revisi makalah -...

MEKANISME KERJA MATEMATIS SUNDIAL

Revisi Makalah

Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Hisab Rukyat Klasik

Dosen Pengampu : Dr. H. Ahmad Izzuddin, M. Ag

Oleh:

RIZA AFRIAN MUSTAQIM

N I M : 1 6 0 0 0 2 8 0 1 4

PROGRAM STUDI ILMU FALAK

PASCA SARJANA

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI WALISONGO

SEMARANG

2016

A. PENDAHULUAN

Siklus harian dan tahunan arah dan panjang bayangan benda, sebuah

tugu, tongkkat istiwa, lingga, bencet atau gnomon atau polos, yang dikenai

bekas cahaya matahari dapat dipergunakan sebagai indikator waktu matahari

yang dipergunakan sehari-hari maupun kalender. Sistem penunjuk waktu

dengan indikator bayang-bayang oleh bekas cahaya matahari dinamakan

Sundial atau dial. Dalam perspektif sejarah Sundial merupakan bentuk contoh

peradaban manusia yang bernafaskan astronomi. Manusia berusaha

memahami dan memanfaatkan keteraturan siklus matahari di atas horizon

untuk keperluan hidupnya, memeperkaya kultur dan peradabannya.1

Dalam perkembangan sejarah teknologi Sundial merupakan instrumen

pengamatan yang sudah dikenal manusia sejak zaman Babylonia (antara

2000 - 1000 tahun sebelum Masehi) dan mungkin lebih lama lagi, kemudian

berlanjut ke zaman Yunani Kuno (beberapa ratus tahun sebelum Masehi)

seperti Thales (600 SM), Meton (430 SM) dan calippos (4 abad SM).2

Dalam perkembangannya walaupun sistem penunjuk waktu untuk

keperluan sehari-hari dan sistem kalender untuk sistem penunjuk waktu

jangka panjang sudah tersedia namun Sundial masih menjadi pembicaraan

dalam astronomi dan khalayak luas.3

Berdasarkan penjelasan di atas, perlu kiranya untuk dilakukan sebuah

kajian mendalam tentang segi klasik Sundial sebagai salah satu alat dalam

praktek ilmu falak. Hal tersebut akan dikupas dalam tulisan ini berdasarkan

mekanisme kerja Sundial.

1 Penelitaian Moedji Raharto, “Sindial; Antara Monumen dan Pendidikan”, dalam buku

Seminar Sehari Astronomi, Bandung: TP, 1995, h. 127 2 Penelitaian Moedji Raharto, “Sindial ..., h. 127

3 Penelitaian Moedji Raharto, “Sindial ..., h. 128

B. MACAM-MACAM SUNDIAL

Berkaitan dengan panjang dan arah bayangan-bayangan benda yang

disebabkan oleh kedudukan matahari di langit suatu tempat dapat

dieksplorasi. Antara lain mengetahui meridian langit dan sistem waktu surya

yang dipergunakan sehari-hari di lokasi pengamatan. Mengetahui keberadan

matahari terhadap titik Aries, titik paling Selatan maupun titik paling Utara.

Pemanfaatan kombinasi besaran posisi matahari dengan panjang dan arah

bayang-bayang antara lain di dalam bentuk Sundial Stick in the Sand, panjang

bayang-bayang dan arahnya digunakan untuk indikator tinggi dan azimuth

matahari. Tinggi (h) dan azimuth (Az), deklinasi (δ) matahari dan lintang

tempat (ϕ), berhubung dengan sudut jam matahari (HA), cos (HA) = (sin h -

sin ϕ sin δ) / cos ϕ cos δ atau sin (HA) = *(sin h sin Az) / cos δ+.4 Perhatikan

macam-macam Sundial berikut:

1. Altitude Dial. Memanfaatkan kombinasi tinggi, deklinasi dan lintang

tempat, dengan sudut jam. Misalnya De Saint Regans atau Capuchin

Dial (abad 15) tinggi dan sudut jam fungsi waktu (kalender).

