SERBA-SERBI GERHANA

Dr. Eng. Rinto Anugraha

Fisika UGM

Gerhana merupakan salah satu tanda-tanda kekuasaan Allah SWT. Ada dua jenis gerhana yang dapat disaksikan di bumi, yaitu gerhana matahari dan gerhana bulan. Gerhana matahari terjadi ketika matahari, bulan dan bumi terletak pada suatu garis lurus, sedangkan gerhana bulan terjadi ketika matahari, bumi dan bulan terletak pada suatu garis lurus. Tidak setiap fase konjungsi terjadi gerhana matahari, dan tidak setiap fase bulan purnama terjadi gerhana bulan. Hal ini disebabkan kemiringan bidang rotasi bulan mengitari bumi sebesar sekitar 5 derajat terhadap bidang ekliptika.

Untuk suatu tempat di permukaan bumi yang dapat mengamati suatu gerhana matahari, gerhana tersebut dapat berupa gerhana total, parsial atau cincin. Namun jika kita tinjau sebuah gerhana matahari untuk bumi secara umum, sesungguhnya ada 6 tipe gerhana:

Tipe P : tipe gerhana matahari parsial, dimana hanya ebagian dari kerucut umbra bulan yang mengenai bumi. Pengamat di daerah yang memungkinkan untuk melihat (region of visibility) hanya dapat melihat sebuah gerhana parsial.

tipe T: tipe gerhana total yaitu gerhana sentral yang mana kerucut umbra mengenai bumi. Pada gerhana sentral, sumbu bayangan bulan mengenai permukaan bumi. Pada jenis gerhana ini, dikenal istilah garis sentral (central line) dimana garis ini menghubungkan pusat cakram bulan ke pusat cakram matahari.

tipe A : tipe gerhana cincin yaitu gerhana sentral yang mana perpanjangan kerucut umbra mengenai bumi.

tipe A-T : tipe cincin-total yaitu gerhana sentral dimana sebagian gerhana berupa gerhana total sedang sebagian lainnya berupa gerhana cincin.

(T) : gerhana non-sentral total, dimana hanya sebagian dari kerucut umbra yang mengenai permukaan bumi (yaitu di daerah kutub), tetapi sumbu kerucut umbra tidak mengenai permukaan bumi, sehingga gerhana ini bukan gerhana sentral.

(A) : gerhana non-sentral cincin, dimana hanya sebagian dari perpanjangan kerucut umbra yang mengenai (yaitu di daerah kutub), tetapi sumbu kerucut umbra tidak mengenai permukaan bumi.

Tipe gerhana yang paling sering muncul adalah tipe P, T dan A. Ketika sebuah gerhana matahari bukan gerhana sentral, tipe yang paling sering adalah tipe P.

Perlu diketahui bahwa gerhana total maupun cincin terlihat sebagai gerhana total atau gerhana cincin hanya dari lintasan yang cukup sempit (lintasan garis sentral) di permukaan bumi. Di sebelah utara maupun selatan lintasan tersebut, sebagian besarnya hanya dapat menyaksikan gerhana parsial.

Sementara itu ada tiga tipe gerhana bulan, yaitu

t : gerhana total, dimana bulan berada sepenuhnya di dalam kerucut umbra bumi.

p : gerhana parsial, dimana bulan hanya sebagian berada di dalam kerucut umbra bumi.

pen : gerhana penumbra, dimana bumi berada di dalam kerucut luar (penumbra) tetapi tidak memasuki kerucut umbra.

Gerhana bulan penumbra hampir-hampir tidak dapat dideteksi secara visual, kecuali jika magnitudenya lebih besar daripada 0,7. Teori dan statistik gerhana tidak akan lengkap tanpa gerhana bulan penumbra, sehingga jenis gerhana ini perlu dihitung kontribusinya.

Jumlah gerhana dalam setahun

Disini, yang dimaksud dengan jumlah gerhana, baik gerhana matahari maupun bulan adalah gerhana yang terjadi di bumi secara keseluruhan, bukan hanya pada satu daerah tertentu di bumi. Kemudian yang dimaksud dengan setahun adalah sejak 1 Januari hingga 31 Desember. Namun terkadang kita bisa mendefinisikan 1 tahun untuk konteks disini sebagai 365 hari, dimana tanggal pertama tidak selalu 1 Januari. Bisa saja 1 tahun disini adalah misalnya sejak 30 Juli 1916 hingga 29 Juli 1917.

