Home » » Cara Membaca Waktu dengan Bayang-bayang

Cara Membaca Waktu dengan Bayang-bayang

Dipublikasikan oleh Maman Soleman

Warta IPTEK - Alam punya keteraturan yang mengagumkan. Jika saja kita bisa membacanya dengan tepat, kita bisa "melihat jam" hanya dengan melirik bayangan.


Gerak semu Matahari sepanjang ekliptika, yaitu bidang edar Bumi mengitari Matahari, ke arah utara sampai di summer solstice pada 21 Juni menandai dimulainya musim panas di belahan utara (siang lebih panjang daripada malam) dan sebaliknya, musim dingin di belahan selatan (malam lebih panjang daripada siang). Setelah melewati titik paling utara ini, Matahari akan kembali bergerak menuju selatan mendekati khatulistiwa.

Bersamaan dengan perlintasan Matahari di khatulistiwa, di titik autumnal equinox (23 September), dimulailah musim gugur di belahan utara Bumi dan berjalannya musim semi di belahan selatan. Sementara itu, Matahari masih akan meneruskan perjalanannya sampai di titik paling selatan di langit, di winter solstice, yang dicapainya pada sekitar tanggal 21 Desember setiap tahunnya. Tibanya kepala keluarga Tata Surya ini di winter solstice menjadi penanda dimulainya musim dingin di belahan utara dan musim panas di belahan selatan.



Winter solstice ini merupakan titik balik yang akan mengantarkan Matahari melanjutkan perjalanannya kembali ke arah utara sampai melintas di vernal equinox (21 Maret). Demikian seterusnya, Matahari tak bosan-bosannya terlihat bergerak bolak-balik dari utara ke selatan dan kembali lagi ke utara.

Jam Matahari
Sejak dapat menalar fenomena langit, maka sejak itulah manusia memanfaatkannya sebagai sarana penunjuk waktu dan atau penanggalan. Gunanya antara lain untuk menentukan pesta, upacara keagamaan, penentuan waktu tabur benih, maupun saat panen.

Masyarakat Kindji-Dayak yang berlokasi di 2,5 derajat Lintang Utara (LU) telah memanfaatkan panjang bayang-bayang sebuah tongkat vertikal pada tengah hari sebagai penanda waktu. Bulan pertama dalam kalender mereka dimulai saat panjang bayang-bayang sama dengan nol, artinya pada saat kulminasi (puncak/titik tertinggi) posisi Matahari persis berada di lintang geografis tongkat berada, yaitu 2,5 derajat LU. Bulan kedua dan ketiga dimulai masing-masing pada saat panjang bayang-bayang tongkat sama dengan setengah kali dan dua pertiga kali panjang lengan atas.

Jam Matahari (sundial) muncul untuk pertama kali di tanah Mesir, sekitar 1500 tahun Sebelum Masehi. Sundial adalah suatu instrumen penunjuk waktu dengan memanfaatkan bayang-bayang benda. Alat pembentuk bayang-bayang tersebut dapat berupa sebuah batang ataupun bidang. Bayang-bayang batang atau bidang tersebutlah yang kemudian diproyeksikan ke suatu permukaan yang telah diberi tanda berupa garis-garis dan kurva untuk membaca waktu. Permukaan tempat diproyeksikannya bayang-bayang tersebut bisa merupakan permukaan yang datar ataupun melengkung. Hanya saja jam Matahari dengan bidang proyeksi yang melengkung agak jarang, mengingat pembuatannya yang memang lebih sukar dibandingkan dengan bila menggunakan bidang yang datar.

Meskipun telah lama dikenal, baru pada sekitar 520-510 tahun SM Anaximander memperkenalkan instrumen ini ke tanah Yunani, setelah sebelumnya digunakan di Mesopotamia dan Cina. Perlu waktu yang lama sebelum instrumen penanda waktu ini tiba di Romawi. Di Yunani dan Romawi kala itu, instrumen yang bentuk mininya memiliki garis tengah hanya tiga sentimeter ini telah menjadi simbol status seseorang. Donatur pembangunan jam Matahari untuk kepentingan publik berhak untuk menempatkan namanya pada instrumen ini.