2. Pilar Dial. Dilengkapi jarum penunjuk hari dan jam dan Disc Dial.

3. Horizontal Dial. Sudut jam dengan arah perubahan sudut dengan garis

utara selatan.

4. Vertical South/Nourth Facing Dial. Memanfaatkan bayangan yang

dibentuk oleh matahari ketika matahari berada dibelahan langit

selatan atau di utara, (ϕ > 23.5ᵒ). Orientasi rumah yang tidak selalu

tepat dengan utara – selatan dapat dikoreksi dengan orientasi stick

pada Sundial. Sundial bersistem ekuatorial ada arah sumbu yang

sejajar dengan sumbu bumi.

5. Global Sundial. Memanfaatkan bola bumi untuk mengetahui pola

matahari mencahayai kutub bumi, mengetahui terbit dan terbenam

matahari secara global serta rotasi bumi terhadap waktu dan bayang-

bayang.


6. Noon Mark. (Tanda bayang-bayang tengah siang) dan analemma. Efek

persamaan waktu, perbedaan waktu matahari rata-rata dan matahari

sebenarnya mencapai meridian, tergambar pada noon mark.5

Selain itu Sundial bisa berbentuk sebuah monumen, namun juga bisa

berbentuk portable dapat dibawa dangan mudah (misalnya Pocket Sundial).

Tujuan pembuatan Sundial juga bisa beragam sebagai memorial (tugu

peringatan atau kenangan) atau sebuah hiasan.6

Dalam referensi lain di sebutkan Sundial memiliki beberapa macam,

antara lain: equatorial sundial, horisontal sundial dan vertical sundial.

Sebagiamana berikut:

1. Equatorial Sundial atau Jam Matahari Ekuatorial

Jam Matahari ekuatorial adalah Jam matahari yang mempunyai

bidang dial miring sesuai dengan lintang suatu tempat dan memiliki

gnomon yang tegak lurus terhadap dataran bidang dialnya tersebut.

Kemiringan bidang dial sesuai dengan besar lintang tempat ditujukan

untuk penyesuaian posisi bidang dial dengan lingkaran meridian.7

Berikut adalah contoh gambar jam Matahari equatorial.8



7 Rene R J Rohr, Sundial: HistoryTheory And Practice, Newyork: Dover, 1996, hlm. 47.

8 Sumber dari www.sundialequatorial.com diakses pada hari rabu 12 Oktober 2016.

a. Bagian-bagian jam Matahari ekuatorial dan cara kerjanya

Jam Matahari ekuatorial mempunyai bagian yang wajib

terpasang yaitu bidang dial yang terdapat garis-garis jam dan

gnomon sebagai penangkap cahaya yang menghasilkan bayangan.

1) Bidang Dial

Gambar di atas adalah bentuk jam Matahari yang

mempunyai model bidang dial miring sesuai dengan

lintang suatu tempat. Tabel pada bidang dial memiliki dua

sisi yang sejajar dengan khatulistiwa dan memiliki sudut

90ᵒ. selain itu juga, bidang dial memiliki tabel garis waktu

yang digunakan sebagai penanda bayangan Matahari. Hal

ini dikarenakan adanya pergerakan deklinasi Matahari

yang mana kadang kala Matahari berada di utara

khatulistiwa atau memiliki deklinasi positif dan kadang kala

berada di selatan khatulistiwa atau memiliki deklinasi

negatif.9

Sedangkan Gambar garis–garis jam yang terdapat

pada bidang dialnya merupakan gambaran dari proyeksi

bola langit terhadap bidang datar.10 Untuk memahaminya,

bayangkan sebuah bola transparan yang mana pada bola

tersebut terdapat garis-garis meridian yang antara satu

dengan garis yang lain memiliki jarak 15°, kemudian

miringkan bola tersebut sehingga poros atau sumbunya

menghadap ke arah kutub utara langit, jika bola tersebut

disinari maka garis–garis meridian yang tergambar pada

bola tersebut akan terproyeksikan menjadi garis-garis lurus

yang menunjukkan garis jam.

