Alamat Bintang

Anda pernah diminta menunjukkan lokasi suatu tempat? Bagaimana Anda mengusahakan supaya peminta petunjuk paham maksud Anda? Biasanya dalam kasus ini, digunakan rujukan-rujukan seperti urutan persimpangan, urutan bangunan, atau warna bangunan.

Gambar 1. Anda sedang berada di pos satpam gerbang selatan ITB. Seseorang datang pada Anda dan menanyakan lokasi gedung program studi astronomi. Bagaimana cara Anda memberi petunjuk pada penanya tadi? (Wikimapia)^[1]

Anda tentara atau pilot? Pernah hendak memberitahukan arah lokasi musuh pada rekan? Bagaimana Anda mengusahakan agar rekan Anda segera tahu arah posisi musuh? Biasanya dalam kasus ini, arah dinyatakan sebagai jam. Kita mungkin melaporkan, "Musuh, jam 11!" Bisa saja rekan kita tidak segera dapat melihat wujud musuh, namun dia hanya perlu mencari daerah di depan, agak ke kiri. (Jam 12 berarti depan, jam tiga berarti kanan, jam enam berarti belakang, dan jam sembilan berarti kiri.)

Gambar 2. Bagaimana cara Anda memperingatkan rekan tentang arah lokasi musuh? (Tom Clancy's Ghost Recon Advanced Warfighter 2)

Anda suka mengamati benda langit? Tentu mudah untuk menunjukkan posisi Matahari atau Bulan pada teman. Coba amati bintang atau planet! Ajaklah teman yang belum berpengalaman mengenali benda langit untuk melihat bintang atau planet! Bagaimana cara Anda memberitahukan posisi benda langit pada teman Anda?

Gambar 3. Simulasi langit malam Bandung, 6°49'32" LS dan 107°36'58" BT, tanggal 16 Juli 2010 pukul 05:06:12. Temukan bintang γ Ori, bintang terang di tengah, agak ke atas! Simulasi dibuat menggunakan perangkat lunak Stellarium. -- Klik pada gambar untuk memperbesar!

Gambar 4. Masih pada simulasi langit malam Bandung, 6°49'32" LS dan 107°36'58" BT, tanggal 16 Juli 2010 pukul 05:06:12, temukan bintang γ Ori, yang ketinggiannya 20° dan azimutnya 81°! Simulasi dibuat menggunakan perangkat lunak Stellarium. -- Klik pada gambar untuk memperbesar!

Bukan masalah serius jika yang kesulitan mencari bintang teman kita. Tapi bayangkan apa jadinya jika kita hendak melaporkan posisi benda langit pada dosen, rekan penelitian, atau badan astronomi! Tentu kita butuh suatu cara baku untuk menyatakan posisi benda langit. Karena inilah sistem koordinat benda langit dikembangkan.

Gambar 5. Bintang γ Ori pada simulasi langit malam Bandung, 6°49'32" LS dan 107°36'58" BT, tanggal 16 Juli 2010 pukul 05:06:12. Simulasi dibuat menggunakan perangkat lunak Stellarium. -- Klik pada gambar untuk memperbesar!

Vertical against Horizontal

Sistem koordinat benda langit paling sederhana dinamai sistem koordinat alt-azimut.

Di setiap titik pada permukaan Bumi, langit tampak sebagai bola raksasa. Sudut yang dibentuk oleh benda langit, pengamat, dan proyeksi benda langit pada cakrawala disebut sudut ketinggian.

Gambar 6. Ilustrasi sudut ketinggian.

Ada banyak kemungkinan posisi yang sudut ketinggiannya sama. Bisa saja suatu objek yang sudut ketinggiannya tertentu ada di timur, barat, tenggara, atau selatan, bukan? Dengan demikian, sudut ketinggian saja tidak cukup untuk menyatakan posisi suatu benda langit.

Gambar 7. Dua objek yang sudut ketinggiannya sama belum tentu posisinya sama juga.

Ada satu sudut lagi yang bisa dibuat. Sudut yang dibentuk oleh utara, pengamat, dan proyeksi benda pada cakrawala disebut sudut azimut.

Gambar 8. Ilustrasi sudut azimut.

Sudut azimut dapat diukur dari utara ke timur atau dari utara ke barat. Jika keterangan arah pengukuran azimut ini tidak disebutkan, akan ada dua kemungkinan posisi objek yang dimaksud.

Gambar 9. Jika azimut didefinisikan hanya sebagai sudut yang dibentuk oleh utara, pengamat, dan proyeksi benda pada cakrawala, maka ada dua kemungkinan posisi proyeksi benda di cakrawala.

