Matahari saat terbenam (sunset) (Sumber: mexitographer)
Sebagian besar dari kita pasti pernah mengalami situasi ketika keluar dari rumah dan mendapati langit malam sangat cerah dengan Bulan yang bersinar dengan cantiknya. Seketika, kita reflek mencoba mengabadikan pemandangan indah ini melalui kamera ponsel. Namun, seringkali hasilnya tidak sesuai dengan apa yang terlihat melalui mata kita, seperti Bulan jadi terlihat lebih kecil, buram, dan tidak secantik aslinya. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, kita mungkin perlu mengatur beberapa fitur agar pengambilan foto dapat terlihat jelas dan cahaya yang masuk sesuai dengan proporsinya. Kemudian, kita perlu mencari tempat dengan penerangan yang minim agar kamera ponsel dapat fokus menangkap cahaya Bulan. Dan terakhir, kita butuh tripod untuk menjaga kamera tetap stabil saat pemotretan untuk menghindari hasil foto yang blur. Penyesuaian-penyesuaian yang perlu kita lakukan terhadap banyak hal yang memengaruhi hasil foto Bulan ini punya istilah tersendiri dalam dunia pengamatan, yaitu koreksi.
Sama seperti banyak hal yang memengaruhi hasil foto Bulan kita, pengamatan langit dalam astronomi juga dipengaruhi oleh banyak hal yang kompleks, seperti Bumi yang tidak diam, kerapatan atmosfer, hingga perbedaan ketinggian saat pengamatan. Hal inilah yang membuat objek langit yang kita lihat tidak seperti kelihatannya sehingga para pengamat perlu mengoreksi hasil penelitian mereka agar memperoleh data pengamatan seobjektif mungkin (artinya sebenar mungkin dengan kondisi aslinya). Salah satu contohnya ialah koreksi ketika mengukur posisi Matahari saat terbenam (sunset). Sekarang, mari kita mulai misi menyelisik fakta di balik sunset, LET’S GO!~
Mekanisme Refraksi Atmosfer
Posisi Matahari yang kita lihat tepat terbenam di horizon bukanlah posisi aktualnya, melainkan posisi tampak. Lalu, di mana posisi Matahari yang sebenarnya? Matahari yang sebenarnya sudah lebih dulu berada di bawah horizon saat kita melihatnya tepat tenggelam di horizon. Hal ini dikarenakan efek atmosfer yang disebut dengan refraksi. Refraksi adalah pembelokan arah rambat cahaya yang melalui medium dengan indeks refraksi berbeda sehingga menyebabkan posisi benda langit seolah-olah terangkat lebih tinggi dari posisi sebenarnya. Sederhananya, ketika seberkas cahaya datang dari medium dengan kerapatan udara rendah ke medium dengan kerapatan udara yang lebih tinggi, cahaya tersebut akan mengalami pembelokan arah rambat yang besarnya disebut dengan indeks refraksi. Semakin rapat medium yang dilalui cahaya, indeks refraksinya akan semakin besar dan cahayanya akan semakin terbelokkan. Dalam kasus kita, atmosfer Bumi memiliki beberapa lapisan dengan kerapatan udara yang bernilai semakin tinggi seiring dengan berkurangnya ketinggian. Cahaya akan mengalami efek refraksi berurutan yang membuatnya terbelokkan seiring perjalanannya melalui lapisan atmosfer paling luar hingga sampai ke mata kita. Hal inilah yang menyebabkan posisi benda langit seperti Matahari terlihat lebih tinggi daripada posisi sebenarnya, seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
”Hah posisi tampak posisi sebenarnya?? M-maksudnya, jadi Matahari sebenarnya ada dua begitu?”
”BUKANNN, Matahari tetap ada satu, sedangkan yang kita lihat pas sunset itu cuma cahayanya doang dari Matahari yang udah di bawah horizon”
Ilustrasi efek refraksi pada bintang (Sumber: www.aplustopper.com)
Ilustrasi pembelokan cahaya karena efek refraksi pada atmosfer (Sumber: SMART, 1949)
Efek Refraksi pada Sunset
Nah, sekarang kita telah mengetahui bahwa efek refraksi menyebabkan posisi benda langit seolah-olah terangkat dari posisi sebenarnya. Lalu, pertanyaan selanjutnya ialah berapa selisih jarak posisi sebenarnya dengan posisi tampaknya? Jawabannya, tergantung. Kondisi lapangan seperti tekanan, suhu, ketinggian pengamat, hingga ketinggian benda langit dari horizon saat terjadinya pengamatan dapat membuat nilai refraksi yang dihasilkan berbeda-beda, termasuk ketika posisi benda langit yang teramati berada di horizon seperti Matahari saat sunset. Perlu diketahui bahwa efek refraksi akan semakin besar seiring dengan semakin kecilnya sudut yang dibentuk objek langit dari horizon. Oleh karena itu, dalam kasus kita (sunset), Matahari akan mendapatkan efek refraksi yang terbesar karena berada di horizon saat sunset maupun sunrise.
