PENELITIAN TERDAHULU

Pada penelitian mematikan lampu selama satu jam adalah acara global tahunan untuk merayakan Jam Bumi. Pada saat itu, ada juga kampanye untuk mengamati langit malam dengan polusi cahaya minimal. Oleh karena itu, selama acara ini, penting untuk mengukur tingkat polusi cahaya menggunakan perangkat Sky Quality Meter (SQM) yang diarahkan ke Zenith. Penelitian ini dimaksudkan untuk mendapatkan perbandingan kecerahan langit malam (NSB) antara hari-hari biasa (23 dan 25 Maret) dan hari Earth Hour (24 Maret). Itu terletak di 07º 48 'S dan 110º 21'U menggunakan perangkat SQM-LU. Lokasinya adalah pusat kota tempat cahaya optik berasal dari gedung, papan iklan, lampu kota, dan kendaraan. Analisis distribusi data dilakukan untuk mendapatkan mode nilai NSB untuk setiap hari. Nilai mode NSB adalah pada 23, 24, dan 25 Maret 2018 adalah 15,5 mag / arcsec2, 14,61 mag / arcsec2 15,02 mag / arcsec2 dan nilai mode pada hari Earth Hour adalah 17,4 mag / arcsec2. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa langit malam di Yogyakarta memiliki tingkat polusi cahaya yang tinggi (Sukma,Pramudya,Arkanuddin & okimutava 2018).

 Penelitian dengan judul “Sky Brightness and Twilight Measurement at Jogjakarta City, Indonesia”. Penelitian ini menyimpulkan bahwa perubahan kecerahan langit dan suhu lebih stabil pada saat setelah tengah malam daripada sebelum tengah malam. Dengan membandingkan kecerahan fajar di beberapa tempat, penelitian ini mengusulkan ketinggian Matahari 17 derajat dibawah horizon atau 66 menit sebelum Matahari terbit sebagai awal waktu Subuh Herdiwijaya (2016).

Pada pengukuran gerhana matahari total menghasilkan perubahan kecerahan langit. Sky Quality Meter (SQM) digunakan untuk mengukur langit kecerahan selama total gerhana matahari tahun 2016. Langit masih terang pada waktu kontak pertama. Ini ditunjukkan oleh nilai SQM nol. Mendekati waktu kontak kedua, nilai SQM adalah naik dimulai pada nilai 5,92 mpsas. Kelengkungan dari nilai pengukuran SQM mirip dengan lekukan lekukan dari pengukuran SQM pada fajar dan senja. Namun,  bagian dari kelengkungan jauh lebih pendek dari nilai waktu malam SQM. Maksimum dari Nilai pengukuran SQM lebih rendah dari nilai pengukuran SQM pada malam hari di Ternate. Ini adalah 12,47 mpsas dan terjadi pada fase maksimum gerhana. Itu dikonstruksikan oleh Kenyataan bahwa pada saat totalitas, langit yang dekat dengan cakrawala masih terang. Ada sebuah perbedaan antara prediksi dan kontak kedua dan ketiga yang sebenarnya dan gerhana maksimum waktu. Dengan menetapkan nilai pengukuran SQM maksimum sebagai nilai referensi maksimum waktu gerhana, waktu kedua dan ketiga yang sebenarnya dapat dihitung. Bentuk kelengkungan antara waktu kontak kedua dan ketiga yang sebenarnya adalah simetri (Pramudya dan Arkanuddin,2015).

Pengukuran tingkat polusi cahaya terus dilakukan di sejumlah tempat. Chung Shing Jason pun mengukur tingkat kecerlangan langit malam dihongkong. Tingkat kecerahan langit di sejumlah lokasi tersebut 82 kali lebih terang daripada standar Tingkat kecerahan langit untuk dijadikan lokasi gelap untuk observatorium dibuat oleh International Astronomical union(IAU) (Pun,2014).