9 Denis Savoie, Sundial, Construction and Use, Praxis, Jerman:2009. h. 57.

10 Denis Savoie, Sundial ..., h. 38.

2) Gnomon

Bagian yang kedua dari jam Matahari ekuatorial

adalah gnomon. Gnomon pada jam matahari ekuatorial

diletakkan tegak lurus dengan bidang dial yang miring.

Ketika hari berganti, model bayangan tidak akan selalu

bergerak ke arah yang sama. Seperti ketika Matahari

berada pada deklinasi utara maka bayangan Matahari akan

searah dengan jarum jam. Akan tetapi ketika deklinasi

selatan maka bayangan Matahari akan berlawanan dengan

arah jarum jam.11

Pada saat deklinasi utara, setelah tanggal 21 juni

panjang bayangan akan menjadi lebih panjang, dan akan

terus memanjang tak terhingga sampai pada musim gugur

yang terjadi pada tanggal 23 september. Begitu juga

sebaliknya akan terjadi pada saat deklinasi selatan.12

2. Horisontal Sundial atau Jam Matahari Horisontal

Jam Matahari Horisontal merupakan bentuk yang paling

sederhana. Kita kerap menjumpai di depan masjid sebagai penunjuk

waktu dan bahkan jenis jam ini dijadikan sebagai tempat wisata seperti

jam Matahari terbesar di Indonesia yang terletak di Perumahan Kotabaru

Parahyangan, Padalarang, Kabupaten Bandung Barat, sekitar 20 kilometer

arah barat kota Bandung.13

Jam Matahari horizontal mempunyai garis jam yang berpotongan

pada titik di mana gnomon ini melintasi bidang horizontal. Bentuk dari

jam ini disesuaikan dengan skema kemiringan yang sama dari garis lintang

tempat. Jam ini lebih mendekati prinsip dalam pemakaian jam Equatorial.

11

Lihat Skripsi M. Hanifan Muslimin, “Analisis Penggunaan Bencet Di Pondok Pesantren Al-mahfudz Seblak Diwek Jombang Sebagai Penunjuk Waktu Salat”, h. 31

12 Denis Savoie, Sundial ..., h. 59

13 Lihat www.thebiggestsundial.com. Di akses pada hari Rabu, 12 Oktober 2016

Jam Matahari ini juga dirancang untuk satu lintang dan dapat digunakan

dalam lintang lain, asalkan ketika ke atas atau ke bawah memiliki sudut

miring yang sama dalam perbedaan lintang.14

Berikut adalah gambar jam Matahari horizontal.15

a. Bagian- bagian jam Matahari horisontal dan cara kerjanya

Jam Matahari Horisontal merupakan jam Matahari yang

mempunyai bidang dial berbentuk datar sejajar dengan garis

horizon Bumi. Jam Matahari Horizon mempunyai bagian yaitu

bidang dial datar sebagai cirri dari horizon dan gnomon yang

menyesuaikan lintang.

1) Bidang Dial

Jam Matahari Horisontal merupakan jam Matahari

yang mempunyai bidang dial berbentuk datar sejajar

dengan garis horizon Bumi. Jam Matahari Horizon

mempunyai bagian yaitu bidang dial datar sebagai cirri dari

horizon dan gnomon yang menyesuaikan lintang.16

Sedangkan garis jam pada bidang dial untuk jam

Matahari horisontal ini tidak sama seperti jam Matahari

Ekuatorial. Jam Matahari Ekuatorial memiliki jarak sebesar

15ᵒ antar garis jam. Sedangkan untuk jam Matahari

14

Rene R.J. Rohr, Sundials .., h. 49 15

Sumber dari www.sundialequatorial.com diakses pada hari rabu 12 Oktober 2016. 16

Denis Savoie, Sundial ..., h. 68

horisontal, besar sudut antar garis jam dihitung dengan

mempertimbangkan lintang tempat dari daerah dimana

jam Matahari tersebuta akan digunakan. Yaitu dengan

menggunakan rumus:

tan H = sin ɸ . tan H

sehingga besar sudut antar jam pada bidang dial tidak

mutlak sebesar 15ᵒ.17

2) Gnomon

Gnomon pada jam Matahari ini, harus disesuaikan

dengan besar sudut lintang tempat dimana sundial ini akan

digunakan. Mungkin disinilah kita dapat menemukan

perbedaan antara jam Matahari Ekuatorial dan Horisontal.