Tidak ada kendala teknis untuk arah manapun yang dipilih. Semata-mata supaya seragam, disepakati bahwa arah yang digunakan selalu utara ke timur.

Gambar 10. Ilustrasi rujukan arah pengukuran sudut azimut.

Angling the Angles

Pengukuran sudut ketinggian dapat diakukan menggunakan klinometer. Klinometer sederhana bisa dibuat dari busur derajat, tali, dan pemberat.

Gambar 11. Ilustrasi klinometer sederhana.

Sekrup logam digunakan sebagai pemberat sehingga tali akan selalu terentang dan mengarah ke bawah. Objek yang diamati dibidik dengan bagian datar busur derajat. (Akan lebih mudah dalam membidik jika dipasangkan pipa kecil pada bagian datar busur derajat.)

Gambar 12. Pengamatan sudut ketinggian objek dengan klinometer.

Busur derajat pasti akan miring jika diarahkan ke objek di atas cakrawala. Besar kemiringan ini dapat dibaca pada skala, berupa selisih antara sudut 90° dan sudut yang ditimpa oleh tali.

Gambar 13. Jika digunakan busur derajat sebagai komponen klinometer, biasanya perlu dilakukan penyesuaian. Sebabnya yaitu yang ditimpa benang bukan sudut ketinggian, melainkan 90° dikurangi/ditambah sudut ketinggian.

Untuk mengukur sudut azimut, dapat digunakan kompas. Proyeksikan objek pengamatan ke cakrawala! Arahkan kompas ke proyeksi objek! Nilai sudut azimut dapat dibaca langsung pada kompas.

Gambar 14. Pengukuran sudut azimut suatu objek dengan kompas.

Jika objek pengamatannya Matahari, ada cara yang aman dan lebih mudah dalam mencatat ketinggian dan azimut. Cara ini memanfaatkan terangnya Matahari dan bayangan benda.

Secara umum di permukaan Bumi, bayangan benda selalu berada di belakang benda, dengan Matahari di depan benda. Matahari, benda, dan bayangannya membentuk garis lurus. Dengan adanya hubungan ini, ketinggian dan azimut Matahari dapat ditentukan dengan hanya sebuah tiang tegak.

Gambar 15. Tiang untuk mengukur ketinggian dan azimut Matahari. Pada gambar, azimut Matahari 135°.

Tiang harus benar-benar tegak. Selain itu di dasar tiang, dipasang skala azimut; azimut 0° harus benar-benar mengarah ke selatan. Jika kedua kondisi ini dipenuhi, maka bayangan tiang akan menimpa nilai azimut Matahari. Dengan asumsi bahwa sinar Matahari tiba di permukaan Bumi sebagai berkas sejajar, perbandingan panjang tiang terhadap panjang bayangan merupakan invers tangen sudut ketinggian.

Gambar 16. Azimut 0° pada skala diarahkan ke selatan.

Azimut 0° pada skala harus mengarah ke selatan, bukan ke utara, karena bayangan tiang selalu menjauhi tiang dan Matahari. Jika azimut 0° pada skala mengarah ke utara, bayangan tiang akan menimpa nilai azimut ditambah 180°.

Tentu ketinggian dan azimut benda langit berubah seiring berubahnya waktu. Karena itu, rekaman ketinggian dan azimut harus disertai rekaman waktu setiap pengukuran.

Cautious Consideration

Hati-hati! Ada sebuah kondisi yang harus dipertimbangkan jika hendak menggunakan kompas untuk menentukan azimut.

Cara kerja kompas memanfaatkan magnet. Jarum magnet kompas akan selalu mengarah ke kutub utara dan kutub selatan magnet. Kalau begitu, tidak ada masalah, bukan? Tidak! Justru itulah masalahnya.

Gerak semu harian benda-benda langit terjadi karena rotasi Bumi. Kutub utara dan selatan langit berhimpit dengan sumbu rotasi Bumi. Sementara itu, sebab keberadaan medan magnet Bumi bukan rotasi, melainkan gerakan logam cair di inti Bumi. Tentu saja inti Bumi ikut berotasi bersama keseluruhan Bumi, namun laju dan variasinya tidak sama dan lebih bervariasi. Akibatnya yaitu tidak selalu samanya kutub utara magnet dengan kutub utara geografi.

