Angkasa Kita

Untuk entri yang ni kita cakap pasal sistem koordinat yang kat langit sana. Eh langit pun ada koordinat? Ingat bumi je ada. Ya, langit pun ada koordinat sebab kita pun ada peta langit untuk tau kedudukan bintang-bintang, sama je macam bumi yang ada koordinat dan peta bumi untuk tau kedudukan tempat-tempat kat bumi ni. Kalau dah tau cara nak ukur dan cari tempat guna koordinat bumi ni rasanya takde masalah kot nak faham koordinat langit macam mana. Lebih kurang je konsep asal dia, cuma ada beberapa perbezaan.

Kalau kat bumi, kita ada garis lintang (latitud) dan garis bujur (longitud). Latitud ni ikut nama dia garis lintang, adalah garis-garis yang melintang dari utara ke selatan. Bumi terbahagi kepada dua hemisfera, iaitu utara dan selatan, dipisahkan oleh garisan khatulistiwa iaitu dimana garisan latitud ialah 0°. Nak kasi nampak, cuba rujuk gambar kat bawah ni.

Macam mana dengan timur dan barat pulak? Ha, untuk tu kita ada garis bujur atau menegak (longitud) yang cover dari timur ke barat. Tapi timur ke barat ni rata je semua. Habis tu nak taruk mana 0 darjah tu? Jadi ada la sorang bijak pandai yang bernama Sir George Biddell Airy ni pergi taruk 0 darjah tu kat Royal Observatory, Greenwich. Oleh yang demikian, garisan yang kat 0 darjah tu dinamakan Prime Meridian. Prime Meridian ni la yang pisahkan antara timur dan barat. Tengok gambar dibawah untuk rujukan.

Dengan berbekalkan dua komponen koordinat ni, kita dapat tau mana kedudukan sesebuah tempat tu kat bumi. Sebagai contoh, katakanlah koordinat negara Malaysia iaitu 4.21° N, 101.97° E. Jika kita berjalan 4 darjah ke utara dan 101 darjah ke timur dari titik asal sudah pastinya kita akan sampai ke Malaysia. Begitu juga dengan tempat-tempat yang lain.

Kenapa kita kena tau benda-benda geografi ni? Sebab ilmu ni la nak digunakan untuk belajar pasal koordinat langit pulak. Kita tau kan bumi berputar pada paksinya setiap 24 jam, dan beredar mengelilingi matahari setiap 365 ½ hari. Tapi dari sudut pandangan dari bumi, kita nampak seolah-olah matahari, bulan, dan bintang yang bergerak dari timur ke barat. Jadi dengan pandangan yang ada sekarang ni kita projekkan sistem koordinat yang kita belajar tadi ke langit pulak. Kita bayangkan langit pun sfera macam bumi. Garisan khatulistiwa langit pun sama macam garisan khatulistiwa bumi, begitu juga dengan kedua kutub utara dan selatan. Bayangan inilah yang dinamakan sfera cakerawala ataupun sfera samawi (celestial sphere). 

Kalau tengok gambar di atas, kita nampak macam mana sfera tersebut ikut bumi bulat-bulat (pun intended). Oh ya, paksi bumi condong sikit sekitar 23.5°  buat masa sekarangSudut paksi bumi boleh berubah nanti kerana wujudnya fenomena yang dipanggil precession disebabkan putaran bumi yang tidak berapa stabil berpunca dari tarikan graviti matahari dan bulan. Untuk melihat kesan ini sendiri, ambil gasing, putarkan dan tengok perubahan paksi pada gasing semasa dia dah mula goyah. . Disebabkan kita dah projekkan imej sfera bumi ni kat langit, jadi kita pun bolehlah projekkan koordinat geografi bumi ni ke langit. Sistem koordinat yang kita nak pakai untuk ini ialah sistem koordinat khatulistiwa (equatorial coordinate system) yang biasa digunakan ahli falak amatur dan profesional, di mana terdapat dua juga komponen koordinat iaitu keserongan (declination) dan jarak hamal (right ascension). Untuk memudahkan penerangan, saya akan guna terma bahasa Inggeris iaitu declination (dec) dan right ascension (RA).

