Perhitungan Gerak Semu Matahari

MENGANALISA MENGAPA CUACA BEGITU PANAS DI BULAN OKTOBER DI PULAU JAWA

Di bulan Oktober ini kita yang berada di Indonesia merasakan betul bagaimana terik dan panas matahari bersinar pada siang hari. Cuaca begitu panas menyengat membuat keringat tak berhenti menetes dan tenggorokan cepat kering menyebabkan kita mudah haus. Tak berbeda jauh dengan kondisi tahun lalu.

Cuaca sedang sangat tidak bersahabat. Pada waktu siang hari panas bisa menyebabkan tubuh bermandi peluh ketika berada di luar. Sementara pada waktu malam ranjang pun masih terasa hangatnya...... Hahaha... Hangat makna sesungguhnya, bukan makna kiasan lho ya!!!!

Ada sebuah pertanyaan, mengapa di bulan-bulan ini cuaca begitu panas? Di bulan September hingga Oktober suhu udara mendekati atau bahkan melebihi 35° Celcius di beberapa tempat. Nyaris mendekati suhu tubuh rata-rata manusia.

Jawabnya cukup sederhana. Karena memang di bulan September dan Oktober ini matahari tepat melintas di atas wilayah Indonesia yang menurut kitab Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) Sekolah Dasar (SD) yang sudah lumayan usang itu mengatakan bahwa Indonesia berada antara 6° LU - 11° LS itu.

Masih menurut buku IPA SD itu, posisi sumbu rotasi bumi ketika berevolusi atau berputar mengelilingi matahari adalah membentuk sudut 23,5°. Hal ini menyebabkan matahari akan memunculkan efek gerak semu matahari.

Gerak semu matahari adalah kedudukan peredaran matahari yang dilihat dari bumi selama sepanjang tahun. Matahari seolah-olah akan bergerak dan berubah secara periodik selama setahun. Pergeseran matahari inilah yang kemudian pada akhirnya akan menyebabkan pergantian musim di bumi. Di daerah dekat kutub akan mengalami empat musim, sementara daerah di kawasan ekuator atau dekat garis khatulistiwa umumnya memiliki empat musim. Gerak semu matahari inilah yang menyebabkan perbedaan lamanya waktu berpuasa.

Untuk lebih jelas tentang pergeseran matahari selama setahun, silahkan melihat gambar sketsa di bawah ini.


Pada tanggal 21 Maret dan 23 September matahari akan melintas tepat di atas garis khatulistiwa. Sementara itu pada tanggal 21 Juni matahari akan melintas di garis balik utara matahari, atau koordinat 23.5° LU. Serta pada tanggal 22 Desember matahari akan melintas tepat di atas garis balik selatan matahari pada koordinat 23.5° LS.

Dinamakan garis balik matahari atau titik balik matahari karena disitu adalah posisi maksimal matahari ketika bumi juga mengalami kemiringan paling maksimal. Pada 21 Juni belahan bumi utara akan condong ke arah matahari. Sementara pada 22 Desember belahan bumi selatan yang akan condong ke arah matahari.

Nah, sekarang dengan menggunakan perhitungan matematika sederhana kita akan mencoba menghitung besarnya sudut kemiringan sumbu rotasi bumi relatif terhadap bidang orbit bumi. Sudut kemiringan ini dinamakan dengan sudut deklinasi matahari. Melalui perhitungan ini nantinya kita bisa menghitung kapan periode matahari akan melintasi wilayah pulau Jawa.

Kita asumsikan bahwa gerak semu matahari ini bergerak sesuai dengan grafik sinusoidal yang bergerak naik turun. Mengapa?? Karena pergerakan semu matahari ini identik dengan percobaan fisika tentang gerak ayunan tali atau pendulum. Didapatkan bahwa posisi relatif pendulum pada bidang datar dengan waktu adalah membentuk grafik sinusoidal. Lebih jelasnya lihat kembali sketsa atau grafik gerak semu matahari pada gambar pertama di atas.

Selanjutnya kita gunakan sumbu x (absis) sebagai hari dan sumbu y (ordinat) sebagai kedudukan koordinat lintang. Dibawah ini adalah sketsa untuk memperjelas perhitungan kita nantinya.


Beruntung sekali kita memperoleh data yang sungguh identik dengan grafik sinus. Selisih waktu antara 22 Desember dan 23 September adalah tepat 90 hari! Karena grafik sinus akan mencapai puncak pada sudut 90°, dimana sin90°=1, maka satu hari melambangkan 1° pada sumbu x.

Sumbu y melambangkan koordinat lintang. Karena titik puncak grafik sinus berada pada 23.5 maka rumus awal grafik sinusnya  y = sin x  akan berubah menjadi  y = 23.5 . sin x 


Seperti kita ketahui bersama di pelajaran Ilmu Pengetahuan Sosial (IPS) waktu SD atau dengan melihat peta pulau Jawa, kita bisa melihat posisi pulau Jawa terhadap koordinat lintang. Pulau Jawa terletak pada 6° LS - 8.5° LS.

Nah disini kita akan mencoba menghitung pada hari apa sajakah matahari itu melintas persis di atas wilayah pulau Jawa. Rumus  y = 23.5 . sin x  akan diubah menjadi  x = arc sin (y/23.5) 


Dari perhitungan didapatkan bahwa matahari akan tepat melintas di atas pulau Jawa pada 15-21 hari setelah tanggal 23 September. Ini ekuivalen dengan tanggal 8-14 Oktober!

Inilah penyebabnya mengapa pada minggu-minggu ini cuaca begitu panas di pulau Jawa! Ya! Karena dalam rentang waktu 8-14 Oktober ini matahari benar-benar berada tepat di atas kita.

Ada jawaban lain? Atau ingin menambahi apa yang telah saya tulis asal-asalan di blog biru ini. Atau ada yang memiliki cara perhitungan lain.... Menggunakan perhitungan lain yang lebih tepat atau lebih unik misalnya pake primbon atau yang lain hahahaha.... Silahkan berbagi disini.....

NB: Nah dengan perhitungan seperti di atas, maka akan didapatkan tabel sudut deklinasi matahari seperti pada tabel di bawah ini.

Tanggal	Deklinasi Matahari (dalam derajat)
1 Januari	23.02° LS
1 Februari	17.18° LS
1 Maret	07.72° LS
21 Maret	0°
1 April	04.40° LU
1 Mei	14.97° LU
1 Juni	22.00° LU
21 Juni	23.50° LU
1 Juli	23.12° LU
1 Agustus	18.10° LU
1 September	08.40° LU
21 September	0°
1 Oktober	03.03° LS
1 November	14.30° LS
1 Desember	21.73° LS
22 Desember	23.50° LS