MENGENAL SATUAN TAHUN CAHAYA & SATUAN ASTRONOMI LAINNYA

Tahun cahaya, kalau ditilik dari terminologinya memang seakan-akan mengarah pada satuan waktu. Pada kenyataannya, tahun cahaya bukanlah satuan waktu melainkan satuan jarak yang digunakan untuk mengukur jarak benda-benda langit yang jauh.

Bagi kita di Bumi, penanda jarak yang umum dikenal adalah meter, kilometer, mil, inci atau centimeter.  Akan tetapi, ketika kita melihat ke langit dan mulai mengukur jarak benda-benda langit, maka kita akan menemukan kalau benda-benda langit itu berada pada jarak yang superrrrrr jauh dari Bumi.  Dan jika jarak itu diukur dengan penanda jarak yang dikenal seperti misalnya kilometer maka manusia pasti kebingungan bagaimana menyebutkannya saking banyaknya angka nol.

Contoh, jarak Matahari dengan bintang terdekatnya 40.000.000.000.000 km atau 40 trilyun kilometer. Sementara masih banyak sekali bintang-bintang yang letaknya lebih jauh dari itu. Dan jarak ke galaksi Andromeda adalah 21.000.000.000.000.000.000 km atau 2,1 x ¹⁹ km. Bagaimana menyebutnya?

Untuk mempermudah para astronom mengukur jarak, maka para astronom menggunakan satuan lain yang mempermudah kita untuk mengingatnya. Penggunaan satuan kilometer, meter, mil  menjadi tidak praktis untuk tetap digunakan sebagai penanda jarak. Pastinya kita akan pusing untuk mengingat 20 digit angka atau menulis angka-angka tersebut.

Maka untuk mengukur jarak yang sangat besar, digunakan satuan tahun cahaya. Cahaya bergerak 299.792.458 meter per detik atau aproksimasinya 300.000 km per detik maka 1 detik cahaya (light second) setara dengan jarak 300.000 km. Bagaimana kalau setahun?

300.000 km/detik x 60 detik/menit x 60 menit/jam x 24 jam/hari x 365,25 hari/tahun = 9.467.280.000.000 km = (9,46 x 10¹²) km

Maka tahun cahaya didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh cahaya dalam waktu satu tahun ketika melewati ruang hampa udara atau setara dengan 9.467.280.000.000 km = (9,46 x 10¹² ) km.

Jarak yang sangat jauh tapi lebih mudah untuk diingat. Kita lihat contohnya di bawah ini. Lebih mudah diingat bukan jika menggunakan tahun cahaya?

Bulan = 1,3 detik cahaya
Matahari= 8,3 menit cahaya
Mars = 3.1 menit cahaya
Jupiter = 33 menit cahaya
Pluto = 5,3 jam cahaya
Proxima Cetauri= 4.3 tahun cahaya
Sirius = 8,58 tahun cahaya
Galaksi Andromeda = 2.300.000 tahun cahaya atau 2,3 juta tahun cahaya

Perbandingan jarak benda-benda langit dalam satuan kecepatan cahaya

Dari definisi tahun cahaya tersebut, ketika seorang pengamat di Bumi melihat sebuah bintang yang jaraknya 10 tahun cahaya maka artinya cahaya yang diterima pengamat saat ini merupakan cahaya yang baru tiba setelah melakukan perjalanan dari bintang dengan jarak tempuh 10 tahun. Atau sederhananya si pengamat di Bumi sedang melihat bintang pada keadaannya 10 tahun yang lalu.

Bintang-bintang dekat

Meskipun ada jarak benda-benda di Tata Surya menggunakan tahun cahaya, pada kenyataannya para astronom ketika mengukur jarak benda-benda di sebuah sistem keplanetan atau jarak benda-benda yang mengitari sebuah bintang mereka mnggunakan satuan astronomi.

Harus diakui, astronom punya satuannya sendiri yang unik dan agak lain dari apa yang kita pelajari dalam pelajaran fisika, misalnya. Hal ini wajar karena astronomi mempelajari berbagai benda langit di alam semesta ini, mulai dari skala atomik hingga seluruh alam semesta beserta isinya. Kadang-kadang tidak nyaman untuk menyatakan sesuatu jarak dalam satuan yang biasa digunakan sehari-hari, karena tidak cukup besar atau mungkin bahkan terlalu besar. Dalam kehidupan sehari-hari kita mengenal berbagai satuan panjang. Kita mengenal centimeter dan meter (1 meter = 100 centimeter) untuk menyatakan panjang atau jarak. Kalau jarak yang kita gunakan terlalu jauh, kita gunakan kilometer (1 kilometer = 1000 meter) atau mil (1 mil = 1.61 km). Kebetulan contoh-contoh satuan astronomi yang saya sebut di atas adalah satuan jarak (SA, tahun cahaya, dan parsec). Mari kita bahas artinya satu persatu!

