Dan Dialah yang telah menciptakan malam dan siang, matahari dan bulan. Masing-masing dari keduanya itu beredar di dalam garis edarnya. Al-Qur'an, Surah Al Anbiyaa' Ayat 33
falak adalah salah satu proyek pengamalan dan penyebaran ilmu falak/astronomi. Misi utamanya adalah menyebarkan ilmu falak yang berkaitan erat dengan pengamalan ibadah (shalat, puasa, dll) dalam agama Islam. Isi artikel ini sebagian diambil dari situs astronomi: Ferry's Astronomy Page (FAP), dan sebagian yang lain merupakan pembahasan lebih detail dan lanjut dari materi-materi tertentu dalam FAP yang berkaitan dengan misi falak. FAP mempunyai cakupan (baik materi maupun audience yang dituju) yang luas, membicarakan astronomi secara umum. Sedangkan falak berorientasi khusus pada bagian astronomi yang berkaitan erat dengan pelaksanaan ibadah Islam. Karenanya, audience yang ditujupun khusus muslim. Dengan kata lain, falak adalah bagian dari FAP yang membahas lebih detail bagian-bagian yang berkaitan dengan pelaksanaan ibadah dalam Islam.
1. Bola Langit dan Sistem Koordinat
Jika kita melihat langit, seolah-olah kita melihat bagian dalam dari setengah bola (hemisfer) raksasa yang melingkupi kita. Benda-benda langit terlihat seolah-olah menempel pada bagian dalam bola raksasa, yang kita namakan bola langit. Untuk merujuk posisi objek-objek di bola langit itu, digunakan sistem kordinat. Dalam astronomi, dikenal beberapa sistem koordinat. Perbedaan antar sistem koordinat adalah perbedaan pemilihan titik asal mengukur posisi objek di bola langit, dan pemilihan lingkaran-lingkaran dasar yang mendefinisikan kordinat-koordinat tersebut.
Pada tulisan ini, yang dibahas hanyalah sistem koordinat yang akan digunakan dalam tulisan-tulisan dalam artikel ini. Sistem-sistem koordinat tersebut adalah: sistem koordinat horizon dan sistem koordinat equatorial.
1.1. Bola Langit dan Bola Langit Standar
Bola langit adalah bola dengan radius yang amat besar (dibandingkan dengan radius Bumi), tempat objek-objek langit diproyeksikan. Semua objek-objek langit (Bulan, planet, bintang, galaksi, dll) diproyeksikan pada bola langit, dan perbedaan jarak objek-objek tersebut diabaikan. Bola langit ini berpusatkan pada posisi pengamat di permukaan Bumi. Posisi yang merujuk pada bola langit dinamakan posisi toposentrik.
Bola langit standar adalah bola langit yang pusatnya berimpit dengan pusat Bumi. Posisi benda langit yang diproyeksikan pada bola langit standar ini adalah posisi benda langit yang akan diamati oleh pengamat jika ia berada di pusat Bumi. Posisi yang merujuk pada bola langit standar dinamakan posisi geosentrik.
Gambar 1. Bola langit (kiri) dan bola langit standar (kanan).
Untuk selanjutnya, penggunaan istilah bola langit merujuk pada bola langit standar. Pusat bola langit (yang juga pusat Bumi) selanjutnya akan disimbolkan sebagai C.
Gambar 2. Lingkaran besar adalah lingkaran yang pusatnya berimpit dengan titik pusat bola langit (berwarna hijau). Lingkaran berwarna merah, kuning, dan biru adalah lingkaran besar, sedangkan lingkaran berwarna abu-abu bukan.
Koordinat yang digunakan pada bola langit mirip seperti koordinat yang kita gunakan di permukaan Bumi, lintang dan bujur. Koordinat-koordinat tsb diukur sepanjang busur lingkaran besar, yaitu lingkaran pada bola langit yang pusatnya berimpit dengan pusat bola langit. Dengan kata lain, lingkaran besar adalah lingkaran terbesar yang bisa digambar di bola langit, dimana radius dari lingkaran besar tsb sama dengan radius bola langit (lihat Gambar 2). Lingkaran berwarna kuning, merah, dan biru pada Gambar 2 adalah lingkaran besar, tetapi lingkaran berwarna abu-abu bukan lingkaran besar.
