Gerak dan Posisi Benda Langit

Tidak hanya para astronom yang menggunakan penentuan waktu atau kronologi

kehidupan umat manusia, tetapi penentuan waktu ini telah digunakan pula pada navigasi

kapal laut, caravan unta di padang pasir, penerbangan pesawat udara, dsb. Semua penentuan

waktu ditentukan dengan mengacu pada posisi bintang-bintang di langit. Penentuan arah

dengan navigasi langit, menggunakan dua sistim koordinat. Salah satunya adalah sistim

koordinat yang menentukan posisi bintang-bintang di langit dan yang lainnya adalah sistim

koordinat bumi (geografi), sistim lintang dan bujur, yang menentukan posisi tempat di bumi.

Bila bumi tidak berotasi dan berevolusi, navigasi langit akan mudah dan tidak rumit.

Untuk daerah langit tertentu akan selalu terletak di daerah yang sama dilihat dari permukaan

bumi, sehingga dengan pengenalan daerah langit, kita dapat menentukan posisi kita di bumi.

Tetapi bumi berotasi dan berevolusi, sehingga daerah-daerah langit yang berlainan melintasi

daerah tertentu di bumi pada waktu yang berbeda. Kenyataan ini memerlukan penentuan

waktu yang menghubungkan sistim koordinat langit dan koordinat bumi. Kebutuhan ini

sangatlah dirasakan oleh kapal laut dalam pelayarannya, apalagi sebelum adanya komunikasi

radio. Kesalahan dalam navigasi dapat mengakibatkan kecelakaan, seperti kecelakaan di

dekat kepulauan Scilly (1707) yang membawa korban 2000 orang penumpangnya.

Didorong oleh tragedi tersebut, Sir Issac Newton bersama parlemen Inggris lainnya,

menyediakan hadia 30000 pound untuk orang yang dapat menentukan lintang di laut melalui

metoda penentuan waktu yang akurat. John Harrisonmengajukan pemecahan masalah ini

dengan membuat jam yang sangat akurat. Demikian pula Astronomer German, Tobias Mayer,

dia menyusun table posisi bulan untuk bermacam-macam waktu. Table ini didasarkan pada

analisa gravitasi gerakan bulan, yang sebelumnya telah disusun oleh Leonhard Euler, seorang

ahli matematika.

Setelah beberapa tahun memalui pengujian, metoda Harrison menunjukkan lebih

akurat tetapi metoda Mayer lebih praktis. Sehingga, metoda Mayer ini banyak digunakan oleh

para kapten kapal. Pada tahun 1765 diberikan penghargaan kepada Harrison dan Mayer,

penghargaan kepada Mayer diberikan setelah ia meninggal. Harrison mengklaim

penghargaan tersebut, dan tahun 1773 dengan campur tangan raja George III, ia memperoleh

hadiah tersebut.

Waktu, navigasi, sistim koordinat, kesemuanya merupakan konsep yang telah

diformalisasikan menjadi kerangka kerja astronomi. Komsep-konsep ini membawa aspek-

aspek dasar astronomi, bentuk bumi dan gerak relatifnya terhadap sistim koordinat dimana

bintang-bintang berada. Konsep lama ini, bola langit dengan bumi pada pusatnya, sangat

berguna untuk menentukan lokasi bintang, planet, matahari, dan bulan didasarkan pada

konsep ini. Sistim koordinat ini dalam perputarannya menuntun kita dalam mendefinisikan

dan menentukan waktu.

Untuk menyatakan posisi suatu benda langit, digunakan sistim koordinat langit yang

merupakan sistim koordinat bola tanpa memperhitungkan jarak dari pusat bola. Setiap benda

langit dianggap terproyeksi pada bidang bola, ukuran bumi diabaikan terhadap ukuran bola

langit, dan pengamat dianggap berada di pusat bola langit. Ada beberapa macam sistim

koordinat langit yang masing-masing mempunyai tujuan sendiri. Semua sistim koordinat

langit mempunyai dua titik kutub, menggunakan lintang dan bujur (seperti lintang dan bujur

geografis) sebagai penentu posisi benda langit. Lingkaran-lingkaran bujur semuanya

merupakan lingkaran besar. Lingkaran lintang merupakan lingkaran kecil, kecuali satu

lingkaran yang membagi bola langit menjadi dua bagian sama besar. Lingkaran lintang

semakin kecil jika mendekat ke kutub bola lagit. Perbedaan diantara semua sistim koordinat

langit adalah titik acuan yang digunakannya.

1.      Gerak Semu Harian Matahari

Penyebab terjadinya Gerak Semu Harian Matahari ialah adanya 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 bumi.

Letak matahari yang seolah-olah berubah ini menyebabkan panas sinar matahari yang

kita rasakan pada pagi, siang, dan sore berbeda-beda. Hal ini bukan karena jumlah sinar

matahari yang sampai ke bumi berubah-ubah, tetapi karena arah sinar itu berubah-ubah

sehingga luas permukaan yang terkena sinar berbeda-beda pula. Pada pagi dan sore hari sinar

matahari datangnya miring sehingga daerah yang terkena sinar matahari cukup luas.

Adanya rotasi bumi menyebabkan adanya perbedaan waktu di bumi. Perbedaan waktu

antara satu tempat dengan tempat lain berdasarkan garis bujur tempat tersebut. Sekali rotasi

bumi atau dalam 24 jam, setiap tempat di permukaan bumi telah berputar sebesar 360° bujur.

Dengan demikian, setiap 15° bujur ditempuh dalam jangka waktu 1 jam. Setiap garis bujur

yang jaraknya 15° atau kelipatannya disebut bujur standar. Waktu bujur standar disebut

waktu lokal. Oleh karena itu, di permukaan bumi terdapat 24 waktu lokal.

2.      Gerak Semu Tahunan Matahari

Penyebab terjadinya Gerak Semu Tahunan Matahari adalah adanya 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 bumi, 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