Studi tentang kecerahan langit dilakukan pada senja malam dan senja pagi di Teluk Kemang, Negeri Sembilan, Pantai Cahaya Bulan, Kelantan dan Kuala Terengganu, Terengganu. Penelitian ini dilakukan untuk memastikan waktu untuk memulai dan mengakhiri senja astronomi adalah sama dengan teori. Astronomi senja digunakan untuk menentukan awal dan akhir dari waktu shalat Fajar dan Isya. Meter kualitas langit digunakan dalam penelitian ini untuk mengamati kecerahan langit. Temuan ini menunjukkan bahwa langit yang paling gelap dapat mencapai kurang dari 20 mag per meter persegi di pagi hari (Subuh) sementara di malam hari langit bisa menjadi gelap sampai kurang dari 21 mag per meter persegi. Data ini dapat dikaitkan dengan ketinggian matahari yang merupakan kondisi untuk menentukan waktu awal shalat Fajar dan Isha (Asma,2012).

MATERI

1.       Kecerahan langit

Malam hari tidak gelap sempurna karena ada kontribusi dari cahaya alami. Ada enam faktor yang berkontribusi terhadap kecerahan langit malam: (1) Perpaduan cahaya dari galaksi yang jauh; (2) Perpaduan cahaya bintang di dalam galaksi bima sakti; (3) Cahaya zodiak; (4) Airglow malam; (5) Aurora; (6) Garis emisi senja. Airglow malam, aurora, dan garis emisi senja adalah hasil dari atmosfir dan medan magnet. Airglow malam adalah pendaran dari atom dan molekul di udara dari eksitasi fotokimia (Hasan, Abdel-Hadi, Issa, & Hassanin, 2014). Cahaya zodiak berasal dari hamburan cahaya Matahari oleh partikel-partikel debu (berukuran 1- 300 mikrometer) di ruang antar planet atau di luar atmosfer Bumi. Di Indonesia, tingkat kecerahan langit semakin lama semakin redup, hal ini diakibatkan oleh polusi dan pemanasan global. Kadar kecerahan langit di suatu daerah sangat bergantung pada komposisi partikel aerosol dan partikel awan yang ada dalam atmosfer suatu daerah (Ismail, 2015).

1.    Fase bulan

Kecerahan langit malam juga dipengaruhi oleh cahaya Bulan. Saat bulan purnama, langit malam akan terlihat lebih cerah dibandingkan ketika tidak purnama. Bulan tidak selalu dapat dilihat meskipun pada malam hari. Bulan tidak selalu berbentuk lingkaran. Suatu saat Bulan terlihat hanya seperti lengkungan tipis. Penampakan ini tidak menggambarkan bentuk Bulan itu sendiri. Bulan merupakan objek gelap yang dapat memantulkan cahaya yang diterimanya. Bagian Bulan yang mendapat sinar dan menghadap bumi menyebabkan Bulan mempunyai beberapa bentuk penampakan yang disebut fase Bulan (Purwanto, 2012). Fase Bulan adalah fase yang dihitung berdasarkan berapa bagian Bulan yang mendapat cahaya  Matahari jika dilihat dari Bumi.

Nilai fase berkisar antara 0 dan 1. Fase 0 adalah fase dimana bulan baru dimulai sedangkan fase 0,5 adalah fase dimana terjadinya bulan purnama. Setelah tanggal tua, nilai fase akan mendekati 1 namun tidak pernah sama dengan 1 karena fase 1 berarti fase 0 dibulan berikutnya seperti terlihat pada tabel 2 (Kamshory & Syafii, 2014). Fase bulan berulang setiap 29,5 hari karena bulan memerlukan waktu 29,5 hari untuk mengelilingi bumi atau disebut periode sinodis.

