PENGENALAN JAM MATAHARI

Abdullah Bin Hassan B.Sc (Bioteknologi), IIUM

Pensyarah Falak Syar’ie Kolej Islam Sains dan Teknologi (KIST), Bachok, Kelantan

abdullah.syariahkelantan@kist.edu.my

1.0 PENDAHULUAN

Jam matahari adalah sejenis peralatan ilmu falak yang digunakan untuk mengukur waktu. Kita sedia maklum bahawa waktu yang kita gunakan sekarang adalah bergantung sepenuhnya kepada kedudukan matahari.

Walaubagaimanapun, waktu awam yang kita gunakan sekarang juga berpandukan kepada waktu matahari purata, atau lebih disebut sebagai waktu matahari wasati. Waktu matahari ini juga merujuk kepada pergerakan matahari sebenar yang diubah menjadi pergerakan purata.

Matahari ketara bergerak pada satah ekliptik dalam keadaan yang tidak seragam. Ini adalah disebabkan satah peredarannya adalah berbentuk elips dan mempengaruhi jarak antara matahari dan bumi mengikut masa-masa tertentu.

Bumi akan berada dekat dengan matahari iaitu kira-kira 147 juta kilometer (147,000,000 km) pada waktu perihelion. Manakala bumi akan menjauhi matahari pada jarak maksimum 152 juta kilometer (152,000,000 km) pada waktu aphelion. Waktu perihelion kebiasaannya akan berlaku pada bulan Januari dan aphelion pula beraku pada bulan Julai setiap tahun

Kejadian perihelion dan aphelion ini gerakan matahari mengalami perbezaan halaju, terutamanya pada perihelion, matahari akan bergerak sangat lambat berbanding gerakan semasa aphelion yang sangat cepat.

Akibat ketidakseragaman halaju matahari inilah, waktu matahari ketara tidak boleh digunakan secara langsung sebagai waktu awam, dan memerlukan kepada pembetulan purata untuk menjadikan waktu gerakan matahari ketara sebagai waktu gerakan matahari wasati.

Gerakan matahari wasati ini bergerak bersama-sama dengan matahari ketara mengikut satu sudut tertentu. Akan tetapi waktu matahari wasati ini dibetulkan dan berbeza matahari ketara mengikut masa yang terdapat di dalam jadual persamaan waktu (equation of time, e) atau Ta’adil Al-Zaman. Sekiranya terdapat bacaan pada jam matahari ketara, maka waktu matahari juga dapat ditentukan.

2.0 JENIS-JENIS JAM SURIA

Terdapat pelbagai jenis jam suria yang direka oleh masyarakat di seluruh dunia. Ia direka mengikut lokasi dan geografi yang memudahkan pembacaan waktu matahari yang ditunjukkan oleh gnomon.

Dua (2) jenis jam yang lazimnya digunakan dan mudah dibuat bagi kawasan-kawasan khatulistiwa ialah Jam Matahari Khatulistiwa (Equatorial Sundial) dan Jam Matahari Mengufuk (Horizontal Sundial). Kedua-duanya adalah bertujuan untuk mengukur waktu, selain menentukan waktu solat Zohor dan Asar bagi orang Islam.

3.0 KONSEP ASAS JAM MATAHARI

Konsep asas sebuah jam matahari ialah mempunyai sebuah gnomon (tongkat) yang diletakkan secara menegak 90o untuk jam matahari mengufuk, menegak atau altitude, atau diletakkan secara selari dengan paksi bumi untuk jam matahari khatulistiwa. Ia digunakan untuk membentuk bayang bagi kegunaan bacaan jam mengikut garisan yang telah dilukis.

Untuk mengukur sudut waktu pada jam matahari, garisan 15 darjah (15o) dilukiskan bagi mewakili satu (1) jam, iaitu 15 darjah pergerakan matahari mengambil masa purata sebanyak satu (1) jam. Untuk mendapatkan bacaan setiap 30 minit, beza sudut adalah sebanyak 7.5 darjah.