pada jam Matahari Ekuatorial, yang harus disesuaikan

kemiringannya dengan besar sudut lintang tempat.

Sedangkan untuk jam Matahari Horisontal adalah

kemiringan gnomonnya.18

3. Vertical Sundial atau Jam Matahari Vertikal

Jam Matahari Vertikal adalah jam Matahari yang mempunyai

bentuk tegak lurus/vertikal. biasanya ditemui di dinding-dinding

bangunan, menara atau tempat umum baik dijadikan penunjuk waktu

maupun hiasan rumah. Sehingga penempatannya lebih tepat untuk

diletakkan di tempat yang tegak lurus pula.

Berikut adalah contoh jam Matahari vertikal.19

17

Denis Savoie, Sundial ..., h. 68 18

Denis Savoie, Sundial ..., h. 69 19

Sumber dari www.sundialequatorial.com diakses pada hari rabu 12 Oktober 2016.

a. Bagian- bagian jam Matahari Vertikal dan cara kerja

Jam Matahari vertikal hampir sama dengan jam Matahari

horizontal yang menjadi perbedaannya adalah cara

penempatannya saja. Jam Matahari vertikal diletakkan sejajar

dengan garis vertikal. Bagian bagian yang terdapat pada jam

Matahari ini adalah bidang dial dan gnomon.

1) Bidang Dial

Bidang dial pada jam Matahari vertikal di letakkakn

sejajar dengan garis vertikal. Konsep yang terdapat di

dalam jam Matahari ini hampir sama dengan apa yang ada

pada jam Matahari Horisontal. Sedangkan pada rumus

penentuan garis antara satu jam ke jam lain pun sama

dengan apa yang terdapat pada jam Matahari Horisontal,

yaitu dengan menggunakan rumus dan

mempertimbangkan besar sudut lintang tempat. Apabila

kita simpulkan, maka jam Matahari Vertikal ini layaknya

jam Matahari Horisontal yang di rubah posisinya menjadi

tegak lurus.20

2) Gnomon

Gnomon pada jam Matahari vertikal juga relatif

sama. Persamaannya ialah terletak pada konsep

20

Rene R.J. Rohr, Sundials .., h. 53

penentuan kemiringan gnomon yang disesuaikan dengan

besar sudut lintang tempat daerah. Sedangkan

pemasangannyategak lurus dengan alas bangunan yang

akan dijadikan pijakannya.21

C. SISTEM KLASIK SUNDIAL

Berbicara tentang segi klasik Sundial tidak jauh berbeda dengan alat-alat

lain yang sudah lama ditemukan. Segi klasik yang terdapat pada Sundial

dapat dilihat dari beberapa hal, di antaranya:

1. Mekanisme Kerja Sundial

Berdasarkan pemaparan di atas, mekanisme kerja Sundial atau

Jam Matahari masih menggunakan teori heliosentris yaitu model

astronomi yang mana bumi mengelilingi matahari yang berada pada

pusat tata surya. Hal tersebut bermakna bahwasanya Sundial

menggunakan rotasi perputaran bumi terhadap matahari untuk

menentukan waktu. Karena bumi berrotasi, maka Sundial akan

menggunakan gerak semu matahari untuk menentukan waktu pada hari

tertentu.