Satuan Astronomi (SA) atau Astronomical Unit
Ketikkanlah “Astronomical Unit” ke dalam mesin pencari google, keluarlah angka ajaib: 1 Astronomical Unit = 149 598 000 kilometers! Nah lo, dari mana asalnya angka ajaib ini? Menurut definisinya, 1 Satuan Astronomi adalah jarak dari Bumi ke Matahari. Tapi bukankah jarak ini tidak tetap? Bukankah Bumi bergerak mengitari Matahari dalam lintasan elips? Akhirnya kemudian diambil definisi yang lebih akurat yaitu 1 Satuan Astronomi (1 Astronomical Unit, biasa disingkat AU) adalah panjang setengah sumbu panjang dari lintasan orbit Bumi mengedari Matahari.

Penentuan jarak 1 Satuan Astronomi, atau jarak Bumi-Matahari, adalah perjuangan yang panjang. Aristarchus dari Samos, pemikir abad Yunani Klasik, memperkirakan jarak Bumi-Matahari paling-paling hanya 20 kali jarak Bumi-Bulan (jarak Bumi-Bulan: 384 000 km). Perkiraannya meleset jauh karena jarak Bumi-Matahari ternyata sekitar 390 kali jarak Bumi-Bulan. Jarak yang diberikan oleh google adalah hasil perhitungan modern yang menggunakan astronomi radio dan hitung orbit. Nilai eksaknya adalah 1 AU = 149 597 870.691 km, akurat hingga 30 meter.

Untuk perhitungan yang tidak membutuhkan ketelitian tinggi, membulatkan 1 AU menjadi 150 juta km (seratus lima puluh juta kilometer) kadang-kadang sudah cukup, lagipula lebih mudah diingat. Satuan Astronomi biasanya digunakan untuk menyatakan jarak dalam skala tata surya kita. Misalnya: Jarak dari Planet Mars ke Matahari kurang lebih 1.5 AU (bayangkan betapa tidak enaknya kalau harus selalu mengatakan, jarak Mars-Matahari = 228 000 000 km), jarak dari Matahari ke Planet Jupiter adalah 5.2 AU, ke Saturnus 9.58 AU, dan menuju planet katai Eris kira-kira 67 AU. Menggunakan Satuan Astronomi untuk menyatakan jarak di dalam tata surya kita (atau tata surya lain) jadi lebih karena selain lebih sedikit angka juga bisa memberikan gambaran tentang berapa jauhnya jarak tersebut relatif terhadap jarak Bumi–Matahari (Misalnya: Jarak Matahari–Jupiter adalah 5.2 AU, artinya 5.2 kali jarak Bumi–Matahari).

Tahun cahaya (light year)

Mengapa kita membutuhkan satuan yang demikian besar? Jawabnya adalah karena jarak bintang terdekat dari Matahari adalah 40 trilyun kilometer! Jarak yang luar biasa besar ini tentu saja tidak nyaman untuk diungkapkan dalam kilometer, namun lebih mudah dituliskan dan nyatakan dalam tahun cahaya: 4.22 tahun cahaya. Jarak menuju beberapa bintang di sekitar Matahari kita biasanya dinyatakan dalam satuan ini: Jarak menuju Sirius adalah 8.58 tahun cahaya, jarak menuju Wolf 359 adalah 7.78 tahun cahaya (Dalam serial Star Trek: The Next Generation, Wolf 359 adalah lokasi pertempuran antara armada Federasi dengan bangsa Borg).

Yang pertama harus diingat: Tahun cahaya bukanlah satuan waktu! Meskipun ada kata “tahun”, tetapi “tahun cahaya” adalah satuan jarak. Lagi-lagi ketikkanlight year ke google dan keluarlah angka ajaib: 1 tahun cahaya = 9.46 x 10^12 km (sedikit di bawah 10 trilyun kilometer). Dari manakah asal angka ini? Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh seberkas cahaya selama 1 tahun. Wow! Seberapa cepat cahaya? Menurut pengukuran modern, dalam satu detik cahaya dapat menempuh jarak 300 000 km! Artinya, dalam satu nanodetik (sepersemilyar detik), cahaya menempuh jarak 30 cm…yah kurang lebih sepanjang sisi panjang kertas A4. Kalau selama setahun? Coba dihitung…dalam 1 menit ada 60 detik…dalam 1 jam ada 60 menit…dan dalam 1 hari ada 24 jam…berarti dalam 1 hari ada 86400 detik. Dalam setahun kira-kira ada 365 atau 366 hari, tergantung apakah tahun kabisat atau tidak…anyhow…dalam waktu 1 tahun, cahaya dapat menempuh jarak hampir 10 trilyun kilometer!

