Gimana Caranya Mengukur Jarak Matahari dari Bumi?


106
106 points
Gimana Caranya Mengukur Jarak Matahari dari Bumi?

Artikel ini membahas cara mengukur jarak antara Matahari dan Bumi, dan benda langit lainnya tanpa harus meninggalkan Bumi.

Hallo teman-teman! Sampai jumpa lagi dengan Steve dan Wisnu. Kali ini kami berdua ingin berbicara tentang cara mengukur benda langit. Sebelum kita mulai, Anda belum pernah bertanya-tanya tentang seberapa jauh Matahari dari Bumi? Atau jarak antara Bumi dan Bulan? Sekarang, secara kebetulan, kita sering mendapat pertanyaan seperti ini:

T: Berapa jarak dari Bumi ke Matahari?

Z: AU.

T: Eh serius. Jika jarak dari Bumi ke Jupiter?

Z: AU AU.

T: Ada apa?

Z: Apakah jarak dari Bumi ke Jupiter 5 kali AU.

Jadi, sederhananya, jarak antara Bumi dan Matahari adalah 1 AU. Apa itu AU? AU adalah singkatan dari Astronomical Unit. Unit AU ini adalah jarak standar untuk semua benda langit yang terletak di Tata Surya.

Seperti yang kita ketahui sekarang bahwa kehidupan dan peradaban berkembang hanya di Bumi, kita menjadikan jarak antara Bumi dan Matahari sebagai standar. Sedangkan Matahari adalah referensi hanya karena semua benda langit di tata surya mengelilingi Matahari. Bahkan, jika kita sudah memiliki koloni di Mars atau di planet lain, saya pikir AU masih akan menjadi ukuran standar jarak. Planet asal kita tetap Bumi.

Saya tidak dapat berpikir lagi tentang pentingnya jarak antara Bumi dan Matahari untuk dapat mengukur seberapa besar tata surya.

Nah, di sini saya ingin membahas, di sini, apa kisah manusia mencapai standar 1 AU yang kita gunakan saat ini. Inilah ceritanya.

Elo akan terkejut, kan? jika saya mengatakan bahwa perjalanan manusia mengukur jarak antara bumi dan matahari mulai sekitar 250 SM? Itu adalah kebenaran! Aristarchus (310-230 SM) tercatat dalam sejarah sebagai manusia pertama yang mencoba mengukur jarak matahari dari bumi.

Teori-teori yang disajikan oleh Aristarchus benar-benar keren, mengingat ia pada saat ilmu pengetahuan masih berkembang. Dari karya-karyanya yang masih bisa dibaca, Aristarchus memprediksi bahwa pusat tata surya adalah Matahari. Tentu saja teorinya masih sekitar 1800 tahun terlalu dini untuk dikikis oleh Nicholas Copernicus untuk menjadi teori astronomi paten. Tapi, karyanya yang paling terkenal adalah perhitungan jarak antara Matahari dan Bumi.

Sebelum kita mulai mengeksplorasi persamaan yang dirangkai oleh Aristarchus, Anda harus terlebih dahulu memahami bahwa jarak Matahari dari Bumi berubah setiap detik. Ya karena rotasi dan revolusi Bumi. 1 AU yang kita lihat di atas adalah jarak rata-rata yang dihitung orbit terjauh Bumi dari Matahari. (Aphelion) dan orbit terdekat Bumi dari Matahari. (Perihelion).

Aristarchus adalah salah satu astronom di Yunani kuno. Ia lahir pada tahun 320 SM. Bisakah Anda bayangkan setua itu? Sekitar 2200 tahun sebelum kemerdekaan Indonesia, 1600 tahun sebelum Majapahit, dan 700 tahun sebelum kerajaan Kutai (pekerjaan pertama di kepulauan ini). Pada masa itu, tentu saja tidak ada yang bisa membuat roket ke ruang angkasa untuk mengukur jarak dari matahari ke bumi. Lalu bagaimana cara Aristarchus mengukur jarak?

