Jejak-jejak bintang (Star trails) yang diabadikan di kawasan desa Dieng Plateau - Jawa Tengah. Credit: Ronny Syamara

User Rating: 4 / 5

Star ActiveStar ActiveStar ActiveStar ActiveStar Inactive
 

Semua benda langit mengalami proses terbit dan terbenam (kecuali meteor). Dari sebagian besar permukaan Bumi (tidak semua), mereka terlihat bergerak dari timur ke barat. Tampak bergeser perlahan di kubah langit mengelilingi Bumi. Itulah yang disebut gerak harian benda langit. Gerak ini adalah gerak semu, karena sejatinya Bumilah yang berputar pada porosnya

(gerak rotasi; lihat artikel Planet Biru Bumi). Gerak harian Matahari pengaruhnya sangat jelas, antara lain menyebabkan terjadinya pergantian siang dan malam.

Pada malam hari pun bintang gemintang akan melakukan hal yang sama, terbit di timur dan pada saatnya akan terbenam di ufuk barat. Keunikannya bahwa semuanya tampak bergerak serempak dengan tidak mengubah susunannya.

Dari dua fenomena kubah langit pada siang dan malam hari, maka sangat dimaklumi bila dahulu kala masyarakat menganggap Bumi adalah pusat alam semesta (konsep geosentris). Kita lihat mereka seolah melekat dan bergerak pada kubah langit setengah bola yang sangat besar. Karena susunan bintang yang muncul secara berulang dan teratur, dibayangkanlah oleh nenek moyang kita bahwa langit layaknya bola raksasa. Kita di tengah bola tersebut dan bintang-bintang menempel di kulit bola bagian dalam.

 

Kutub Langit

Dengan mengamati gerak harian bintang, dapat ditemukan Kutub Langit Selatan (KLS) dan Kutub Langit Utara (KLU). Sebenarnya KLS dan KLU adalah titik khayal yang merupakan proyeksi perpanjangan sumbu rotasi Bumi di kubah langit dan akan tampak sebagai pusat putaran gerak harian benda langit. Ketinggian kutub langit bergantung pada lintang tempat pengamat. Untuk Jakarta dengan posisi di 6,20 lintang selatan, KLS mempunyai ketinggian 6,20 di atas ufuk (kaki langit) selatan dan KLU berada di bawah ufuk dengan besar sudut yang sama. Untuk pengamat di ekuator/khatulistiwa (lintang 00, semisal kota Pontianak), letak KLU dan KLS berada di batas ufuk utara dan selatan. Sementara itu, untuk pengamat di kutub selatan dan utara, KLS dan KLU tepat di atas kepala (puncak langit atau zenith; lihat gambar 1).

Jika di permukaan Bumi dikenal adanya lingkaran (khayal) khatulistiwa atau ekuator, maka pada bola langit pun dapat dikhayalkan lingkaran ekuator langit, yang membagi dua sama besar tangkupan bola langit dan berjarak sama dari KLU maupun KLS. Pada dasarnya, ekuator langit adalah perluasan ekuator Bumi di bola langit. Lintasan atau arah gerak harian benda langit sejajar dengan lingkaran ekuator langit. Bagi pengamat yang berada di khatulistiwa, ekuator langit membelah kubah langit dari titik Timur ke titik Barat melewati zenith.

 

Gambar 1. Dalam gambar, kita berdiri di lingkaran khatulistiwa atau ekuator Bumi (garis Timur – Barat) pada tanggal 21 Maret yang mana agar sederhana bahwa Matahari saat itu tepat terbit di titik Timur dan terbenam di titik Barat. Saat Matahari di zenith, bayang-bayang tubuh tepat jatuh di kaki pengamat. Bila di Jakarta (6,20 LS), maka KLS akan setinggi 6,20 di atas ufuk Selatan. Jadi, bintang-bintang dalam radius 6,20 berpusat di KLS tidak pernah terbenam dan disebut bintang sirkumpolar. Sebaliknya bintang-bintang dalam radius 6,20 berpusat di KLU tidak pernah kita amati dari Jakarta karena tidak pernah terbit. Lingkaran berwarna biru adalah lingkaran ekliptika. Matahari pada tanggal 21 Maret terbit di titik Timur, setelah itu titik terbitnya akan bergeser ke arah utara dan terjauh tanggal 22 Juni (Titik Balik Utara). Kembali terbit di titik Timur tanggal 23 September, lalu bergeser ke arah selatan hingga 22 Desember (Titik Balik Selatan). Kemudian kembali lagi ke titik Timur tanggal 21 Maret.