Waktu jam matahari ketara bermula pada pukul 6 pagi (0 darjah) iaitu pada terbit matahari, kemuncak pada pukul 12 tengahari (90 darjah), iaitu pada waktu zohor dan berakhir pada 6 petang (180 darjah) iaitu pada waktu maghrib. Bayang pula akan bergerak dari barat ke timur, bertentangan dengan arah pergerakan matahari yang terbit pada sebelah timur dan terbenam pada sebelah barat. Gambaran jam ini adalah sebagaimana dalam Rajah 1.

Kedudukan atau cara letak bagi matahari mestilah; jam 12 yang menjadi garisan meridian menghadap ke arah utara benar. Manakala gnomon untuk jam matahari equatorial, serta tempat bacaan bayang hendaklah condong menghadap ke arah bintang Polaris. Kedudukan ini menjadikan kecondongan jam matahari khatulistiwa berada selari dengan paksi bumi. Kedudukan jam matahari yang pula mengambil asas yang sama, dengan menjadikan bintang Polaris sebagai paksi utama untuk membetulkan kedudukan sesebuah jenis jam matahari.

Rajah 1 : Bulatan Jam Matahari dengan pembahagian setiap 30 minit

4.0 PEMBETULAN MENGGUNAKAN PERSAMAAN WAKTU

Bacaan pada jam matahari, adalah mengikut waktu matahari ketara. Beberapa pembetulan kepada waktu matahari ini mestilah dilakukan untuk mendapatkan waktu yang dapat digunakan sebagai waktu awam.

Pembetulan yang pertama ialah penambahan atau penolakan beberapa minit sebagaimana di dalam Jadual Persamaan Waktu (Equation of Time, e) atau Ta’adil Al-Zaman. Ini adalah sebagaimana kefahaman bahawa matahari akan bergerak cepat atau bergerak lambat akibat satah peredaran adalah berbentuk elips.

Penambahan atau penolak beberapa minit ini bagi menyelaraskan pergerakan matahari harian menjadi sekata, agar setiap hari matahari akan bergerak pada kadar purata sebanyak, 15 darjah bagi satu jam atau 360 darjah bagi satu hari.

Graf Persamaan Waktu adalah sebagaimana di dalam Rajah 2 manakala Jadual Persamaan Waktu dapat dirujuk pada Jadual 1.

Rajah 2 : Graf Persamaan Waktu. Bulan per minit

5.0 PEMBETULAN MENGGUNAKAN WAKTU PIAWAI TEMPATAN

Waktu Piawai Tempatan adalah waktu rujukan yang digunakan untuk menyelaraskan waktu bagi sesuatu negara pemerintahan. Waktu ini menjadikan satu longitud rujukan yang akan digunapakai bagi menjadikan ianya waktu yang selaras bagi kegunaan rakyat dalam sesebuah negara.

Longitud rujukan ini dikira bermula di Greenwich di London sebagai 0 darjah, dipisahkan bagi setiap 30 minit atau 7.5 darjah longitud ke sebelah timur atau ke sebelah selatan. Pembahagian zon waktu inilah yang dinamakan sebagai Greenwich Merdia Time (GMT) dalam ilmu astronomi atau ilmu geografi.

Bagi negara Malaysia, GMT yang ditetapkan ialah +8 jam, yang mengambil longitud 120 darjah (120o) yang berada di perairan Sabah sebagai longitud rujukan bagi menyeleraskan waktu di seluruh Malaysia. Ketetapan ini memansuhkan penggunaan GMT +7.5 jam di Semenanjung Malaysia dan GMT +8 jam bagi Malaysia Barat, yang dahulunya terdapat dua zon waktu yang berlainan.

Oleh sebab penggunaan Waktu Piawai Tempatan inilah yang menyebabkan waktu terbit dan terbenam bagi penduduk Semenanjung Malaysia tidak lagi pada sekitar pukul 6 pagi atau 6 petang. Keadaan ini menjadikan waktu terbit dan terbenam matahari di Semenanjung adalah sekitar jam 7 pagi dan 7 petang. Walaubagaimanapun, waktu terbit dan terbenam matahari masih lagi sekitat 6 pagi dan 6 petang oleh kerana kedudukan negeri Sabah adalah berhampiran dengan longitud rujukan ini.