Oke, sebenarnya Aristarchus belum benar-benar mengukur jarak dari matahari ke bumi. Apa yang dia lakukan hanyalah ukuran perbandingan antara jarak bumi-matahari dan bumi-bulan. Dia melakukan pengukuran ini ketika bulan tampak setengah lingkaran dari bumi. Wow, bagaimana kamu melakukannya?

Nah, sebelum Anda gulir ke bawah, pikirkan dulu, tentang bagaimana metodenya untuk mengukur perbandingan jarak Bumi-Matahari dan Bumi-Bulan saat bulan muncul setengah lingkaran. Petunjuk: Bayangkan posisi Bulan, Matahari, dan Bumi saat bulan muncul setengah lingkaran. Contohnya seperti gambar Bulan berikut. ?

Oke, saya lanjutkan.

Ketika bulan muncul setengah lingkaran dari permukaan bumi, matahari, bulan, dan bumi akan membentuk sudut tegak lurus seperti gambar berikut:

Oke, saya perlu menekankan bahwa gambar di atas adalah penyederhanaan dari posisi aktual, ya. Matahari harus jauh lebih besar dari bumi dan bulan, sudut θ juga tidak harus setajam itu, tetapi mendekati 90 derajat. Tetapi deskripsi ini tidak jauh berbeda dari apa yang dilakukan Aristarchus.

Nah, untuk bisa mendapatkan perbandingan antara b dan a, apa yang harus dilakukan oleh Aristarchus? Dia hanya menghitung sudut θ!

Menghitung sudut bulan-bumi-matahari (sudut θ)

Teknik yang dilakukan oleh Aristarchus untuk menghitung sudut θ tidak jauh berbeda dari apa yang Eratosthenes lakukan.

Aristarchus hanya meletakkan tongkat tegak ketika bulan tepat di atasnya, seperti gambar di atas. Selanjutnya, dia bisa mengukur bayangan yang terbentuk oleh matahari di atas. Sudut ɸ dapat dicari dengan persamaan:

tan ɸ = Panjang bayangan / Panjang tongkat

Karena sudut ɸ dan sudut θ berlawanan, kita dapat menyimpulkan bahwa:

θ = ɸ

Hore! Aristarchus berhasil menghitung sudut antara bulan-bumi-matahari!

Perbandingan jarak bumi-bulan dengan bumi-matahari

Setelah sudut θ diketahui, perbandingan antara b dan a pada gambar di atas tentu mudah ditemukan, ya? Yup, langsung saja:

Cos θ = b / a

Nah, Aristarchus melakukan hal di atas dan menemukan bahwa sudut θ adalah besarnya 87o. Yang harus kita lakukan adalah memasukkan persamaan:

Karena 87o = 1/19

Wow, itu artinya paham! Perbandingan jarak bumi-bulan dengan bumi-matahari adalah 1:19! Aristarchus senang. ?

Uh, tunggu! Kenapa saya sudah menggunakan Trigonometri? Bahkan di Yunani kuno, Trigonometri ditemukan?

Oke, tentu saja Trigonometri yang kita kenal hari ini dengan nama-nama yang keren (sin, cos, tan) tidak diketahui. Tetapi konsep perbandingan segitiga siku-siku sudah dikenal di Yunani kuno. Jadi ketika Aristarchus menemukan bahwa sudut yang harus dicari adalah rasio 87o misalnya, ia hanya harus menggambar segitiga siku-siku di mana satu sudut adalah 87o. Setelah itu, ia mengukur rasio antara sisi dan sisi miring. Jadi dia tidak perlu tahu tentang cosinus untuk dapat melakukan ini karena bahkan trigonometri dasar adalah dari perbandingan segitiga.

Apakah perhitungan Aristarchus akurat atau tidak?

Meskipun metode Aristarchus menarik, tetapi sayangnya hasil perhitungannya sangat jauh dari ukuran sebenarnya. Menurut perhitungan modern, sudut sebenarnya bukan 87o, tetapi 89.83o. Jika kita memasukkannya ke dalam cosinus, hasil perhitungannya adalah 1: 400. Itu benar-benar jauh.

Jadi dia tidak akan sedih, bagaimana jika kita berkata kepada Aristarchus, "Tidak apa-apa, Aristarchus! Aku masih bangga padamu!"