Peta di samping menunjukkan posisi bintang-bintang di sekitar Matahari dalam jarak 14 tahun cahaya dari kita. Jarak menuju pusat Galaksi kita, diperkirakan sekitar 30 000 tahun cahaya, sementara jarak menuju Galaksi Andromeda adalah sekitar 2 juta tahun cahaya.

Parsec (pc)

Parsec adalah kependekan dari “parallax of one arcsecond”. Ini juga merupakan satuan panjang, 1 parsec sama dengan kurang lebih sama dengan 3.26 tahun cahaya. Jarak parsec ini ada kaitannya dengan jarak 1 satuan astronomi yang sudah kita bicarakan di atas. Bila kita mengukur sudut paralaks sebuah objek dan menemukan bahwa sudut paralaksnya adalah 1 detik busur (sudut 1 derajat = 60 menit busur, 1 menit busur = 60 detik busur. Jadi, 1 detik busur = 1/3600 derajat), maka jarak menuju objek tersebut adalah 1 parsec. Dengan sedikit perhitungan trigonometri, kita mendapatkan bahwa jarak 1 parsec = 206265 Satuan Astronomi, atau sama dengan 3.26 tahun cahaya, atau dalam kilometer: 1 parsec = 31000 trilyun kilometer.“Apa? Kalian tidak pernah mendengar tentang Millenium Falcon? Itu kapal yang bisa menempuh Jalur Kessel kurang dari 12 parsec!” BualHan solo kepada Luke Skywalker dan Ben Kenobi ketika mereka hendak mencari pilot yang dapat mengantarkan mereka ke PlanetAlderaan. Dialog kecil dari film Star Wars (1977) ini barangkali terjadi karena Han Solo ingin menggembar-gemborkan kecepatan kapalnya, namun parsec bukanlah satuan waktu, melainkan satuan jarak. Ekspresi Ben Kenobi yang malesbanget menunjukkan bahwa bualan Han Solo tidak meninggalkan impresi apapun.

Meskipun satuan jarak ini hanya sedikit lebih besar daripada 3 tahun cahaya, namun astronom lebih senang menggunakan satuan ini karena dapat dikaitkan langsung dengan besaran teramati yaitu sudut paralaks. Jarak ini juga sering disanding dengan awalan kilo untuk menyatakan 1 kiloparsec (kpc) = 1000 pc dan juga mega untuk menyatakan 1 Megaparsec (Mpc) = 1000 kpc = 1 000 000 pc. Dengan cara ini, kita dapat menyatakan jarak yang teramat jauh hanya dengan sedikit angka, misalnya:

M51

Galaksi M51 jaraknya 7 Mpc dari Galaksi kita! Jarak menuju bintang terdekat tadi, Proxima Centauri, adalah 1.3 parsec.
Jarak menuju gugus bintang Pleiades adalah 135 parsec.
Jarak menuju pusat Galaksi: sekitar 8.5 kpc.
Jarak menuju Galaksi Andromeda: 780 kpc.
Jarak menuju Galaksi M51: 7 Mpc
(Perkiraan) jari-jari alam semesta kita: 24 Gigaparsec(!) atau Gpc. 1 Gpc = 1000 Mpc

Ångström
Ini juga satuan jarak, namun berbeda dengan satuan-satuan jarak yang telah dibahas di atas, kali ini adalah satuan jarak yang teramat kecil: 1 Ångström = 1/10 nanometer atau sama dengan satu per 10 milyar meter. Bersama dengan nanometer dan mikrometer (mikron), astronom menggunakan satuan ini untuk menyatakan panjang gelombang elektromagnetik yang mereka amati. Sinar Ultraviolet dekat, misalnya, berkisar antara 3000 hingga 4000 Angstrom, sementara sinar inframerah dapat berkisar antara 7000 hingga 30000 Angstrom.

Hubble Deep Field.

Posted in: DUNIA, lainnya, Munusia, OTHER ARTICLE, tehnologi