Penggunaan zon waktu GMT ini tidaklah mengubah ketepatan waktu yang digunakan. Ianya hanyalah bagi memudahkan urusan sesebuah masyarakat dan

pemerintah dengan menggunakan satu waktu yang telah diselaraskan. Sebagai contohnya, secara konsepnya waktu matahari berada tegak di atas kepala ialah pada jam 12 tengahari dan masuknya waktu zohor, iaitu melintasi garisan meridian. Akan tetapi apabila diukur daripada longitud rujukan GMT +8 jam, waktu lintasan matahari pada garisan meridian ini (waktu zohor) di Kelantan adalah sekitar jam 1:11 tengahari.

Perbezaan ini adalah sebagaimana perkiraan berikut :-

Zon Waktu Malaysia : +8 jam

Longitud Kelantan : 102o 14’ 12”

Selisih waktu tempatan :

= (8 x 15 ) - 102o 14’ 12” 15 = 1 jam 11 minit

Waktu Ketara Matahari Melintasi Meridian (Longitud) 102o 14’ 12” ialah pada jam 12 tengahari

Maka, menurut waktu yang dirujuk pada GMT +8 jam ialah :-

= 12 + 1 jam 11 minit

= 13:11 tengahari

*Waktu ini adalah waktu matahari ketara ditambah dengan waktu piawaian tempatan. Waktu zohor bagi kegunaan awam (waktu matahari wasati) adalah setelah diperbetulkan menggunakan Jadual Persamaan Waktu.

Bagi menjelaskan lagi berkenaan waktu piawai tempatan ini, sila rujuk pada Rajah 3.

Rajah 3 : Waktu Piawai Tempatan yang menunjukkan waktu lintasan garisan tengah langit (meridian langit) bermula pada pukul 12 di longitud 120 darjah dan lintasan pada

longitud 102 darjah adalah selepas jam 12 dengan tambahan jangkamasa matahari untuk melintasi meridian, iaitu kira-kira 1 jam 11 minit kemudian.

6.0 REKABENTUK JAM SURIA

2 jenis jam matahari yang mudah dibuat ialah jam matahari khatulistiwa dan Jam Matahari Mengufuk dicadangkan oleh kerana kerja-kerja pembuatannya tidaklah serumita jam-jam matahari yang lain.

Bagi Jam Matahari Khatulistiwa, ianya boleh dibuat seringkas sebagaimana di dalam Rajah 4, atau menggunakan besi sebagaimana Rajah 5. Kedua-duanya menggunakan konsep yang sama, iaitu kedudukan cara letak berpandukan pada paksi bumi dengan gnomonnya merujuk ke arah bintang Polaris.

Rajah 4 : Jam Matahari Khatulistiwa binaan ringkas dengan menggunakan kertas.

Rajah 5 : Gnomon yang melintasi tempat bacaan (bernombor) merupakan seperti potongan kepingan kertas yang tebal. Gnomon dipegang pada hujung atas dan bawah,

turut selari dengan paksi bumi.

Manakala Jam Matahari Mengufuk menggunakan asas yang sama daripada Jam Matahari Khatulistiwa (Rujuk Rajah 6 )dengan beberapa pengiraan yang sedikit rumit. Ia kemudiannya menghasilkan garisan asas seperti Rajah 7 dan Rajah 8. Jam ini kemudiannya diubahsuai dengan penambahan garisan Jadi dan Sartan sebagaimana Rajah 9.

Rajah 6 : Asas Jam Matahari Mengufuk diambil daripada konsep Jam Matahari Khatulistiwa

Rajah 7 : Garisan asas Jam Matahari Mengufuk tanpa gnomon. Hanya mempunyai garisan jam pembahagian 30 minit dan garisan hamal (timur dan barat)

Rajah 8 : Pandang sisi gnomon Jam Matahari Mengufuk. Gnomon diletakkan dalam keadaan sedemikian, ataupun sebatang tongkat tegak sebagaimana pada kedudukan

garisan putus-putus.

Rajah 8 : Jam Matahari Mengufuk lukisan dan kiraan oleh penulis. Terdapat garisan Hamal di tengah, dan lengkungan Jadi dan Sartan bagi penghujung bayang yang akan

jatuh pada bulan Jun dan Disember. Pembahagian masa adalah sebanyak setiap 30 minit bermula jam 8 pagi hingga 6 petang menggunakan waktu Malaysia GMT+8