Gambar 17. Posisi kutub utara magnet sejak 1931 dan kutub utara geografi. Proyeksi kutub utara geografi pada bola langit merupakan kutub utara langit. Kutub utara langit merupakan salah satu ujung sumbu edar gerak semu harian benda langit. (Off the Beaten Path Maps)^[2]

Conclusive Correction

Yang ditunjukkan pada kompas yaitu utara magnet, bukan utara geografi. Selisih sudut antara arah utara magnet dan utara geografi disebut deklinasi magnetik. Deklinasi magnetik bernilai positif jika arah utara magnet di timur utara geografi; nilainya negatif jika utara magnet di barat utara geografi.

Gambar 18. Deklinasi magnetik bernilai positif jika arah utara magnet di timur utara geografi.

Nilai deklinasi magnetik bervariasi untuk tiap tempat dan waktu. Idealnya, dilakukan pengukuran deklinasi magnetik setiap saat. Namun karena aktivitas semacam ini pasti butuh biaya dan perubahan deklinasi magnetik berlangsung lambat, dapat digunakan peta deklinasi magnetik. Prediksi deklinasi magnetik yang tertera pada peta jenis ini akurat untuk lebih dari lima tahun.

Gambar 19. Peta deklinasi magnetik, akurat untuk setidaknya lima tahun. Garis-Garis pada peta menghubungkan daerah-daerah dengan deklinasi magnetik sama. (National Imaging and Mapping Agency)^[3] -- Klik pada gambar untuk memperbesar!

Jadi jika ternyata deklinasi magnetik di tempat pengamatan tidak nol, maka pengukuran azimut akan keliru sebesar deklinasi magnetik. Supaya bacaannya akurat, kompas harus disetel agar bacaan sudutnya benar-benar menunjukkan azimut akibat rotasi Bumi. Perkiraan deklinasi magnetik lokasi pengamatan dapat diketahui dari program pada situs National Oceanic and Atmosphere Administration (NOAA).

Gambar 20. Untuk mengetahui perkiraan deklinasi magnetik dari NOAA, dibutuhkan informasi koordinat lokasi pengamatan, yang bisa diperoleh dari, misalnya, Wikimapia.

Untuk menyingkirkan faktor deklinasi magnetik dari pengukuran azimut menggunakan tiang, jangan gunakan kompas untuk menentukan arah utara geografi! Gunakan bayangan tiang saja!

Gambar 21. Simulasi bayangan benda pada 25 Juli 2010. Lingkaran digunakan sebagai penanda jarak dari dasar tiang. Jari-jarinya boleh berapapun, tapi sebaiknya lebih kecil dari panjang tiang supaya jam pemeriksaan bayangan tidak terlalu lama sebelum atau sesudah Matahari pada posisi tertingginya. Panjang dan posisi bayangan didasarkan pada model posisi Matahari dari perangkat lunak Stellarium.

Buatlah lingkaran yang berpusat di dasar tiang! Periksa sebelum Matahari di posisi tertingginya dan tandai di mana ujung bayangan tiang tepat menyentuh lingkaran! Periksa juga sesudah Matahari pada posisi tertingginya dan tandai di mana ujung bayangan tiang tepat menyentuh lingkaran! Hubungkan dua tanda ini! Dua ujung garis hubung ini merupakan azimut 90° dan 270°. Selanjutnya, taruhlah tiang dan papan skala azimut di tengah garis hubung! Bayangan tiang benar-benar akan menimpa nilai sudut azimut, tanpa perlu dilakukan koreksi deklinasi magnetik.

Gambar 22. Simulasi bayangan benda pada 25 Juli 2010 dan arah timur dan barat geografi, atau azimut 90° dan 270°, yang ditentukan melalui pengukuran panjang bayangan tiang. Penentuan timur-barat lokal geografi dengan cara ini gagal hanya di kutub. (Di kutub memang tidak ada timur-barat.) Panjang dan posisi bayangan didasarkan pada model posisi Matahari dari perangkat lunak Stellarium.

Bayangan paling pendek terjadi saat Matahari berada di titik tertinggi. Sudut ketinggian yang sama tentu menghasilkan bayangan dengan panjang sama. Padahal, sudut ketinggian yang sama menunjukkan posisi yang simetris terhadap garis hubung utara-selatan geografi. Timur-barat lokal geografi pasti simetris juga terhadap garis hubung utara-selatan. Jadi, garis hubung ujung dua bayangan yang panjangnya sama dari suatu benda pasti sejajar dengan timur-barat lokal geografi.

Rujukan dan Sumber Bahan

^[1]http://wikimapia.org/#lat=-6.8900965&lon=107.6102579&z=18&l=0&m=b
^[2]http://www.otbpmaps.com/page.php?p=47
^[3]http://en.wikipedia.org/wiki/File:Mv-world.jpg