 

Namun, ada yang unik apabila kita amati pergerakan Matahari. Ternyata, hari demi hari posisi Matahari selalu berubah secara teratur bila dibandingkan dengan posisi bintang-bintang. Matahari ternyata berjalan-jalan di antara bintang-bintang. Sang Surya senantiasa menunjukkan pergeseran ke arah timur (berlawanan dengan arah gerak harian-nya). Secara sederhana bahwa gerak harian Matahari selalu terlambat dibandingkan dengan gerak harian bintang. Jadi, yang tampak bahwa Matahari-lah yang bergeser ke timur setiap hari kisaran 10. Lintasan yang dibentuk akibat keterlambatan geser hari demi hari inipun sebenarnya adalah lintasan semu akibat gerak Bumi mengedari Matahari (gerak revolusi).

 

 

Gambar 2. Sebagai kesepakatan, penamaan musim berpedoman situasi Belahan Bumi Utara sebagai berikut: 21 Maret: hari pertama musim semi, 22 Juni: hari pertama musim panas, 23 September: hari pertama musim gugur, 21 Desember: hari pertama musim dingin. Secara sederhana dapat dilihat pada gambar, apabila Bumi pada posisi 22 Juni, maka kutub utara senantiasa menghadap Matahari (siang terus menerus walau Bumi berotasi) dan sebaliknya senantiasa malam untuk kutub selatan. Berlaku sebaliknya pada tanggal 21 Desember.

 

Mari Belajar Observasi Bintang

Barangkali percobaan pengamatan (observasi) sederhana berikut ini dapat dilakukan. Patokan ketinggian benda langit, yaitu 00 di ufuk dan 900 di atas kepala. Misal suatu hari pada jam 05:00 WIB (menjelang Matahari terbit) kita melihat sebuah bintang terang dekat ufuk timur (perkirakan dekat lokasi Matahari akan terbit). Misal kita perkirakan ketinggiannya 200, maka dalam rentang 10 hari ke depan dan pada jam yang sama, bintang tersebut niscaya berada jauh lebih tinggi sekitar (10 x 10) 100. Sebenarnya bukan bintang tersebut yang bergeser ke arah barat, melainkan Matahari-lah yang senantiasa terlambat terbit sekitar 4 menit/hari (setara dengan keterlambatan geser 10/hari) dibandingkan dengan terbitnya bintang. Semua bintang akan berkelakuan sama, ke arah pandang timur bintang-bintang akan semakin tinggi apabila diamati hari demi hari pada jam yang sama.

Berlaku sebaliknya. Kita hanya sempat melihat langit pada pukul 19:00 WIB (setelah Matahari terbenam). Lihat bintang terang dekat ufuk barat. Misal ketinggiannya 150. Cobalah lihat bintang itu 10 hari kemudian. Niscaya pada jam yang sama, bintang tersebut akan lebih rendah kisaran 100. Bila kembali diamati 10 hari kemudian, maka bintang itu pada jam yang sama sudah tidak terlihat lagi (sudah 50 di bawah garis ufuk barat). Semua bintang akan berkelakuan sama, ke arah pandang barat bintang-bintang akan semakin rendah hari demi hari dilihat pada jam yang sama.

Andai kita lakukan dalam setahun, kemudian hari demi hari perkiraan posisi Matahari kita tandai, maka akan didapati lintasan atau jejak pergeseran Matahari di lautan bintang berupa lingkaran. Jejak Matahari inilah yang disebut sebagai lingkaran ekliptika (lintasan semu tahunan Matahari akibat gerak edar atau revolusi Bumi). Atau, apabila kita lihat bintang terang yang kita pilih tadi, maka setelah 1 tahun bintang tersebut pada jam yang sama akan kembali ke posisi yang sama seperti yang kita lihat pertama kali.