Dalam satu tahun kalender (1 Januari hingga 31 Desember), bisa terjadi hingga 5 kali gerhana matahari, seperti yang terjadi pada tahun 1805, 1935, dan Insya Allah tahun 2206. Namun demikian dalam rentang 365 hari, bisa terjadi 5 kali gerhana matahari, seperti dalam rentang antara 30 Juli 1916 hingga 29 Juli 1917, yaitu:

30 Juli 1916 A

24 Desember 1916 P

23 Januari 1917 P

19 Juni 1917 P

19 Juli 1917 P.

Dalam setahun kalender, bisa terjadi hingga 3 kali gerhana bulan total, seperti yang terjadi pada tahun 1982. Sementara itu dalam rentang 365 hari, juga bisa terjadi 3 kali gerhana bulan total, seperti dalam rentang antara 21 Januari 2000 hingga 20 Januari 2001, yaitu:

21 Januari 2000

16 Juli 2000

9 Januari 2001.

Kali ini akan ditinjau jumlah gerhana (bulan dan matahari) yang terjadi dalam setahun kalender. Paling sedikit terdapat empat gerhana, yaitu dua gerhana matahari dan dua gerhana bulan. Untuk gerhana bulan ini, satu atau kedua gerhana bulan dapat berupa gerhana penumbra. Contohnya pada tahun 1995.

15 April p

29 April A

8 Oktober pen

24 Oktober T.

Jumlah maksimum gerhana dalam setahun adalah 7 buah, dan ini terjadi dalam 4 kemungkinan sebagai berikut:

5 gerhana matahari + 2 gerhana bulan, seperti pada tahun 1935, 2206.

4 gerhana matahari + 3 gerhana bulan, seperti pada tahun 1982, 2094.

3 gerhana matahari + 4 gerhana bulan, seperti pada tahun 1973, 2038.

2 gerhana matahari + 5 gerhana bulan, seperti pada tahun 1879, 2132.

Sebagai contoh, pada tahun 1982 terjadi 7 buah gerhana yaitu 4 gerhana matahari dan 3 gerhana bulan yang bentuknya sebagai berikut:

9 Januari gerhana bulan total

25 Januari gerhana matahari parsial

21 Juni gerhana matahari parsial

6 Juli gerhana bulan total

20 Juli gerhana matahari parsial

15 Desember gerhana matahari parsial

30 Desember gerhana bulan total

Seperti telah ditulis di atas, dalam setahun kalender, maksimum terdapat 5 kali gerhana matahari. Dalam rentang 4000 tahun sejak tahun -600 hingga tahun 3400, secara perhitungan hanya terdapat 14 tahun yang memiliki 5 kali gerhana matahari dalam setahun, yaitu tahun -568, -503, -438, -373, 1255, 1805, 1935, 2206, 2709, 2774, 2839, 2904, 3295 dan 3360. Catat bahwa distribusi tahunnya tidak beraturan: ada tiga kasus dari tahun -568 hingga -438 (rentang 130 tahun) dan tiga kasus dari tahun 2709 hingga 2839 (rentang 130 tahun), tetapi tidak terjadi sejak tahun -373 hingga 1255 (rentang lebih dari 1600 tahun). Untuk keempat belas tahun di atas, empat dari lima gerhana dalam setahun adalah tipe parsial atau P, sisa tipe gerhana adalah tipe cincin atau A (seperti pada tahun 1935) atau tipe total (seperti pada tahun 2774).

Jumlah gerhana matahari paling sedikit dalam setahun adalah dua kali. Kedua-duanya dapat berupa gerhana matahari parsial, sebagaimana pada tahun 1996 dan 2004.

Jumlah maksimum gerhana bulan dalam setahun kalender adalah lima buah. Dalam rentang 900 tahun antara tahun 1600, ada lima gerhana bulan setahun pada tahun-tahun berikut ini: 1676, 1694, 1749, 1879, 2132, 2262 dan 2400. Pada kasus-kasus di atas, kebanyakan empat dari lima gerhana bulan bertipe penumbra.

Jumlah gerhana bulan paling sedikit dalam setahun adalah dua buah. Keduanya dapat berupa gerhana penumbra, sebagaimana pada tahun 1966 dan 2016.

Seluruh gerhana matahari dalam satu tahun dapat berupa tipe P, sebagai contoh pada tahun 1996 (dua gerhana), tahun 2018 (tiga gerhana) dan tahun 2000 (empat gerhana). Pada tahun-tahun tersebut, tidak ada gerhana total atau cincin.

Dalam setahun, maksimum terdapat dua kali gerhana matahari total. Contohnya, Insya Allah pada tahun 2057. Adalah tidak mungkin terdapat tiga gerhana matahari total dalam setahun, bahkan jika kita masukkan gerhana dengan tipe A-T dan (T).