Bagaimanapun, meskipun tidak akurat, tetapi tidak ada yang berhasil memperbaiki perhitungan Aristarchus ini sampai 1900 tahun kemudian! Sudut pengukuran Aristarchus kemudian dikoreksi oleh Godefroy Wendelin.

Temuan Wendelin & Horrocks

Pada abad ke-17, seorang astronom dari Flanders (sekarang bagian dari Belgia) bernama Godefroy Wendolin menggunakan teleskop untuk mengoreksi pengamatan sudut yang terbentuk antara Bumi Matahari-Bulan. Dengan kata lain, Paman Wendolin mengoreksi metode Aristarchus. Dia juga memetakan lokasi bintang yang tersebar di ruang angkasa.

Dia mengamati bahwa besarnya sudut bukan 87o tetapi 89,7o-89,75 o. Dengan koreksi ini, kita dapat mengubah persamaan di atas dan menemukan bahwa rasio jarak antara Bumi ke Bulan dan Bumi terhadap Matahari sebenarnya mencapai 1 dibandingkan dengan 220.

Wow. Sekarang kita mendekati rasio jarak yang sebenarnya, yaitu sekitar 1 hingga 400.

Setelah 4 tahun kemudian, Jeremiah Horrocks (seorang astronom dari Inggris) menemukan metode lain untuk mengukur jarak antara Bumi dan Matahari. Untuk mengukur jarak ia menggunakan posisi relatif Venus melawan Matahari. Perhitungan Horrocks dilakukan dengan mengamati Venus dari berbagai tempat di Bumi.

Untuk memahami metode Horrocks, kami mencoba membuat data lebih sederhana dengan menempatkan pengamatan hanya pada dua titik. Lihatlah ilustrasinya.

Nah, dari dua lokasi ini, pengamatan posisi Venus diamati ketika posisi orbitnya dapat diamati dari Bumi. Posisi Venus saat mengorbit matahari diamati tidak hanya sekali. Kemudian Horrocs dapat menghitung secara kasar seberapa jauh jarak d2 menggunakan geometri.

Menggunakan hubungan sudut, diketahui bahwa θ1 dan θ2 memiliki ukuran yang sama. Kemudian dengan menggunakan nilai sin untuk sudut yang sangat kecil, ditemukan bahwa rasio d1 / D1 sama dengan d2 / D2. Dengan ilustrasi ini Horrocks juga bisa mendapatkan perkiraan jarak antara Bumi ke Matahari yaitu sekitar 144.840.960 km. Perhitungannya meleset sekitar 10 juta kilometer tetapi nilainya sudah sangat bagus.

Cassini, pengguna metode Parallax yang berhasil mengukur jarak antara Bumi dan Matahari lebih akurat dari pengukuran sebelumnya.

Metode selanjutnya adalah metode yang disebut Metode Parallax. Metode ini digunakan oleh seseorang bernama Giovanni Cassini. Dia menjadi orang pertama yang bisa memberikan nilai yang cukup akurat mengenai jarak antara Matahari dan Bumi. Bagaimana Cassini bisa mendapatkan nomor itu? Dengan mengukur jarak antara Bumi dan Mars. Loh? Ya, apakah Anda mengukur jarak antara Bumi dan Mars terlebih dahulu, setelah itu ia mengukur jarak antara Bumi dan Matahari.

Inilah ceritanya. Pada 1672, Cassini menggunakan perangkat yang biasanya digunakan oleh pelaut untuk navigasi. Kecuali jika Anda seorang bajak laut atau pelaut, mungkin Anda tidak akan terbiasa dengan alat ini. Nama alat ini adalah sextant. Aksesori ini melekat pada teleskop. Bentuknya seperti ini.

Sextant, alat yang digunakan oleh Cassini untuk membantu perhitungan dalam metode Parallax.

Itu terlihat seperti busur, ya? Nah, alat di bawahnya bisa mengukur nilai sudut yang cukup akurat. Jauh lebih akurat daripada mengukur sudut menggunakan tongkat atau teleskop. BTW, sebenarnya metode yang digunakan oleh Cassini pertama kali digunakan oleh seseorang bernama Huygens. Namun, banyak asumsi yang digunakan oleh Huygens terlewatkan sehingga Huygens dinyatakan tidak ilmiah. Jadi Cassini dinyatakan sebagai penggagas metode yang biasa disebut Parallax.

