Gugurnya Teori Matahari Mengelilingi Bumi (Transit Venus 2012)

posted by: Dunia Andromeda

Selain amat jarang terjadi (transit Venus selanjutnya setelah Transit Venus 2012 baru akan terjadi pada 2117 mendatang, alias masih 105,5 tahun lagi), apa yang membuat Transit Venus demikian istimewa bagi manusia?

Skema pengukuran jarak Bumi-Matahari yang sebenarnya dengan menggunakan Transit Venus. Soleil = Matahari, Terre = Bumi. Sumber : Gunawan dkk, 2012.

Transit Venus menempati kedudukan istimewa dalam sejarah ilmu pengetahuan, khususnya astronomi dan fisika, setidaknya dalam empat hal. Pertama, Transit Venus menyediakan peluang mengukur jarak Bumi–Matahari secara lebih teliti, dengan jalan mengukur nilai paralaks Matahari.

Paralaks Matahari adalah selisih sudut yang disebabkan oleh beda lihat terhadap pusat cakram Matahari antara pengamat di permukaan Bumi dengan pengamat di pusat Bumi. Karena jari-jari Bumi bisa diukur dengan mudah, maka jika paralaks Matahari bisa diketahui, nilai jarak Bumi-Matahari yang lebih akurat pun bisa diketahui, tanpa perlu membentangkan mistar ukur secara langsung di antara Bumi dan Matahari. Dalam praktiknya, pengukuran jarak Bumi-Matahari menggunakan peristiwa Transit Venus membutuhkan minimal dua lokasi berbeda. Data yang dibutuhkan adalah waktu-waktu kontak dari setiap lokasi.

Plotting perubahan fase Venus dikaitkan dengan jarak sudut (elongasi) ke Matahari, bukti bahwa Venus beredar mengelilingi Matahari. Sumber : Gunawan dkk, 2012.

Kedua, transit Venus menjadi peneguhan bagi kebenaran teori heliosentris atau Matahari sebagai pusat tata surya, yang pertama kali diapungkan Copernicus. Dengan mengamati perubahan fase Venus semenjak 3 bulan sebelum transit hingga 3 bulan setelahnya, untuk kemudian jarak sudut (elongasi) Venus dalam setiap fase itu diplot secara relatif terhadap Matahari, maka terdapat fakta, semakin mendekati Matahari maka Venus nampak semakin membesar dan kian menyerupai sabit. Fakta tersebut hanya bisa dijelaskan jika Venus beredar mengelilingi Matahari, bukan sebaliknya.

Sebagian dari halo Venus (tanda panah), saat berlangsung kontak I Transit Venus 2004. Sumber : NASA, 2004.

Ketiga, transit Venus menjadi batu loncatan awal penyelidikan atmosfer planet lain. Keberadaan atmosfer Venus pertama kali disadari dalam Transit Venus 1761 oleh M. Lomonosov (Rusia), saat menjumpai adanya cincin cahaya (halo) yang berumur singkat dan menyelubungi Venus, khususnya saat kontak I dan kontak IV berlangsung.

Cincin cahaya tersebut menunjukkan keberadaan atmosfer Venus, yang menghamburkan dan membiaskan cahaya Matahari demikian rupa sehingga kala dilihat dari Bumi menyerupai cincin. Pengamatan teleskopik yang dilengkapi instrumen spektroskopi membuat kita mampu memilah atmosfer Venus ke dalam komponen-komponen penyusunnya sekaligus memperhitungkan dinamikanya.

Teknik serupa juga diterapkan pada planet-planet lainnya tatkala lewat di latar depan bintang jauh, sebuah fenomena yang disebut okultasi. Dengan cara demikian kita bisa mengetahui sifat atmosfer di hampir semua planet dalam tata surya kita sebelum era perjalanan antariksa bersemi.

Skema transit planet dan penurunan cahaya dari bintang induknya, sebuah cara untuk memburu planet-planet seukuran Bumi di luar tata surya kita . Sumber : Gunawan dkk, 2012.

Dan yang keempat, transit Venus menyediakan peluang guna mengujicoba teknologi terkini pencarian planet–planet tata surya non–Matahari dengan metoda transit planet. Saat Venus mengalami Transit Venus, pada galibnya cakram Venus memblokir 0,09 % luas cakram Matahari. Meski amat kecil, namun pemblokiran tersebut menyebabkan intensitas cahaya Matahari yang kita terima menurun, meski dalam nilai amat sedikit.

Jika sebuah teleskop yang diperlengkapi detektor elektronik ultrasensitif mampu mendeteksi penurunan pencahayaan Matahari dalam Transit Venus, maka muncul potensi ia pun mampu mendeteksi penurunan pencahayaan serupa pada bintang lain yang sangat jauh, yang sedang mengalami transit dengan salah satu planetnya. Dengan teknik ini terbuka kemungkinan untuk mendeteksi planet-planet asing di luar tata surya kita, yang dimensinya seukuran Bumi atau lebih besar sedikit. Saat ini planet-planet di luar tata surya kita yang telah ditemukan masihlah seukuran Jupiter dan kerabatnya.