Pada beberapa malam Bulan berubah berupa bola sempurna yang bercahaya, sedangkan pada malam lain hanya berupa sepotong perak. Namun demikian bentuk dan ukuran bulan tidak berubah. Yang berubah hanyalah penampakannya. Ketika Bulan berada di antara Bumi dan Matahari, sisinya yang gelap menghadap ke Bumi, sehingga Bulan tidak tampak. Fase gelap Bulan ini disebut bulan baru (awal bulan). Sabitnya semakin hari semakin lebar hingga menjadi Bulan separuh. Bulan dikatakan mengembang bila ukurannya nampak bertambah besar. Fase ini disebut pekan pertama (first quarter).

Kira-kira tujuh hari sesudah pekan pertama, atau empat belas hari sesudah Bulan baru, Bulan telah berpindah ke suatu titik, sehingga Bumi terletak diantara bulan dan Matahari. Seluruh isi Bulan yang diterangi Matahari menjadi terlihat, fase ini dinamakan Bulan purnama. Bulan purnama ini tepat berlawanan dengan Bulan baru. Bulan terbit pada langit sore di timur dan tenggelam di barat sekitar Matahari terbit. Sesudah Bulan purnama, Bulan mulai menyusut (menjadi lebih kecil), melewati tahap Bulan separuh, yang disebut pekan terakhir (last quarter), dan akhirnya kembali ke Bulan baru (Zaman, 2015).

2.    Polusi cahaya

Kecerahan langit juga dapat dipengaruhi oleh polusi cahaya. Dengan bertambahnya populasi manusia, maka dibutuhkan banyak tempat tinggal untuk menampung pertambahan populasi tersebut. Untuk menerangi tempat tinggal tersebut pada saat malam diperlukan cahaya buatan seperti lampu. Semakin banyak cahaya buatan yang digunakan maka semakin besar polusi cahaya yang dihasilkan (Wu, dkk, 2012).

Polusi cahaya menjadi permasalahan di seluruh dunia sebab secara bertahap mengurangi kapasitas untuk mengamati benda langit pada saat malam (Elsahragty dan Kim, 2015). Ini merupakan jenis limbah yang berasal dari budaya, lingkungan, dan bahkan pemborosan energi dengan konsekuensi yang tak terduga. Polusi cahaya adalah istilah luas yang mengacu pada beberapa masalah, yang semuanya disebabkan oleh tidak efisien, tidak menarik, atau tidak perlu menggunakan cahaya buatan. Yang termasuk dalam polusi cahaya adalah sebagai berikut.

a.    Langit yang terang (sky glow)

Bertambahnya kecerahan langit di atas wilayah pemukiman penduduk. Hamburan cahaya oleh partikel-partikel udara mengakibatkan langit terang dan bintang tidak kelihatan (Duriscoe dkk, 2018).

b.    Silau (glare)

Kecerahan berlebih yang mengakibatkan ketidaknyamanan secara visual dan dapat menurukan kemampuan melihat.

c.    Cahaya yang mengganggu sekitar (light trespass)

Cahaya yang jatuh di tempat yang tidak diinginkan atau tidak dibutuhkan.

d.    Pencahayaan berlebih (over illumination)

Jumlah sumber  cahaya berlebih secara kualitas dan kuantitas yang menambah parah dan berkontribusi pada sky glow, glare, dan light trespass.

e.    Cahaya yang ramai (light clutter)

Pengelompokan berlebihan terhadap sumber cahaya disatu tempat.

Dampak polusi cahaya dalam astronomi adalah cahaya langit mengurangi perbedaan antara bintang dan galaksi di langit dan langit itu sendiri, sehingga lebih sulit untuk melihat objek redup. Cahaya yang menggangu sekitar dapat mempengaruhi pengamatan ketika menggunakan teleskop  (Rajkhova, 2014).

 

4. Sky Quality Meter

Untuk mengukur tingkat kecerahan langit saat malam dapat menggunakan fotometer seperti Sky Quality Meter (SQM). SQM juga dapat digunakan untuk mengetahui polusi cahaya suatu tempat dan interaksi awal gerhana Matahari (Pramudya & Arkanuddin, 2016). SQM adalah alat yang digunakan untuk mengukur pencahayaan dari langit malam dengan ukuran saku dan harga yang murah seperti terlihat pada gambar 2. Alat ini memungkinkan bagi masyarakat umum untuk mengukur kualitas langit malam kapanpun dan dimanapun (Cinzano, 2005).