Hal-hal apa saja yang harus dipersiapkan dalam mendesain sebuah jam Matahari? Hal paling mendasar yang harus dipahami adalah jam Matahari dibuat untuk suatu lintang geografis tertentu. Posisi lintang geografis akan menentukan ketinggian kutub langit dari cakrawala dari suatu lokasi. Posisi lintang geografis ini juga yang membedakan ketinggian Matahari di angkasa saat berada di meridian, yakni sebuah lingkaran khayal yang menghubungkan kutub utara dan selatan langit dan lewat di atas kepala kita. Ketinggian Matahari yang berbeda akan menghasilkan panjang bayang-bayang yang berbeda pula. Semakin rendah Matahari, semakin panjang bayang-bayang yang dihasilkan, yang berarti pula semakin pendek selang waktu Matahari berada di atas cakrawala untuk menyinari batang atau bidang pembentuk bayang-bayang. Tidak seorang pun pada masa lalu yang menyadari hal ini. Akibatnya, jam Matahari yang dibawa ke Roma (41 derajat 54 menit busur LU) dari Catania di Pulau Sisilia (37 derajat 30 menit busur LU) sekitar 263 tahun SM telah menunjukkan waktu yang salah bagi orang-orang Romawi. Tidak tanggung-tanggung, kesalahan pembacaan waktu tersebut terjadi selama seratus tahun lamanya!

Selain lintang geografis, perlu juga mengetahui bujur geografis sebagai pengoreksi terhadap penunjukan waktu jam Matahari. Setelah memperoleh lintang dan bujur geografis untuk lokasi penempatan jam Matahari, informasi lain yang harus diketahui adalah orientasi bidang bertanda, yaitu ke arah mana bidang yang menjadi tempat proyeksi bayang-bayang ini menghadap. Apakah ke arah utara, timur, selatan, barat, ataukah ke arah lainnya? Titik utara-selatan yang dimaksud di sini adalah titik utara-selatan sumbu rotasi Bumi, alih-alih titik utara-selatan sumbu magnet seperti yang ditunjukkan oleh kompas. Sumbu rotasi Bumi tidak tepat berhimpit dengan sumbu magnetnya. Simpangan antara kedua sumbu ini disebut deklinasi magnetik.

Orientasi titik utara-selatan sumbu rotasi Bumi dapat diketahui dengan bantuan sebuah tongkat tegak yang yang terpancang di atas sebuah bidang mendatar yang disinari Matahari, cukup beberapa jam sebelum dan sesudah benda langit ini mencapai meridian. Caranya dengan menandai letak bayang-bayang ujung atas tongkat tersebut setiap selang waktu tertentu, misalnya setiap 10 menit. Setelah mendapatkan sejumlah titik, buatlah sebuah garis lurus yang mengbungkan dua buah titik; satu titik sebelum Matahari mencapai meridian dan satu titik lainnya setelah Matahari mencapai meridian. Satu hal yang harus diingat, titik-titik yang dihubungkan tersebut haruslah dua buah titik yang berpasangan. Artinya, sebuah titik yang diperoleh pada saat satu jam sebelum Matahari mencapai mdri-dian akan dihubungkan dengan titik pada saat satu jam setelah Matahari melewati meridian. Garis lurus yang terbentuk adalah arah timur-barat sejati. Garis yang tegak lurus terhadap garis ini tidak lain menunjukkan arah utara-selatan sumbu rotasi Bumi.

Perbedaan Waktu
Dalam periode 50-41 tahun SM, arsitek Romawi, Vitruvius, turut pula menyertakan informasi tentang sundial dalam karyanya di bidang rekayasa dan arsitektur, DeArchmi dura. Sang arsitek menggunakan istilah analemma untuk suatu bentuk proyeksi ortografis. Analemma adalah figur berbentuk angka "delapan" yang dibentuk oleh proyeksi posisi Matahari ke bidang langit (bidang yang tegak lurus arah pandang kita) bila kita mengamati Matahari pada waktu yang sama setiap harinya sepanjang tahun. Analemma lazim digambarkan di permukaan bidang bertanda pada sundial.