1.2. Pola Dasar Sistem Koordinat Astronomi
Setiap sistem koordinat astronomi memiliki:
1. Lingkaran dasar:
Bujur koordinat diukur sepanjang lingkaran dasar utama, dari titik asal menuju titik potong lingkaran dasar utama dengan lingkaran dasar sekunder. Sedangkan lintang koordinat diukur sepanjang lingkaran dasar sekunder, dari titik potongnya dengan lingkaran dasar utama menuju ke arah objek.
2. Kutub-kutub:
Kutub-kutub adalah titik-titik terjauh dari lingkaran dasar utama. Garis yang menghubungkan titik-titik kutub (dan berarti melewati pusat bola langit) dinamakan sebagai sumbu utama.
3. Titik asal:
Titik asal adalah titik nol pengukuran koordinat. Titik asal memiliki longitude=0 dan latitud=0.
Perbedaan pemilihan ketiga hal di atas itulah yang membedakan satu sistem koordinat dengan sistem koordinat lainnya.
2. Sistem Koordinat Horizon
Lingkaran dasar
Lingkaran dasar utama: horizon pengamat.
Horizon pengamat adalah lingkaran besar hasil perpotongan antara bidang singgung pengamat di permukaan Bumi dengan bola langit. (Bidang abu-abu pada Gambar 3 adalah bidang horizon pengamat.)
Lingkaran dasar sekunder: lingkaran vertikal.
Lingkaran vertikal adalah lingkaran besar yang tegak lurus dengan horizon pengamat dan melalui titik zenith dan nadir, dan melalui objek langit yang dirujuk.
Lingkaran besar yang tegak lurus horizon pengamat dan melalui titik-titik utara dan selatan dinamakan sebagai lingkaran vertikal dasar (principal vertical circle), atau dinamakan juga sebagai meridian pengamat (lingkaran biru pada Gambar 3). Sedangkan Lingkaran besar yang tegak lurus horizon pengamat dan melalui titik-titik barat dan timur dinamakan sebagai lingkaran vetikal utama (prime vertical circle).
Kutub
zenith (Z):
titik tertinggi pada bola langit, tepat berada di atas kepala pengamat.
nadir (N):
titik terendah pada bola langit, tepat berada di bawah kaki pengamat.
Titik asal
Titik asal sistem koordinat horizon: titik Utara
Koordinat
Azimut (Az):
Busur lingkaran pada horizon, dihitung dari titik utara menuju titik timur, ke titik potong horizon dengan lingkaran besar yang melalui benda langit dan titik zenith. Azimut dapat dinyatakan dengan rentang 0º-360º jika dihitung dari titik utara ke arah timur. Azimut dapat juga dapat dinyatakan dengan rentang -180º sampai +180º, dengan: dari titik utara ke arah timur sebagai positif, dan dari titik utara ke arah barat sebagai negatif.
Tinggi/Altitud (Alt):
Busur lingkaran besar yang tegak lurus terhadap horizon dan melalui benda langit, diukur dari titik potong lingkaran besar tersebut dengan horizon, ke arah benda langit.