Jarak Bumi-Matahari

Nilai jarak Bumi-Matahari adalah komponen fundamental dalam memahami ukuran dan cara kerja tata surya kita. Upaya pengukuran telah dilangsungkan sejak masa Aristarchus (23 abad silam) dengan mengamati kedudukan Bulan, namun saat itu hanya menghasilkan angka 2,96 juta km. Pengukuran Claudius Ptolomeus juga tak jauh berbeda, yakni 7,97 juta km atau setara 21 kali lipat jarak Bumi-Bulan saja. Ini tergolong ‘dekat’ dalam skala astronomi. Sehingga Ptolomeus pun bersikukuh menggagas teori Matahari mengelilingi Bumi (geosentris), karena baginya tak ada bedanya sistem Bumi dan Bulan dengan sistem Bumi dan Matahari.

Berabad kemudian disadari pengukuran Aristarchus tidaklah akurat. Pun demikian teori Ptolomeus. Sejak abad ke-11 mulai muncul kesadaran bahwa gerak planet-planet tata surya dan Matahari dalam mengelilingi Bumi justru komplikatif dengan fakta pengamatan langit. Catatan ibn Sina memperlihatkan adanya fase-fase Venus dan jika diterapkan pada kasus Matahari (dan juga Venus) mengelilingi Bumi, hasilnya amat bertolak-belakang. Meski demikian salah satu komponen penting pendukung teori heliosentris, yakni jarak Bumi-Matahari yang sebenarnya, belum diketahui pada masa Copernicus mengapungkan gagasannya.

Transit Venus menyediakan peluang untuk mengetahui jarak Bumi-Matahari yang lebih teliti. Sebab pengamatan tahap-tahap transit Venus dari minimal dua lokasi berbeda akan menyajikan selisih waktu-waktu kontak, sehingga paralaks Matahari bisa diketahui. Karena kita telah mengetahui diameter Bumi, paralaks Matahari pun bisa dikonversi menjadi jarak Bumi-Matahari lewat prinsip trigonometri sederhana. Menggunakan data pengamatan transit Venus dari dua titik berbeda (yakni di belahan Bumi utara dan selatan), nilai paralaks Matahari akan diperoleh sehingga jarak Bumi–Matahari pun diketahui.

Dengan data Transit Venus 1761 dan Transit Venus 1769, maka nilai jarak Bumi-Matahari yang lebih akurat pun diketahui, untuk saat itu bernilai 153 juta km atau 19 kali lipat lebih jauh dibanding yang diduga Ptolomeus. Kemudian pada Transit Venus 1774 dan Transit Venus 1781 diperoleh nilai yang lebih akurat, yakni 149,6 juta km. Nilai ini tak berbeda jauh bila dibandingkan dengan hasil metode pengukuran jarak Bumi-Matahari lainnya, termasuk pengukuran akurat di era penerbangan antariksa.

Salah satu arti penting diketahuinya jarak Bumi-Matahari yang lebih akurat adalah terjungkalnya gagasan Matahari mengelilingi Bumi ala Ptolomeus. Teori gravitasi Newton memperlihatkan, kita bisa menentukan massa sebuah benda langit salah satunya dengan memperhatikan periode revolusi benda langit lainnya yang mengelilinginya serta jarak antara benda langit tersebut dengan benda langit lain yang mengelilinginya. Massa Bumi misalnya, bisa ditentukan jika kita mengetahui jarak Bumi-Bulan dan periode revolusi Bulan (mengelilingi Bumi). Massa Bumi juga dapat ditentukan dengan menggunakan teori Newton yang lain, yakni dengan mengukur nilai percepatan gravitasi (g) di permukaan Bumi ditunjang data jari-jari Bumi serta nilai konstanta gravitasi universal.

Gerak semu tahunan Matahari memiliki periode 365,25 tahun atau setara dengan panjang setahun Matahari. Jika Matahari benar-benar mengelilingi Bumi, maka perhitungan massa Bumi dengan menggunakan nilai jarak Bumi-Matahari era Ptolomeus memperlihatkan massa Bumi yang diperoleh adalah 50 kali lebih besar dibanding nilai yang diperoleh dari perhitungan berdasarkan Bulan maupun nilai g. Meski selisihnya besar, namun hal itu masih bisa ditoleransi dan dianggap sebagai variasi statistik. Perubahan dramatis terjadi tatkala nilai jarak Bumi-Matahari dari Transit Venus telah diketahui. Dengan menggunakan data Transit Venus 1761 dan 1769, maka massa Bumi yang diperoleh adalah 355.000 kali lebih besar dibanding nilai massa Bumi berdasarkan Bulan dan nilai g.

Perbedaan ini terlalu besar dan jelas menunjukkan ada masalah dengan teori Matahari mengelilingi Bumi. Sebaliknya jika Bumi yang mengedari Matahari, maka massa Matahari juga dapat ditentukan dan bila dibandingkan dengan hasil perhitungan massa Matahari lewat sifat periode revolusi dan jarak planet lain maka hasilnya relatif setara. Karena itu tak mengherankan bila Transit Venus disebut hantaman palu terakhir yang meruntuhkan teori Matahari mengelilingi Bumi.

Bagaimana fakta-fakta selanjutnya tentang Venus dan Transit Venus? Tunggu bagian selanjutnya dari serial tulisan ini.

Informasi lebih lengkap tentang Venus dan Transit Venus dapat juga diunduh (dalam bentuk buku elektronik) dari :

• Kafeastronomi.com, dalam bahasa Indonesia.
• NASA, dalam bahasa Inggris.
• NASA, dalam bahasa Inggris, terutama untuk para pendidik.
• Transit of Venus, dalam bahasa Inggris.