Berbeda dengan arloji yang sudah sangat memasyarakat, sundial memberikan informasi waktu yang berbeda dengan yang diberikan oleh alat penunjuk waktu mekanik tersebut. Waktu Matahari sejati (True Solar Time/TST) yang ditunjukkan oleh sundial merupakan desripsi dari gerak semu Matahari di bola langit. Kejadian yang sesung-guhnya adalah Bumi mengitari Matahari. Akibat orbit yang berbentuk elips, laju gerak Bumi dalam mengorbit Matahari tidak selalu sama. Di titik terdekatnya dengan Matahari (perihelion), Bumi bergerak lebih cepat dibandingkan dengan pada saat berada di titik terjauh dari Matahari (aphelion). Variasi laju orbit Bumi ini membuat laju gerak semu Matahari di sepanjang ekliptika pun berubah-ubah.

Sementara, arloji yang kita gunakan berguna dalam menunjukkan waktu Matahari rata-rata (Mean Solar Time/MST), suatu Matahari fiktif atau khayal yang bergerak seragam di sepanjang khatulistiwa langit. Faktanya, Matahari tidak selalu berada di khatulistiwa langit akibat kemiringan sumbu rotasi Bumi dan lajunya pun berubah-ubah bergantung posisi.

Selisih waktu yang ditunjukkan arloji dan sundial untuk hari-hari tertentu sepanjang tahun bisa mencapai 16 menit. Untuk menghubungkan MST dan TST digunakan suatu persamaan yang disebut sebagai Persamaan Waktu (Equation of Time), yaitu: MST = TST + D. Harga D diperoleh dari grafik analemma atau melalui tabel. Mean Solar Time, yaitu waktu yang ditunjukkan oleh arloji kita, menggunakan konsep waktu daerah. Di Indonesia dikenal tiga daerah waktu, yaitu WlB, WITa, dan WIT. Informasi berupa waktu setempat, baik untuk keperluan ibadah maupun dalam pengamatan fenomena-fenomena langit oleh para astronom dapat diperoleh dengan menyertakan faktor koreksi bujur geografis terhadap MST yang telah didapat sebelumnya. Koreksi ini ditambahkan bila lokasi sundial di sebelah timur Kota Greenwich atau dikurangkan pada MST bila sundial berlokasi di sebelah barat bujur standar tersebut.

Berikut ini adalah ilustrasinya. Misalkan di lintang 6 derajat 10 menit busur Lintang Selatan dan dan bujur geografis 106 derajat 50 menit busur Bujur Timur, pada 1 Februari 2004 bayang-bayang pada sundial menunjukkan pukul 12 (TST). Harga D untuk tanggal di atas adalah 13 menit 32 detik. Waktu MST yang bersesuaian dengan TST tersebut 12.00.00 + 00.13.32, yaitu sama dengan 12.13.32, yang tidak lain adalah waktu yang ditunjukkan arloji kita. Artinya, waktu sundial lebih lambat daripada waktu yang ditunjukkan oleh arloji. Untuk memperoleh waktu setempat, kita harus menambahkan koreksi bujur geografis yang bemilai 7 menit 16 detik terhadap nilai MST yang telah diperoleh sebab bujur geografis kota di atas berada di sebelah timur bujur Kota Greenwich. Hasilnya adalah pukul 12.20.32 waktu setempat.

Selain pembacaan waktu berupa jam dari bayang-bayang yang dihasilkan Matahari, dengan sundial kita dapat pula mengetahui bulan (month) yang sedahg berjalan dengan melihat bayang-bayang yang jatuh di bidang bertanda menyentuh garis-garis deklinasi yang mana. Selanjutnya, untuk kepentingan praktis, koreksi yang diperlukan dapat diintegrasikan ke dalam desain  sundial sehingga kita dapat langsung memperoleh informasi waktu setempat yang kita inginkan dari penunjukan bayang-bayang instrumen antik ini. [Referensi: Judhistira Aria Utama, S.Si, Alumni Departemen Astronomi ITB Himpunan Astronom Amatir Bandung (HAAB)]


0 komentar:

Post a Comment

Berilah komentar yang sopan dan konstruktif. Diharap jangan melakukan spam dan menaruh link aktif! Terima kasih.

Internet

Tokoh

Teknologi

Komputer

Berita

Ilmu Pengetahuan

Elektronika

Gadget

Tips dan Trik