Mengenal Gerakan Matahari

Keadaan terang atau gelap di Bumi tergantung kepada posisi Matahari. Kita akan menyebut fajar saat cahaya matahari masih malu-malu menerangi Bumi kita. Demikian juga sebutan siang hari untuk keadaan saat Matahari bersinar terang di langit. Di malam hari saat gelap gulita, Matahari tentunya sudah tidak tempak di langit. Keteraturan muncul dan menghilangnya Matahari ini menjadi acuan manusia untuk menentukan hitungan waktu dalam satu hari.

Dilihat dari Bumi, sepanjang tahun Matahari di langit seolah-olah bergerak sejauh 23.5° ke Utara dan 23.5° ke Selatan dari garis ekuator. Pergerakan ini terjadi karena sumbu rotasi Bumi memiliki kemiringan 23.5°.

Garis edar Matahari semu ini disebut garis ekliptika. Cara mudah untuk melihat pergerakan ini, perhatikan bahwa tempat terbit dan tenggelam Matahari bergeser dari waktu ke waktu. Tanam sebatang tongkat di tanah, perhatikan arah bayangan pada pagi hari di bulan Juni dan Desember. Pada bulan Juni, tampak arah bayangan condong ke Selatan, artinya Matahari sedang berada di Utara. Sedangkan pada bulan Desember, arah bayangan miring ke arah Selatan, yang berarti Matahari sedang berada di titik Selatan.

Di langit, posisi benda-benda langit seperti bintang dan planet digambarkan dengan koordinat langit yang terdiri dari deklinasi dan asensiorekta. Deklinasi dihitung dari ekuator, dalam koordinat Bumi sejajar dengan lintang. Satuan deklinasi adalah derajat. K arah Selatan, deklinasi memiliki tanda negatif, ke arah Utara tanda deklinasi positif. Sedangkan asensiorekta bersesuaian dengan bujur langit, dihitung dari sebuah titik acuan yang dinamakan Titik Aries, yang menjadi perpotongan garis ekuator dan ekliptika. Biasanya asensiorekta memakai satuan jam.

Gambar 1. Koordinat langit dan titik-titik equinox.

Kemiringan sumbu rotasi Bumi menyebabkan terjadinya perbedaan musim di Bumi. Saat Matahari berada di utara, maka Bumi Bagian Utara mengalami musim panas. Puncak musim panas di Bumi Bagian Utara terjadi pada bulan Juni. Matahari berada di titik paling Utara pada tanggal 21 Juni. Pada saat itu Matahari memiliki sudut deklinasi maksimum +23.5° atau juga disebut ‘summer solstice’. Kemudian Matahari akan bergerak ke Selatan dan berada di garis ekuator pada tanggal 21 Maret. Sudut deklinasi Matahari 0°, saat itu Matahari berada di titik musim gugur atau vernal equinox. Pada tanggal 21 Desember Matahari berada di titik musim dingin atau winter solstice, sudut deklinasi -23.5° , artinya Matahari berada di titik paling Selatan. Selanjutnya Matahari akan kembali bergerak ke utara dan mencapai ekuator pada tanggal 21 September yang disebut titik musim semi atau autumn equinox.

Penamaan titik-titik istimewa itu disesuaikan dengan musim di Bumi Bagian Utara. Musim yang berlangsung di Bumi Bagian Selatan merupakan kebalikan dari musim di Bumi Bagian Utara. Contohnya pada bulan Desember di Australia sedang terjadi musim panas, sementara di Kanada musim dingin. Pada musim panas, siang di sebuah tempat akan lebih panjang daripada malam. Contohnya di Eropa Utara, panjang siang bisa lebih dari 15 jam, sedangkan malam cuma 9 jam. Di Denmark, pada musim panas Matahari masih tampak terang padahal sudah jam 9 malam. Semakin tinggi lintang sebuah tempat, baik di Utara mau pun di Selatan, maka perbedaan waktu siang dan malam di setiap musim akan terasa. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 2.

Gambar 2. Garis edar Matahari pada musim panas dan musim dingin. Garis putus-putus adalah garis edar Matahari di atas horizon pengamat.

Bagi orang yang tinggal di daerah ekuator, perbedaaan tidak terlalu terasa. Perbedaan panjang siang dan malam tidak akan mencapai lebih dari setengah jam. Pulau Jawa berada di belahan Bumi Bagian Selatan tapi tidak terlalu jauh dari ekuator, yaitu sekitar 6 – 8° LS. Panjang siang maksimum akan dialami saat Matahari bergerak dari ekuator ke Selatan, selama kurang lebih sebulan setelah tanggal 21 September. Kemudian setelah dari titik paling Selatan pada bulan Desember, Matahari akan kembali ke ekuator pada tanggal 21 Maret. Panjang siang maksimum kembali terjadi selama kurang lebih sebulan sebelum titik musim gugur. Saat panjang siang maksimum ini, berarti Matahari terbit lebih cepat dan tenggelam lebih lama dari waktu rata-rata. Akibatnya pada jam 5 pagi sudah terang dan pada jam 6 sore masih terang juga. Periode panjang siang maksimum terjadi antara bulan Oktober dan Februari.

Dengan demikian saat Matahari berada di utara, yaitu sebelum dan sesudah bulan Juni, panjang siang lebih pendek daripada malam. Akibatnya, jam 5.30 baru terang dan jam 6 sore pun sudah agak gelap. Sedangkan pada tanggal di mana Matahari tepat berada di ekuator, yaitu tanggal 21 Maret dan 21 September, panjang siang dan malam di semua tampat akan sama, yaitu 12 jam.

Gambar 3. Pada bulan Juni, Bumi bagian Utara mendapat cahaya Matahari lebih banyak. Pada bulan Desember Bumi bagian Selatan mendapat cahaya Matahari lebih banyak.