Jika melihat kepada macam-macamnya, setiap jenis Sundial

terdapat bidang dial dan gnomon. Dimana bidang dial nantinya akan

menunjukan bayangan matahari melalui gnomon. Setiap jenis sundial

pada prinsipnya sama-sama akan dapat menentukan waktu harian bila

terdapat cahaya matahari dan bayang-bayang matahari. Tanpa cahaya

dan bayang-bayang matahari tersebut, maka jenis sundial apapun tidak

akan dapat digunakan.

Keterbatasan mekanisme kerja Sundial terhadap cahaya matahari

dan bayang-bayang matahari menunjukan bahwa Sundial merupakan

salah satu alat klasik dalam ilmu astronomi. Sejauh ini yang berkembang

21


hanyalah bahan yang dijadikan untuk membuat Sundial lebih baik dan

praktis. Sedangkan dari sistem kerja yang digunakan masih tetap sama.

2. Waktu Penemuan Sundial

Jam Matahari merupakan jam tertua yang pertama kali digunakan

sekitar 3500 sebelum Masehi. Prinsip kerja jam ini yaitu dengan

menunjukkan berdasarkan letak Matahari dengan cara melihat bayangan

Matahari. Di Indonesia, jam Matahari biasanya dibuat dari tongkat atau

semen serta sejenisnya dan ditempatkan di daerah terbuka agar mudah

terkena sinar Matahari.22

Pada tahun 1500 SM di Mesir ditemukan sundial berbentuk “T” yang

digunakan oleh Thutmosis III. Alat ini dilengkapi dengan bandul/syaqul

untuk mengukur kesejajaran ketika digunakan.23 Mesir memiliki

peradaban yang luar biasa kaitannya dengan astronomi. Mereka

menggunakannya untuk keperluan ibadah (menyembah Tuhan)

berdasarkan waktu tertentu.

Pada periode Yunani Klasik desain sundial mulai dikembangkan,

diantaranya berbentuk hermisperium. Alat ini dirancang oleh Aristarcus

dari Samos (abad ke-3 SM). Dia membuatnya dari batu yang berbentuk

cekung yang ditengahnya terdapat gnomon vertikal yang mengarah ke

zenit. Dalam perkembangannya Alexander The Great (356-323 SM),

Berosus mendesain lagi lebih sempurna yang disebut dengan

hemicyclium, dengan menggunakan vertical gnomon. Hemicyclium lebih

mudah dibaca dan ringan untuk dibawa untuk melakukan penelitian

waktu.24

Meskipun teori geosentris masih berkembang pada saat itu, akan

tetapi banyak memunculkan perdebatan. Ini terlihat dari semakin

22




berkembangnya model sundial yang mengikuti posisi Matahari dalam

pergerakan semunya. Dan akhirnya pada abad ke-10, astronom Arab

telah menemukan cikal bakal lahirnya sundial modern.25

Selain itu, masing-masing sundial pun mempergunakan peraturan

tersendiri dalam proses pembuatan dan penggunaanya.26 Ibnu al-Shatir

membuatnya untuk masjid Umayyah di Damaskus pada tahun 1371 M.

Sundial tersebut menggunakan gnomon yang sejajar dengan kutub Bumi

hingga sampai saat ini masih ada.27

Mengingat keberadaan Sundial yang sudah cukup lama, maka hal

tersebut merupakan salah satu bagian dari keklasikan Sundial.

3. Metode Sundial

Berdasarkan macam-macam dan fungsinya Sundial hanya dapat

berfungsi ketika ada sinar matahari dan menghasilkan bayangan.

Perhatikan tabel perbedaan Sundial berikut:

Bagian Ekuatorial Horizontal Vertikal Keterangan

Bidang

Dial

Penempatan

bidang dial

miring

sesuai

dengan

besar lintang

Penempatan

bidang dial

sejajar

dengan garis

horizon

Penempatan

bidang dial

sejajar

dengan garis

vertikal

Konsep bidang

dial pada

Sundial

Horizontal dan

Vertikal sama,

yang

membedakan

adalah dalam

penempatannya

25

Teori geosentris oleh Claudius Ptolomeus (140 M) yang menyatakan bahwa Bumi itu sebagai pusat jagat raya. Lalu teori ini terbantahkan oleh Nicolas Copernicus (1473 -1543 M) dengan heliosentrisnya, bahwa Matahari adalah sebagai titik pusatnya.