Mari kita cakap pasal declination dulu sebab yang ni senang sikit nak terangkan. Sebelum tu, kita ambik dua bintang yang senang untuk dibuat contoh. Jom buat kotak untuk bintang-bintang ni.

Dah dapat dua bintang kan? Okay sekarang kita boleh terus berkenalan dengan komponen declination. Declination ni perangai dia serupa sebijik macam latitud bumi yang kita dok cakap kat atas tadi. Kat sfera samawi, dia ni la yang tentukan kedudukan utara dan selatan. Cuma bezanya, declination pakai simbol positif dengan negatif sebagai petunjuk utara dan selatan. Jadi, kalau sfera bumi guna huruf N untuk utara, sfera angkasa guna simbol positif (+). Sama halnya dengan selatan, sfera bumi guna S tapi sfera angkasa guna negatif (-).

Bila dah paham satu komponen ni, boleh la kita pakai untuk contoh yang kita ada tadi untuk cari kedudukan bintang berdasarkan tempat kita berdiri. Perlu diingat, kedudukan kita akan memberi kesan kepada sudut objek-objek samawi yang kita nak cari ni. Kita ni  bertuahPenafian: untuk rakyat Malaysia yang duduk kat Malaysia dan kawasan yang lebih kurang latitud dengannya  sebab duduk dekat sangat dengan garisan khatulistiwa jadinya sudut declination objek-objek ni tak lari jauh sangat dari sudut asal diorang. Katakanlah latitud kita di Malaysia ni 4 darjah ke utara (4° N) dan bintang Vega mempunyai declination +38° iaitu sebanyak 38 darjah ke utara, untuk mencari sudut sebenar Vega ni kita kena tolak dengan latitud kita sebab kita dah makan 4 darjah ke utara tu berdasarkan kedudukan latitud kita. Jadi kedudukan sebenar Vega berdasarkan tempat kita sekarang ialah 34 darjah ke utara (+34°/34° N). Untuk beruang yang duduk kat kutub utara (0° N) diorang kena pandang ke selatan pulak (+38-90) sebanyak 52 darjah untuk cari bintang ni. Kalau kita betul-betul ada kat 38 darjah ke utara (38° N), bintang ni betul-betul akan merentasi atas kepala kita.

Okay sekarang kita dah tau macam mana nak tentukan kedudukan bintang mengikut posisi utara dan selatan. Sekarang ni kita nak tau macam mana nak kesan kedudukan bintang ikut posisi timur dan barat pulak. Yang ni susah sikit sebab bintang pun bergerak dari timur ke barat kalau pandang dari bumi, jadi sudutnya akan nampak berubah ikut masa tak macam sudut declination yang sama sampai sudah. Untuk cari kedudukan yang ni pulak, kita guna right ascension. RA ni macam longitud untuk koordinat samawi. Bila kita kata pasal longitud, macam longitud bumi jugak la dia takde tempat 0 darjah pada awalnya. Jadi 0 darjah untuk RA ditetapkan pada ekuinoks musim bunga dimana tempat garisan khatulistiwa sfera samawi bertemu dengan garisan ekliptik.

Berdasarkan gambar di atas kita tau dah kat mana 0° untuk RA ni. Lepas ni mesti kita boleh pecahkan dia kepada timur dan barat macam longitud kan? Oops, tak semudah itu. Pertama sekali, sudut darjah RA makin naik apabila bintang tu makin ke timur dari titik ekuinoks musim bunga. Semakin ke timur bintang tu dari First Point of Aries, semakin bertambah darjah bintang tersebut. Kedua, dia tak guna sudut darjah. RA menggunakan ekspresi masa dalam bentuk jam, minit dan saat untuk mengukur kedudukan. Disebabkan orang dulu menggunakan bintang ni untuk mengetahui masa jadi ianya lagi senang digunakan daripada sudut darjah.