Nama mereka digunakan sebagai satelit yang digunakan untuk mempelajari Saturnus. Cassini-Huygens membuat nama satelitnya, tetapi lebih dikenal sebagai satelit Cassini. Kasian dan Huygens, Anda tidak ilmiah. Satelit ini adalah satelit pertama yang berhasil memasuki orbit Saturnus.

Ilustrasi satelit Cassini-Huygens, yang berhasil memasuki orbit Saturnus.

Eksperimen untuk Menemukan Sudut Parallax

Sekarang kita akan berbicara tentang bagian yang menyenangkan. Huehehhe. Eksperimen Cassini dilakukan dengan mengukur sudut yang terbentuk antara Mars dan Bumi dari dua sudut pandang berbeda. Nah, apa yang saya jelaskan di sini adalah versi sederhana dari percobaan. Dalam aslinya, Cassini mengumpulkan data secepat sebelumnya. Jadi dapatkan hasil rata-rata. Cassini mengambil pengukuran dari dua tempat, yaitu Prancis dan Guyana Prancis (Guyana Prancis).

Di Paris, Prancis, Cassini mendapatkan sudut alfa sebagai berikut:

Kemudian Cassini mengirim seorang kolega bernama John Richer untuk mengukur di Guyana Prancis. Guyana Prancis ini terletak di Amerika Selatan, ya. Kemudian, Richer mendapatkan sudut beta sebagai berikut:

Begitulah wajah Richer yang benar, karena Anda harus keluar dari zona nyaman Anda di Eropa dan menjelajahi Amerika Selatan terlebih dahulu untuk mendapatkan data. Bagaimanapun, jika kita memperkecil dua gambar, maka sudut alfa dan beta adalah seperti ini:

Karena mereka dapat mengetahui posisi Paris dan Guyana Prancis dengan menghitung sudut matahari, mereka dapat mengetahui sudut gamma di bawah ini:

Nah, sudut Parallax yang ingin mereka cari adalah sudut theta di bawah ini:

Sekarang Anda memberi saya sebuah teka-teki, di sini (sehingga tidak terlihat seperti masalah) sehingga akan lebih menyenangkan dan mengasyikkan. Untuk alpha, beta, gamma dikenal, bagaimana menemukan sudut thet? Di sini, izinkan saya membayangkan bahwa saya memberikan nomor (ini bukan nilai sebenarnya):

Misalkan sudutnya adalah α = 75o. Maka sudut β adalah 70o. Sudut γ adalah 25o. Berapa nilai sudut θ (Parallax)? Harap jawab di kolom komentar, ya.

Jika Anda bingung, bagaimana dengan menyelesaikan puzzle, saya akan memberi Anda petunjuk.

Jarak Bumi-Mars

Sekarang, jika sudut paralaks diketahui, bagaimana Cassini menghitung jarak dari Bumi ke Mars? Kami menggambar lagi.

Teka-teki terakhir terakhir. Tapi Anda akan mengerti, bagaimana Anda menghitung jarak ke Mars.

Misalkan D adalah 7.000 km. Lalu anggap sudut paralaksnya 10o. Berapa nilai L? (tulis jawabannya, Anda komentari lagi)

Sekali lagi, jika Anda bingung, Anda dapat memeriksa artikel yang saya berikan sebelumnya.

Seru kan? Menyenangkan untuk hadiah sains. Sekali lagi saya mengingatkan Anda tentang nilai yang saya berikan pada puzzle, itu bukan nilai sebenarnya, ya. Sudut paralaks awalnya nilai koma nol. Nilai yang sangat kecil Jadi nantinya nilai L akan sangat besar juga, kawan.