Kalau dicermati, maka lingkaran ekliptika ini akan melewati 13 kelompok bintang atau rasi bintang dan inilah yang dikenal sebagai Zodiak. Jadi sederhananya, apabila kita lahir dan pada saat itu Matahari berada di dalam rasi bintang Capricorn, maka tanda Zodiak kita adalah Capricorn. Pergeseran ini menunjukkan adanya lintasan semu tahunan Matahari yang ditempuh selama rata-rata 365¼ hari yang dikenal sebagai satu tahun Surya (gerak tahunan Matahari dan terkait juga dengan kalender Masehi yang sehari-hari kita gunakan).

 

Ekuator dan Ekliptika

Kini kita bayangkan, lingkaran ekuator Bumi membentuk bidang ekuator Bumi (sederhananya seperti keping uang logam: tepinya adalah lingkaran ekuator, keping keseluruhannya adalah bidang ekuator).

Hal yang sama pada lingkaran dan bidang ekuator langit dan lingkaran dan bidang ekliptika. Ternyata bidang ekliptika tidak berhimpit dengan bidang ekuator, melainkan perpotongannya membentuk sudut 23,50 (lihat gambar 1).

 

Gerak Harian dan Tahunan Matahari

Pergerakan semu Matahari dalam setahun disebut gerak tahunan Matahari (satu periode di lingkaran ekliptika). Tiap tahun pada sekitar tanggal 21 Maret, Matahari memotong ekuator langit, yaitu saat berada di arah rasi bintang Pisces (pada tanggal tersebut bila kita amati lokasi terbitnya Matahari, itulah yang didefinisikan sebagai titik Timur; dan saat terbenam, itulah titik Barat). Sesudah itu titik terbit Matahari akan bergeser ke utara sampai mencapai titik tempuh paling utara sekitar 22 Juni, yaitu saat berada di rasi bintang Gemini (belahan utara mengalami musim panas, belahan selatan musim dingin). Pada bulan-bulan berikut tampak mendekati lagi ekuator langit sampai memotongnya lagi sekitar 23 September (terbit di titik Timur), yaitu saat searah dengan rasi bintang Libra. Sejak itu Matahari tampak bergeser ke selatan dan mencapai titik perlintasan paling selatan, yaitu saat berada di arah rasi bintang Sagittarius pada kisaran 22 Desember. Berlanjut kembali ke rasi Pisces dan memotong ekuator langit seperti yang semula dialaminya. Pada kisaran 21 Maret dan 23 September, rekan-rekan di semisal kota Pontianak yang dilewati garis khatulistiwa – pada saat Matahari di zenith, maka praktis bayang-bayang tubuhnya jatuh di telapak kaki. Andai ada tiang, dapat dikatakan tidak memiliki bayang-bayang.

 

Foto diambil tanggal 21 Mei 2013 dengan lokasi di ESO’s La Silla Observatory – Atacama Desert di Chile (koordinat: 290 15,67’ LS). Dengan teknik pemotretan berdurasi panjang tampak pergeseran bintang membentuk jejak garis di kubah langit. Gerak semu bintang ini akibat Bumi berotasi. Jejak bintang pun tidak garis lurus, melainkan berbentuk busur. Credit: Diana Juncher, PhD (Niels Bohr Institute, Denmark).

 

Jika kita perhatikan letak Matahari pada ekliptika, dan memperhatikan pula saat-saat terbit dan terbenamnya, maka jelas dari hari ke hari akan terjadi perubahan rentang waktu siang dan malam. Dengan kata lain selalu ada perbedaan panjang siang dan malam. Perbedaan itu makin mencolok ketika Matahari jauh dari ekuator langit. Dengan kata lain, perbedaan semakin besar bagi tempat-tempat yang jauh dari khatulistiwa (tempat dengan lintang yang besar, yaitu ke arah kutub).