~ Ke arah zenit (di atas horizon): h > 0º
~ Ke arah nadir (di bawah horizon): h < 0º
Gambar 3. Bola langit dengan sistem koordinat horizon. Garis kuning adalah garis yang menghubungkan titik utara-selatan, dan garis merah menghubungkan timur-barat. Bidang horizontal adalah horizon pengamat, dan lingkaran besar berwarna biru dan tegak lurus terhadap horizon adalah meridian pengamat. Garis abu-abu yang tegak lurus terhadap horizon, menghubungkan zenith (titik tertinggi pada bola langit) dan nadir (titik terendah pada bola langit). [Lihat versi besar]
Benda-benda langit bergerak dari arah timur ke barat. Saat benda langit mencapai titik tertingginya pada bola langit adalah saat ia berada pada meridian pengamat. Saat ketika benda langit mencapai titik tertingginya ini dikatakan benda langit tersebut berkulminasi atas, atau juga dikatakan transit lokal. Kebalikan dari kulminasi atas adalah kulminasi bawah, yaitu saat benda langit mencapai titik terendahnya (berpotongan dengan meridian pengamat yang berada di bawah horizon).
Contoh:
1. Sebuah bintang diamati memiliki altitud 25 derajat dan azimut 60 derajat. Maka posisi bintang tsb pada bola langit:
Gambar 4. Posisi bintang dengan altitud 25 derajat dan azimut 60 derajat. Azimut bintang 60, berarti kita mengukur sudut 60 derajat dari utara ke arah timur sepanjang horizon pengamat. Altitud bintang 25 derajat, berarti kita mengukur sudut 25 derajat dari horizon tegak lurus menuju zenith (sampai ke posisi bintang di bola langit).
2. Sebuah bintang diamati memiliki altitud 25 derajat dan azimut 60 derajat. Maka posisi bintang tsb pada bola langit:
Gambar 5. Posisi bintang dengan altitud -30 derajat dan azimut -115 dejarat. Azimut bintang -115, karena negatif maka kita mengukur sudut 115 derajat dari utara ke arah barat sepanjang horizon pengamat. Altitud bintang -30 derajat, karena altitudnya negatif maka kita mengukur sudut 30 derajat dari horizon tegak lurus menuju nadir (sampai ke posisi bintang di bola langit).
3. Sistem Koordinat Equatorial
Lingkaran dasar
Lingkaran dasar utama: equator langit.
Equator langit ini adalah perluasan dari equator Bumi, atau dengan kata lain, equator langit sebidang dengan equator Bumi. Selanjutnya istilah equator merujuk pada equator langit.
Lingkaran dasar sekunder: lingkaran jam.
Lingkaran jam adalah lingkaran besar yang tegak lurus terhadap equator langit, dan melalui kutub utara langit dan kutub selatan langit, dan melalui objek langit yang dirujuk.
Kutub
Kutub: kutub utara langit (KUL) dan kutub selatan langit (KSL).
KUL dan KSL masing-masing adalah proyeksi dari kutub utara dan kutub selatan Bumi. Yang dimaksud kutub utara dan kutub selatan bumi adalah kutub utara dan kutub selatan benar (yang didefinisikan oleh pergerakan semu langit), bukan kutub-kutub magnetik yang diperoleh dari kompas. Titik-titik KUL, KSL, utara, selatan, Z dan N, kesemuanya terletak pada sebuah lingkaran besar yang dinamakan meridian pengamat [lihat Sistem Koordinat Horizon]. Bola langit berotasi dengan sumbu langit (garis hubung KUL-KSL) sebagai sumbu putarnya. Satu periode putaran bola langit ini adalah 23 jam 56 menit 4 detik. Interval ini mendefinisikan satu hari sideris.
Titik potong equator langit dengan horizon pengamat di bola langit, mendefinisikan titik-titik timur dan barat (lihat Gambar 6). Sedangkan titik-titik utara dan selatan masing-masing didefinisikan oleh proyeksi KUL dan KSL ke horizon pengamat.
Titik asal
Titik asal sistem koordinat equatorial: titik aries (titik gamma, g) atau titik tanjak naik.
Titik aries ini adalah titik potong antara equator langit dengan ekliptika di bola langit, dimana Matahari bergerak dari belahan selatan equator menuju belahan utara equator.
Koordinat
Asensio Rekta (Right Acension, RA, a):
busur lingkaran (besar) pada equator langit, dihitung dari titik aries ke arah timur menuju titik potong equator dengan lingkaran besar yang menghubungkan kutub-kutub langit dengan objek. (Jika dilihat dari KUL, RA dihitung dari titik aries dengan arah berlawanan dengan arah jarum jam.)