Jarak Bumi-Matahari

Cassini mampu menghitung jarak Bumi-Mars, tetapi yang ingin kita temukan adalah jarak Bumi-Matahari. Jeng jeng. Tampaknya itu belum selesai. Kebetulan, para astronom sebelum Cassini dapat mengetahui jarak Mars ke Matahari (ini tidak dibahas di sini karena perpanjangannya). Lalu, Cassini juga bisa mengukur sudut Mars-Bumi-Matahari, misalnya sudut sudut. Hati-hati saat Anda memukulnya dengan θ sudut paralaks benar. Jika kita menggambarnya saat benda langit berada, gambarnya akan seperti ini:

Oke, jika kita tahu ukuran L, x, dan theta, bagaimana cara menghitung p? Di sini saya berikan nomornya lagi:

Diketahui bahwa nilai x adalah 228 km dan nilai L adalah 55 km. Angle θ dikenal sebagai 60o. Berapa nilai p? (tulis jawabannya di komentar di bawah)

Petunjuknya juga ada di artikel, ya.

Bagaimana dengan perhitungan di era modern?

Meskipun nilai yang diperoleh oleh Cassini memang tidak seratus persen akurat, nilai itu kehilangan sekitar 6% dari nilai yang kita dapatkan dari hasil eksperimen di abad ke-21. Namun, untuk tebakan persis Anda. Nilai yang kami miliki masih merupakan hasil perhitungan dan ada kemungkinan bahwa di masa depan sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan, akan ada koreksi nilai AU.

Di era modern ini, jika kita ingin menghitung jarak antara Bumi dan benda langit lainnya, kita bisa menggunakan teknologi seperti satelit. Pengukuran dilakukan dengan mengirimkan satelit dekat dengan benda langit yang ingin kita ukur jaraknya. Setelah itu yang perlu kita lakukan adalah mengirim sinyal ke satelit dan menunggu sinyal dipantulkan oleh satelit hingga kembali ke Bumi.

Keren ya Ternyata pertanyaan yang mungkin tidak pernah dibayangkan dijawab oleh manusia dapat dicari dengan menggunakan metode sederhana. Dengan geometri yang cukup sederhana dan luas untuk mengukur sudut, kita dapat mengukur hal-hal seperti jarak dan diameter berbagai benda langit di alam semesta.

Jadi, jangan pernah bahkan menggantung impian Anda setinggi pohon mangga, apalagi sebatang pohon. Gantung mimpi Anda setinggi langit. Bahkan Matahari yang belum mencapai ujung langit hanya berjarak 149.597.870.700 meter dari Bumi yang kita injak. Siapa tahu, dalam 30 tahun ke depan Anda akan menjadi orang Mars pertama? Itu berarti Anda menggantung cita-cita Anda setinggi 229 juta kilometer.

Bagaimanapun, semua diskusi dari kami terlebih dahulu. Semoga artikel ini dapat menginspirasi Anda untuk terus menjelajahi jagat raya. Mengutip Buzz Lightyear, hingga tak terbatas dan seterusnya!

Referensi:
http://curious.astro.cornell.edu/about-us/56-our-solar-system/planets-and-dwarf-planets/general-questions/214-how-far-is-each-planet-from- menengah-bumi
https://www.space.com/17081-how-far-is-earth-from-the-sun.html
[https://www.youtube.com/watch?v=vqtqiqWqXmI]
Tentang metode Aristarchus yang mengukur pertama kali [http://www.astro.cornell.edu/academics/courses/astro201/aristarchus.htm]
Metode perbaikan untuk Jeremiah Horrocks
[http://www.staff.science.uu.nl/~gent0113/venus/venus_text17.htm]
Sejarah menggunakan paralaks
[https://spaceplace.nasa.gov/review/dr-marc-solar-system/planet-distances.html]
[https://www.space.com/17081-how-far-is-earth-from-the-sun.html]
Sudut Parallax
[https://www.space.com/30417-parallax.html]
[https://www2.jpl.nasa.gov/teachers/attachments/parallax.html]

Tertarik belajar dengan Zenius.net? Anda dapat memesan keanggotaan Zenius.net di sini.


What's Your Reaction?

hate hate
0
hate
confused confused
0
confused
fail fail
0
fail
fun fun
0
fun
geeky geeky
0
geeky
love love
0
love
lol lol
0
lol
omg omg
0
omg
win win
0
win
admin

0 Comments

Your email address will not be published. Required fields are marked *