Gambar 1. Tampilan dari SQM

Data yang diperoleh dari SQM dibaca menggunakan aplikasi Unihedron Device Manager (UDM). SQM mengukur kecerahan langit malam dalam bentuk magnitudo per detik busur persegi atau secara matematika dapat ditulis mag/arcsec2. Magnitudo adalah satuan atronomi untuk mengukur tingkat kecerahan suatu benda. Satu detik busur adalah luas suatu persegi busur langit yang sisi-sisinya adalah satu detik busur. Semakin tinggi nilai yang terbaca SQM maka semakin gelap benda tersebut. Setiap perubahan 5 mag/arcsec2 berarti langit 100 kali lebih cerah. Sensor cahaya (TSL237) menyediakan mikrokontroler dengan tingkat cahaya, dan pembacaan sensor suhu digunakan untuk mengimbangi pembacaan sensor cahaya melalui rentang suhu ketika alat beroperasi (Unihedron, 2011).

Respon spektral SQM berada dalam rentang yang cukup lebar, yaitu rentang visual 400 – 650 nm untuk transmisi 0,5 dengan puncak sekitar 540 nm. Dengan demikian rentang spektral SQM sesuai dengan sensitivitas spektral mata manusia. Dimensi fisik yang ringan dan kemudahan akuisisi data resolusi waktu tinggi membuka peluang pemanfaatan SQM lebih luas dengan mobilitas tinggi untuk menentukan waktu salat Subuh (Herdiwijaya & Arumaningtyas, 2011).

Berbagai faktor dapat menyebabkan kecerahan langit malam berubah-ubah. Pengambilan banyak data akan sangat berguna dalam mengesampingkan kejadian sesaat selama proses pengambilan data. SQM mengumpulkan cahaya sedikitnya dalam satu detik, dan hasil yang diperoleh didasarkan pada cahaya yang terakumulasi selama waktu tersebut. Faktor yang mempengaruhi SQM dalam pengumpulan cahaya adalah polusi cahaya buatan manusia (lampu jalan, gedung perkantoran, dll), cahaya Bulan, aurora, airglow, cahaya galaksi Bima Sakti, kelembaban, erupsi merapi, dan cahaya zodiak (Unihedron, 2011).

6.Spektrum elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik meliputi cahaya, gelombang radio, sinar-x, sinar gamma, mikrogelombang, dan lain-lain. Berbagai jenis gelombang elektromagnetik hanya berbeda dalam panjang gelombang dan frekuensinya, yang dihubungkan dengan panjang gelombang dalam cara biasa oleh:

                                                                         (1)



dengan adalah frekuensi, adalah panjang gelombang, dan adalah cepat rambat cahaya. Mata manusia peka terhadap radiasi elektromagnetik dari kira-kira 400 hingga 700 nm, suatu jangka yang disebut cahaya tampak seperti telihat pada gambar 6. Panjang gelombang terpendek dalam spektrum cahaya violet (ungu) dan yang terpanjang bersesuaian dengan cahaya merah, dengan semua warna pelangi terletak diantara kedua ekstrim ini.

Gambar 4. Spektrum cahaya tampak (sumber: https://sites.google.com)

Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang lebih pendek daripada gelombang cahaya tampak disebut sinar ultraviolet. Sedangkan gelombang dengan panjang gelombang yang sedikit lebih panjang daripada gelombang cahaya tampak disebut gelombang inframerah (Tipler, 2001).

8.Intensitas gelombang elektromagnetik

Intensitas gelombang didefinisikan sebagai rata-rata daya yang mengalir melalui luasan per satuan luas. Secara matematis, persamaan intensitas dapat ditulis seperti berikut.