Seseorang yang terbiasa tinggal di daerah khatulistiwa tidak begitu merasakan perubahan rentang kala siang dan malam. Tetapi kalau tinggalnya berpindah ke lintang besar, dalam setahun perubahan-perubahan itu terasakan sekali.

Kasus ini dapat kita bayangkan bahwa di sepanjang lintas edarnya terhadap Matahari, Bumi senantiasa melakukan gerak rotasi. Sumbu rotasi ini tidak tegak lurus bidang ekliptika atau bidang edarnya, melainkan membentuk sudut 23,50 dihitung dari sumbu tegak lurus (kalau rebah, besar sudut 900 atau sumbu rotasinya berada di bidang ekliptika/edar). Orientasi atau arah sumbu rotasi ini tidak berubah walau Bumi mengedari Matahari. Walhasil, bagian ekuator senantiasa mengarah ke Matahari dan bagian kutub bergantian menghadap Matahari.

Jika letak tempat tinggal makin ke selatan, maka KLS tampak makin tinggi dan berlaku sebaliknya. Di tempat-tempat yang mempunyai lintang lebih dari 66½0, fenomena ini lebih terasa lagi. Jika Matahari berada di bagian yang tidak pernah tenggelam, maka selama itu akan terjadi siang. Sebaliknya, jika Matahari berada di bagian langit yang tidak pernah muncul di atas ufuk, maka selama itu terjadi malam. Oleh karena itu dikenal adanya waktu “tengah malam” pada siang hari dan waktu “tengah hari” pada malam hari.

Di kutub Bumi, zenith berimpit dengan kutub langit. Di kutub selatan (900 LS), zenith berhimpit dengan KLS. Sebaliknya di kutub utara (900 LU), zenith berhimpit dengan KLU. Pada kedua tempat itu kala siang dan malam sebut secara ekstrim masing-masing selama setengah tahun, berlangsung silih berganti. Jadi, apabila suatu ketika Matahari terbenam, maka daerah itu akan mengalami malam terus menerus hingga 6 bulan berikutnya, baru Matahari terbit.

Bila menelusuri pergerakan bintang yang sejajar lingkaran ekuator, maka di kutub Bumi lingkaran ekuatornya praktis sejajar dengan lingkaran ufuk. Jadi, gerak bintangnya akan tampak berputar mengitari Kutub Langit atau mengitari zenith (baik di utara maupun selatan dan sejajar dengan lingkaran ufuk). Atau, pengamat akan melihat Matahari akan berputar praktis sejajar permukaan Bumi tempatnya berpijak. Inilah mengapa, masyarakat di daerah kutub tidak mengenal titik cardinal Timur dan Barat. Mereka hanya mengenal arah mata angin Utara dan Selatan. Sementara itu untuk yang di sekitar kutub, akan mengalami perbedaan rentang siang dan malam yang sangat mencolok (misal 4 jam siang, 20 jam malam). Selain itu juga menimbulkan adanya perbedaan musim yang berbeda dengan daerah ekuator/khatulistiwa. Dengan kata lain, bahwa akibat pergerakan semu Matahari, akan menyebabkan perbedaan musim secara bergantian antara belahan utara dan selatan.

Pada satu ranah tertentu, betapa kita yang berada di daerah khatulistiwa senantiasa mendapatkan cahaya Matahari sepanjang tahun; serta kesetimbangan antara rentang kala waktu siang dan malam. Sebuah karunia yang besarnya tidak akan terukur.

 

Daftar Pustaka

Darling, D., 2004, The Universal Book of Astronomy, John Wiley & Son, New Jersey

Karttunen, H. (eds), 2007, Fundamental Astronomy – 5th edition, Springer, Berlin

Sawitar, W., 2014, Menjelajahi Jagad Raya, Bahan Ajar Penyuluhan ke Sekolah Tingkat SMP dan SMA, Planetarium dan Observatorium Dinas Pendidikan Provinsi DKI Jakarta.