan azimuth dari arah utara dinyatakan sebagai A saja. Hubungan antara As dan A adalah A = As - 180 derajat. Jika As atau A negatif, tinggal tambahkan 360 derajat.

Suatu sistem koordinat dengan sistem koordinat lainnya dapat dihubungkan melalui transformasi koordinat. Misalnya, dari algoritma untuk menghitung posisi bulan menurut sistem koordinat ekliptika geosentrik, kita dapat menentukan jarak bulan dari pusat bumi, sudut lambda dan beta. Selanjutnya, sudut lambda dan beta ditransformasi untuk mendapat sudut alpha dan delta dalam sistem koordinat ekuator geosentrik. Dari alpha dan beta, serta memperhitungkan posisi pengamat (bujur dan lintang) dan waktu saat pengamatan/penghitungan, maka sudut ketinggian (altitude) dan azimuth bulan menurut sistem koordinat horison dapat diketahui dengan tepat. Rumus-rumus transformasi koordinat yang membutuhkan pengetahuan trigonometri