RA biasanya dinyatakan dalam satuan waktu (jam-menit-detik), sehingga misalkan busur lingkaran yang dihitung dari titik aries tsb adalah 23°, maka dikatakan: RA = 1h 32m 0s. (Ingat: satu lingkaran penuh 360 derajat = 24 jam.)
Deklinasi (Declination, d):
busur lingkaran besar yang tegak lurus terhadap equator dan melalui benda langit, diukur dari titik potong lingkaran besar tersebut dengan equator, ke arah benda langit.
~ Ke arah kutub utara langit (di utara equator): d > 0º
~ Ke arah kutub selatan langit (di selatan equator): d < 0º
Sudut Jam (Hour Angle, HA):
busur lingkaran (besar) yang dihitung dari meridian pengamat sepanjang equator, menuju ke titik potong equator dengan lingkaran besar yang melalui KUL-objek-KSL. Atau dengan kata lain sudut jam adalah sudut antara meridian pengamat dengan lingkaran jam.
HA dihitung positif dari meridian ke arah barat, dan negatif ke arah timur. HA seperti halnya RA, biasa dinyatakan dalam satuan waktu (jam-menit-detik). (Perhatikan: HAtitik aries = HAobjek + RAobjek)
Untuk menyatakan posisi objek, bisa digunakan pasangan {RA, Dec} atau pasangan {HA, Dec}. Pasangan {HA, Dec} dinamakan juga sebagai sistem koordinat sideris lokal.
Kemiringan bidang equator terhadap horizon menggambarkan letak lintang pengamat di permukaan Bumi. Jika pengamat berada di belahan Bumi selatan, maka KSL berada di atas horizon, begitu juga sebaliknya.
Sudut yang dibentuk oleh KSL-C-Selatan (atau juga KUL-C-Selatan) adalah lintang pengamat. Dengan kata lain, tinggi (altitud) kutub langit yang berada di atas horizon adalah besar lintang pengamat. Jika yang di atas horizon itu KUL, berarti pengamat di belahan Bumi utara, begitu pula sebaliknya. Sudut yang dibentuk oleh equator dan horizon pengamat adalah (90-lintang) derajat.
Gambar 6. Bola langit dengan sistem koordinat equatorial. Bidang berwarna hijau adalah equator langit, yang membentuk sudut (90-lintang) terhadap horizon pengamat Kutub-kutub langit berada di meridian pengamat. [Lihat versi besar]
Contoh:
Sebuah bintang memiliki RA = 1h 20m dan Dec = -15. Maka bola langit bagi pengamat yang berada di lintang 25 LS adalah:
Gambar 7. Bola langit untuk pengamat yang berada di lintang 25 LS, mengamati objek (titik kuning) dengan RA=1h 20m dan Dec=-15. Ilustrasi yang diberika di sini menggambarkan objek saat titik aries (titik merah) berada ~30 derajat di atas horizon sebelah barat. Karena pengamat di belahan Bumi selatan, maka KSL berada di atas horizon, dengan tinggi (altitud) sesuai besar lintang (25 derajat). RA objek 1h20m = 20 derajat, karena itu, dihitung busur pada equator sebesar 20 derajat dari titik aries ke arah timur. Karena lintang objek adalah negatif, maka deklinasi dihitung dari titik ujung pengukuran RA di equator, ke arah KSL sebesar 15 derajat. [Lihat versi besar]
4. Sistem Koordinat Ekliptika
[menyusul]
Lingkaran dasar: ekliptika.
Kutub: kutub utara ekliptika (KUE) dan kutub selatan ekliptika (KSE).
Titik asal: titik aries (titik gamma, g) atau titik tanjak naik. [lihat Sistem Koordinat Equatorial].
5. Koversi Antar Sistem Koordinat
[menyusul]
No comments:
Post a Comment
ini komentar