Sementara itu untuk gerhana matahari cincin, bisa terdapat dua kali dalam setahun, sebagai contoh pada tahun 1951 dan 1973. Jumlah maksimum gerhana matahari cincin yang "murni" dalam setahun adalah dua kali. Yang dimaksud dengan gerhana cincin yang "murni" , yaitu jika tipe A-T (cincin-total) tidak dimasukkan.

Namun jika tipe A-T dimasukkan, jumlah maksimum gerhana matahari cincin (yaitu tipe A dan tipe A-T) dalam setahun ada tiga kali. Untuk kasus tiga kali ini, bisa terdapat satu cincin dan dua cincin-total, atau dua cincin dan satu cincin-total. Antara tahun -2000 hingga tahun 1700, terdapat 10 buah tahun yang berisi tiga gerhana cincin ini dalam setahun, yaitu tahun -1944, -484, -400, -139, 1144, 1228, 1339, 1405, 1489 dan tahun 1966.

Keteraturan dalam gerhana

Telah umum diketahui bahwa gerhana matahari dan bulan memiliki keteraturan setelah suatu periode waktu selama 223 lunasi (1 lunasi = rata-rata 1 bulan sinodik = 29 hari 12 jam 44 menit 3 detik) atau sekitar 6585 1/3 hari, yaitu 18 tahun, 10 atau 11 hari dan 8 jam. Ini dikenal sebagai peride Saros. Adanya tambahan sebesar 8 jam tersebut yang setara dengan bujur 120 derajat menyebabkan daerah visibilitas gerhana matahari setelah satu periode tersebut akan bergeser sebesar kira-kira bujur geografis 120 derajat ke arah barat. Sebagai contoh, peta gerhana matahari total pada tanggal 3 November 1994 serta gerhana total berikutnya setelah satu periode Saros pada tanggal 13 November 2012. Pada gerhana pertama, lintasan total melewati Amerika Selatan, Samudra Atlantik hingga selatan Afrika, sedangkan pada gerhana kedua melewati sebagian Australia dan Samudra Pasifik.

Selain periode Saros, ada pula yang disebut sebagai periode 358 lunasi, atau 29 tahun kurang 20 hari, yang dikenal sebagai periode Inex. Periode Inex ini sama dengan 388,5 revolusi draconic (dari node ke node). Pecahan 0,5 ini memiliki konsekuensi bahwa periode Inex mengambil tempat bergantian, antara satu node dengan node yang lain. Sehingga, sebuah gerhana matahari yang terlihat di belahan bumi utara, maka setelah satu periode Inex, gerhana matahari berikutnya akan terlihat di belahan bumi selatan. Satu Inex berikutnya akan kembali ke belahan bumi utara. Sebagai contoh:

6 Mei 1845 gerhana cincin, terlihat di Laut Arktik, titik turun bulan

16 April 1874, gerhana total, terlihat di Antartika, titik naik bulan

29 Maret 1903, gerhana cincin, terlihat di Siberia, titik turun bulan

7 Maret 1932, gerhana cincin, terlihat di Antartika, titik naik bulan

15 Februari 1961, gerhana total, terlihat di Rusia, titik turun bulan

26 Januari 1990, gerhana cincin, terlihat di Antartika, titik naik bulan, dan seterusnya.

Ada pula periode yang disebut sebagai Semester, yang sama dengan 6 lunasi, sekitar 177 hari atau 0,49 tahun. Mirip seperti Inex, terjadi perubahan titik naik/turun bulan (node) dari satu gerhana ke gerhana berikutnya. Misalnya sebuah gerhana matahari terjadi di dekat salah satu kutub bumi, gerhana berikutnya setelah satu semester mengambil tempat di belahan bumi lainnya, namun secara umum dekat ke ekuator, begitu seterusnya.

Periode yang lain adalah Tritos yang memiliki periode 135 lunasi atau 11 tahun dikurangi satu bulan. Pergeseran terhadap titik node cukup kecil, hanya sekitar 0,5 derajat setelah satu Tritos. Sebagai contoh siklus Tritos berikut ini:

12 September 1931, parsial, belahan bumi utara

12 Agustus 1942, parsial, belahan bumi selatan

11 Juli 1953, parsial, belahan bumi utara

10 Juni 1964, parsial, belahan bumi selatan

11 Mei 1975, parsial, belahan bumi utara

9 April 1986, parsial, belahan bumi selatan

9 Maret 1997, total, belahan bumi utara

7 Februari 2008, cincin, belahan bumi selatan

6 Juni 2019, parsial, belahan bumi utara

5 Desember 2029, parsial, belahan bumi selatan

4 November 2040, parsial, belahan bumi utara

4 Oktober 2051, parsial, belahan bumi selatan, dan seterusnya.

Siklus lain yang terkenal adalah siklus Meton sebesar 235 lunasi atau 19 tahun. Setelah 19 tahun, fase bulan akan terulang pada tanggal kalender yang hampir sama. Siklus Meton adalah periodisitas yang baik untuk menentukan dengan cepat fase bulan pada masa lalu atau masa depan. Sebagai contoh, 190 tahun (10 siklus Meton) setelah gerhana matahari total pada fase bulan baru (new moon) 11 Juli 1991, maka akan didapatkan pula fase bulan baru pada 11 Juli 2181. Akan tetapi tidak ada gerhana matahari pada tanggal yang disebutkan terakhir ini. Karena itu siklus Meton tidak terlalu berguna untuk memprediksi terjadinya gerhana. Sebagai contoh, siklus Meton berikut ini yang berisi lima gerhana.

12 Agustus 1923, tidak ada gerhana

12 Agustus 1942, parsial

11 Agustus 1961, cincin

10 Agustus 1980, cincin

11 Agustus 1999, total

11 Agustus 2018, parsial

11 Agustus 2037, tidak ada gerhana

Fakta-fakta menarik tentang gerhana matahari

1. Tipe gerhana cincin-total atau A-T adalah tipe gerhana sentral, dimana sebagian lintasan adalah total dan sisanya cincin. Lebih tepat, sepanjang garis sentral, gerhana tersebut bermula sebagai cincin, kemudian menjadi total ketika bagian permukaan bumi yang lengkung lebih dekat ke bulan sehingga menjadi total, dan akhirnya kembali menjadi cincin pada akhir lintasan. Namun demikian, gerhana 3 November 2013 bertipe A-T akan menjadi sebuah kasus menarik. Disini, gerhana sentral akan bermula sebagai gerhana cincin, kemudian 15 detik berikutnya berubah menjadi total, dan terus total hingga akhir gerhana.

2. Dua gerhana matahari yang terjadi berturut-turut tidak pernah kedua-duanya berupa fase total. Namun demikian, dimungkinkan terdapat dua gerhana total dalam rentang kurang dari setengah tahun, tetapi salah satunya berupa gerhana bertipe A-T. Contohnya adalah

17 April 1912, tipe A-T

10 Oktober 1912, tipe T

Akan tetapi, dua gerhana sentral yang berturut-turut dapat berupa total kedua-duanya, tetapi dipisahkan oleh gerhana parsial. Sebagai contoh, gerhana total 11 Agustus 1999 dan 21 Juni 2001, dipisahkan oleh empat gerhana parsial pada tahun 2000.

3. Dua gerhana matahari yang terjadi berturut-turut bisa berupa kedua-duanya bertipe A-T, sebagai contoh gerhana 23 Desember 1908 dan 17 Juni 1909, 3 Oktober 1986 dan 29 Maret 1987.

4. Antara tahun -599 hingga tahun 3400 atau rentang 4000 tahun atau 40 abad, terdapat 9439 gerhana matahari, sehingga rata-rata sekitar 237 gerhana per abad. Selama 40 abad tersebut, tipe gerhana adalah sebagai berikut: 3344 gerhana parsial, 3071 gerhana cincin, 2508 gerhana total, 493 gerhana cincin-total, 58 gerhana cincin non-sentral, dan 19 gerhana total non-sentral. Namun demikiannya, distribusinya setiap abad tidak seragam. Sebagai contoh, antara tahun 1701 - 1800 terdapat 251 gerhana, sedangkan antara tahun 2001 - 2100 hanya terdapat 224 gerhana.

5. Pada dua fase bulan baru yang berturutan dapat terjadi gerhana matahari. Hampir seluruh kasus, kedua gerhana tersebut bertipe parsial, yang nampak dari belahan bumi yang berbeda. Sebagai contoh

21 Juni 1982, belahan bumi selatan (selatan Atlantik, Afrika Selatan)

20 Juli 1982, belahan bumi utara (Laut Arktik, negara-negara Skandinavia)

Sangat jarang terjadi, satu dari kedua gerhana berturutan pada dua fase bulan baru yang berturutan adalah gerhana parsial. Dalam rentang tahun -599 hingga tahun 3400, hanya terjadi 5 kali.

Penutup

Demikianlah beberapa serba-serbi gerhana matahari dan bulan yang merupakan salah satu fenomena alam paling indah sebagai tanda-tanda kebesaran ciptaan Allah SWT. Semoga kita dapat mengambil hikmah dari peristiwa alam ini.

Referensi:

Jean Meeus, Astronomical Algorithm, Willmann-Bell, Virginia, 1991.

Jean Meeus, Elements of Solar Eclipses 1951-2200, Willmann-Bell, Virginia, 1989.

Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsel, Willmann-Bell, Virginia, 1997.