Pada tekanan dan atmosfer standar, Matahari yang terbenam di horizon mengalami efek refraksi sebesar 34’ (dibaca 34 menit busur; 60' = 1o), artinya posisi Matahari yang teramati saat sunset berada di horizon adalah posisi yang telah terangkat 34’ dari posisi sebenarnya di bawah horizon. Sederhananya, jika sudut yang dibentuk dari langit di atas kepala kita sampai horizon adalah 90o, maka sudut posisi Matahari yang sebenarnya saat sunset adalah 90o+34' (posisi Matahari yang sebenarnya sudah di bawah horizon sekitar 2 menit yang lalu). Hal yang sama juga berlaku pada sunrise atau saat Matahari tepat terbit di horizon timur, yaitu Matahari akan teramati lebih cepat karena efek refraksi yang membuat Matahari seolah-olah sudah terlihat di horizon timur sebesar 34’ dari posisi sebenarnya di bawah horizon. Hal ini kemudian menyebabkan siang dan malam tidak tepat 12 jam dalam sehari sepanjang waktu, karena sunrise akan terlihat terbit lebih awal dan sunset akan terlihat terbenam lebih lama. Dengan kata lain, waktu Matahari berada di atas horizon atau waktu siang akan lebih lama daripada waktu malam.
“when you see the Sun just touching the horizon, it has already set.”
Ilustrasi posisi tampak dan posisi sebenarnya Matahari saat sunset (Sumber: commons.wikimedia.org)
Tidak hanya sampai di situ, efek refraksi juga membuat Matahari tampak memepat saat berada di horizon. Hal ini dikarenakan perbedaan besarnya efek refraksi pada bagian bawah dan bagian atas piringan Matahari. Efek refraksi pada bagian bawah piringan Matahari akan lebih besar dibandingkan dengan piringan bagian atasnya karena piringan bawah Matahari lebih dekat dengan horizon (sudutnya terhadap permukaan bumi lebih kecil). Oleh karena itu, bentuk Matahari saat di horizon akan terlihat lebih pepat/lonjong di bagian bawahnya dibandingkan piringan bagian atasnya.
Ilustrasi pemepatan Matahari saat sunset (Sumber: britastro.org)
Akhirnya, kita telah tiba di penghujung, kita telah memahami bahwa ternyata ada banyak faktor koreksi saat melakukan pengamatan langit. Salah satu yang telah kita ketahui adalah bahwa ternyata efek refraksi di atmosfer membuat posisi benda langit terangkat dari posisi sebenarnya, termasuk sunset menawan yang selama ini kita lihat di horizon pada kenyataannya sudah berada di bawah horizon beberapa menit yang lalu. Bukan cuma itu, efek yang sama pun ternyata membuat bentuk Matahari dari yang kelihatan bulat jadi kelihatan memepat. Dengan mengetahui efek refraksi ini, para astronom tahu bahwa mereka harusnya tidak mengamati benda langit ketika posisinya sudah dekat dengan horizon, karena efek refraksi yang dialami benda langit tersebut akan semakin besar sehingga akan sulit untuk mendapatkan data pengamatan yang objektif.
Penulis: Gita Nur Ajizah (10323017)
Penyunting: M. Khawariz Andaristiyan (10321005) dan Lintang Arian Semesta (10322059)
Referensi:
Astronomical refraction. (n.d.). https://aty.sdsu.edu/explain/atmos_refr/astr_refr.html.
Cambridge: at the Univ. Press; New York: Macmillan, 1945. Pp. xii + 430.- $4.75. Science, 103(2665), 122. https://doi.org/10.1126/science.103.2665.122.
ThemeGrill. (n.d.). Atmospheric Refraction – British Astronomical Association. https://britastro.org/2019/atmospheric-refraction.
Trumpler, R. J. (1946). Text-Book on Spherical Astronomy. (4th ed.) W. M. Smart.
What is refraction of light? (n.d.). https://www.timeanddate.com/astronomy/refraction.html.