26 Rene R.J. Rohr, Sundials .., h. 3

27 Lawrence E. Jones, Sundial and Geometry, Glastonbury: North American Sundial

Society, 2005, h. 6

Gnomon Dipasang

tegak lurus

dengan

kemiringan

bidang dial

Dipasang

tegak lurus

dengan

bidang dial

dan

diletakkan

sejajar

dengan arah

utara sejati

Dipasang

tegak lurus

dengan alas

bangunan

yang akan

dijadikan

pijakan

Gnomon pada

Sundial

Horizontal dan

Vertikal

mempunyai

kesamaan yaitu

tinggi gnomon

sama dengan

besaran lintang

tempat28

Berdasarkan fungsinya, Sundial juga akan berfungsi untuk banyak hal

jika terdapat sinar dan bayangan matahari. Sebagaimana berikut:

1. Sebagai Penunjuk Waktu Salat. Fungsi Sundial salah satunya ialah

digunakan sebagai penunjuk awal dan akhir waktu salat,

khususnya salat Zuhur dan Asar.29

2. Penunjuk Waktu Lokal. Sundial juga dapat difungsikan sebagai

penunjuk waktu lokal yaitu dengan melihat garis jam yang

ditunjukkan oleh bayangan gnomon seseorang bisa mengetahui

jam pada hari tersebut, akan tetapi waktu yang ditunjukan oleh

Sundial ialah waktu lokal sehingga akan ada selisih dengan waktu

daerah. Selisih tersebut bisa dihitung dengan menggunakan

konversi dari waktu daerah ke waktu lokal.30

3. Penunjuk Tanggal. Sundial juga dapat di manfaatkan sebagai

penunjuk tanggal yaitu Sundial ekuatorial. Sundial ini memiliki

bidang dial yang sejajar dengan garis ekuator langit, oleh karena

itu panjang bayangan gnomon yang jatuh pada bidang dial sama

28

Lihat Skripsi M. Hanifan Muslimin, “Analisis Penggunaan Bencet Di Pondok Pesantren Al-mahfudz Seblak Diwek Jombang Sebagai Penunjuk Waktu Salat”, h. 38.

29 M. Hanifan Muslimin, “Analisis ..., h. 38.

30 M. Hanifan Muslimin, “Analisis ..., h. 40-41.

dengan panjang gnomon / Tan δ (lintang tempat), selain itu

pergerakan harian ujung bayangan gnomon selalu membentuk

sebuah lingkaran lingkaran ini sering disebut dengan lingkaran

deklinasi.31

Dari penjelasan di atas dapat di simpulkan bahwa berdasarkan

metode Sundial yang jika kita lihat pada macam-macam dan fungsinya

sangat tergantung kepada sinar matahari dan bayangannya. Oleh karena

itu ketergantungan tersebut, maka Sundial dapat dikatakan sebagai salah

satu alat klasik.

31

M. Hanifan Muslimin, “Analisis ..., h. 41-42.

DAFTAR PUSTAKA

Jones, Lawrence E., Sundial and Geometry, Glastonbury: North American Sundial Society, 2005.

Muslimin, M. Hanifan, “Analisis Penggunaan Bencet Di Pondok Pesantren Al-mahfudz

Seblak Diwek Jombang Sebagai Penunjuk Waktu Salat” Skripsi Fakultas Syari’ah dan

Hukum, UIN Walisongo Semarang.

Raharto, Moedji, “Sindial; Antara Monumen dan Pendidikan”, dalam buku Seminar Sehari Astronomi, Bandung: TP, 1995.

Rohr, Rene R.J., Sundials History, Theory, and Practice, New York: Dover

Publications, Inc, t.t. Savoie, Denis, Sundial, Construction and Use, Praxis: Jerman, 2009.

revisi makalah -...

Documents