Ah sudah, macam mana pulak nak guna RA ni. Dari tadi kita pakai sudut, sekarang dia tibai pi guna masa pulak dah. Rilek, kan bintang-bintang ni beredar kat langit dan dia ambik masa 24 jam untuk lengkapkan peredaran sehari. Dan dalam sehari tu dia beredar lengkap satu bulatan, bermakna 360°. Jadi kita bahagikan je 360 tu dengan 24. Dah dapat 15° setiap jam. Apa maksudnya tu? Maknanya, setiap sejam langit akan bergerak sebanyak 15 darjah ke barat. Jadinya bintang yang naik lambat dari timur akan ada RA yang lagi lambat dari bintang yang cepat naik. Kita dah tau macam mana nak cari sudut dari masa, jadi mari kita cari RA untuk bintang contoh kita tadi. Kita dah tau Vega berada di kedudukan 34 darjah ke utara. Kita nak tau pulak mana kedudukan Vega sekarang kalau ikut timur dan barat, atau lebih tepat lagi, bila dia nak terbit dan sebagainya.

Untuk itu, kita tengok RA Vega iaitu 18h 36m 56.33635s. Untuk mengetahui kedudukan Vega sekarang kita kena tahu waktu siderius (sidereal time) di tempat kita. Untuk Android saya sarankan app ini. Untuk masa sekarang, waktu siderius di tempat saya ialah 19h 41m 45s pada pukul 3:50 petang. Berdasarkan pembandingan masa, kita dah tau bahawa Vega dah lepas sejam dari garisan tengah antara timur dan barat, atau dipanggil meridian. Satu jam bermakna 15°. Kita boleh kata kat sini bahawa kedudukan Vega sekarang kalau ikut koordinat bumi ialah pada koordinat 34° utara, 15° barat dari tempat kita berdiri. 

Disebabkan sekarang waktu siang, kita tak boleh nampak Vega kat atas langit lagi. Jadi kita nak jugak tengok Vega ni. Kita tunggu sampai pukul 7 petang bila langit dah gelap sikit. Kita dah sedia maklum satu jam bersamaan 15°, dan setiap satu jam langit akan bergerak sebanyak 15°. Jadi, pada pukul 7 petang agaknya dah berapa banyak Vega ni bergerak? Boleh ke lagi kita nampak bintang ni? Jom kita cuba kira. 

Tadi kita dah tau kedudukan bintang ini pada pukul 3:50 petang. Untuk memudahkan perkiraan, kita bundarkan masa ke pukul 4 petang. Untuk sampai ke pukul 7 petang akan mengambil masa selama 3 jam. Selama 3 jam, langit dah bergerak sebanyak 45°. Kita dah sedia maklum Vega dah berganjak 15° dari meridian pada 3:50 petang tadi. Jadinya pada pukul 7 petang, Vega dah bergerak sebanyak 60° dari meridian. Perlu diingat bahawa ufuk bumi terletak pada kedudukan 90° untuk setiap sisi. Kedudukan ascension tak berubah, tapi posisi Vega di langit sekarang ialah 60° barat. Jadinya, kedudukan Vega dari tempat kita pada 7 petang ialah 34° utara, 60° barat (34° N, 60° W). Vega hampir terbenam pada masa ini, dan akan terbenam sepenuhnya apabila melebihi 90°, iaitu pada 2 jam berikutnya.

Macam mana dengan bintang satu lagi iaitu Altair? Cuba pakai waktu siderius yang tadi dan buat dulu sendiri ikut teknik yang saya bagi. Saya akan tambah jawapannya di artikel ini kemudian. Saya juga ingin tambah beberapa nota penting berkaitan dengan terma-terma dalam artikel ini tetapi buat masa sekarang, rehat dulu.

EDIT: Jawapannya ada di dalam spoiler.

Entri ini pertama kali disiarkan di laman blog peribadi saya.