                                                                               (2)



Dengan  I    = intensitas (watt/m2)

P   = daya (watt)

A   = luas (m2)

Intensitas gelombag elektromagnetik merupakan perkalian antara kerapatan energi rata-rata dan kecepatan cahaya (Tipler, 2001).

DAFTAR PUSTAKA

Alejandro, M. T., Islam, T P. Niemczycki. 2008, “Automation of a Remote telescope Imaging System” dalam Project  report of  WPI an SRI

Ali, Maskur. Pengertian Internet dan Sejarah Internet. Yogyakarta: Kanisius, 2010.

Ardi, M.K., Pramudya, Y., Okimustava. 2016. “Sistem Kendali Posisi Sky Quality Meter Berbasis Aduino Based Controlled Position controlled System” dalam Prosiding Seminar Kuantum, Yogyakarta

Cinzano, P. (2005). Night Sky Photometry with Sky Quality Meter. STIL Internal Report, 1-14.

Gallaway, T. dkk., (2010). The economics of global light pollution. Ecological Economics, 69, 658– 665

Hasan, A., Abdel-Hadi, Y. A., Issa, I., & Hassanin, N. (2014). Naked Eye Observations for Morning Twilight at Different Sites in Egypt. NRIAG Journal of Astronomy and Geophysics, 23-26.

Herdiwijaya, D., & Arumaningtyas, E. P. (2011). Pengukuran Kecerahan Langit Arah Zenit di Bandung dan Cimahi Menggunakan Sky Quality Meter. Prosidings Seminar Himpunan Astronomi Indonesia, 6-8

Ismail. (2015). Metode Penentuan Awal Waktu Salat Dalam Perspektif Ilmu Falak. Jurnal Ilmiah Islam Futura, 73-92.

Kamshory, & Syafii. (2014). Simulator Posisi Matahari dan Bulan Berbasis Web dengan WebGL. Jurnal Nasional Teknik Elektro, 183-189.

Nataliana, Syamsu, Giantara 2014, Sistem Monitoring Parkir Mobil Menggunakan Sensor Infrared berbasis RASPBERRY PI, Teknik Elektro Institut Teknologi Nasional, Bandung.

Nor, S. A., & Zainuddin, M. Z. (2012). Sky Brightness for Determination of Fajr and Isha Prayer by Using Sky Quality Meter. International Journal of Scientific & Engineering Research, 1-3.

Pramudya, Y., & Arkanuddin, M. (2016). The Sky Brightness Measurement During the 2016. Journal of Physics: Conference Series 771, 1-4.

Purwanto, A. (2012). Nalar Ayat-Ayat Semesta. Bandung : Mizan.

Rahayu, Budi P, Haritman 2014, Pengontrolan Alat Elektronika Melalui Media Wifi Berbasis Raspberry PI, FPIK UPI, Bandung.

Raisal, A. Y., Pramudya, Y., Okimustava, & Muchlas. (2017). The Moon Phases Influence on the

Beginning of Astronomical Dawn Determination in Yogyakarta. International Journal of Science and Applied Science: Conference Series, 1-7.

Ramdani, Y. (2012). Pengembangan Instrumen dan Bahan Ajar Untuk Meningkatkan

Kemampuan Komunikasi, Penadalaran dan Koneksi Matematis dalam Konsep Integral. Jurnal Penelitian Pendidikan, 45-52

Saputro, Hendra W. Pengertian Website dan Unsur-unsurnya. Bandung. 2007.

Unihedron. (2011). SQM-LU Operator's Manual. http://unihedron.com.

Wu, B., dan Wong, H., (2012). Visualization and Analysis of Light Pollution: A Case Study in Hong Kong. ISPRS Annals of the Photogrametry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, (I-2), 171-176.

Zaman, Q. (2015). Memahami Makna Hilal Menurut Tafsir Al-Quran dan Sains. Universum, 103-115.