Bagaimana Mengukur Jarak Bumi ke Bulan (jarak Lunar)?

moondistance-03
Bumi ke bulan seringkali digambarkan dengan jarak yang dekat

Dalam buku SMP kelas IX, pada bab Tata Surya, kita disuguhi secara “cuma-cuma”, bahwa jarak rata-rata bumi ke bulan (jarak lunar) adalah 384.402 km. Bagaimana cara mengukurnya dan seberapa jauh jarak itu secara nalar kita tidak tahu (istilah fisikawannya adalah “seberapa make sense”). Padahal untuk menjadi seorang ilmuan sejati, perilaku seperti ini (rasa ingin tahu yang rendah) harus perlahan-lahan kita ubah. Bahwa sebagai seorang ilmuan, perlu dikembangkan suatu sikap tidak mudah percaya sebelum membuktikannya (istilahnya adalah skeptis) dan selalu  penasaran akan suatu informasi, baik keabsahannya maupun metode untuk memperoleh informasi tersebut. Sifat-sifat tersebut sayangnya kurang ditonjolkan di sekolah, sehingga seorang siswa harus mengembangkannya sendiri dengan banyak membaca. Iqra’, bacalah.

Termasuk tidak mudah percaya dengan jarak lunar rata-rata sebesar 384.402 km, bagaimana kalau jaraknya hanya beberapa ribu kilometer? Bukankah bulan itu ukurannya jauh lebih kecil dari bumi?

Kemudian timbul pertanyaan lain yang tidak kalah wow,  memang apa pentingnya jarak lunar? Sains dibangun atas dasar pertanyaan (islilah ilmiahnya adalah rumusan masalah), jika tidak ada pertanyaan maka sains tidak akan sekokoh sekarang. Itulah mengapa terkadang saintis sering disebut problem maker, ingat bukan trouble maker ya. Dan karena pertanyaan itu harus dijawab, maka sainstis sekaligus disebut sebagai problem solver.

Jawaban dari memang apa pentingnya jarak bumi ke bulan adalah sangat penting! Jarak lunar dapat digunakan untuk menguji kebenaran dan keakuratan teori gravitasi seperti relativitas umum, dan untuk mendapatkan besaran-besaran astronomi yang sangat akurat seperti massa bumi, radius bumi, waktu presisi rotasi bumi, radius bulan, massa matahari, dan jarak bumi ke matahari. Lho, kok bisa?

Nah pada tulisan ini akan dibahas bagaimana cara mengukur jarak lunar dan seberapa make sense jarak itu. Sedangkan untuk pembahasan hubungan jarak lunar dengan relativitas umum dan besaran-besaran astronomi lainnya, silahkan cari di google ya. Dijamin sangat menarik!

Penelitian untuk mengukur jarak lunar dimulai sejak tahun 1969. Dan pada tahun 2016 ini, ketelitian dari pengukuran jarak lunar telah mencapai ketelitian +- 1,1 mm. Ini awalnya terdengar gila dan tidak masuk akal, bagaimana mungkin jarak yang harus ditempuh dengan roket itu dapat diukur hingga ketelitian milimeter, namun ini adalah suatu fakta berkat adanya teknologi laser.

Laser adalah bentuk istimewa dari cahaya, yang merupakan singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Dalam sehari-hari, kita tidak bisa lepas dari laser, baik laser mainan, laser di pointer, laser di barcode, laser di mouse, laser untuk sunat dan membedah, dll. Satu hal yang harus diketahui bahwa cahaya laser tidak dapat dijumpai secara langsung di alam. Hingga saat ini, hanya teknologi manusialah yang dapat menciptakan laser (belum ditemukan hewan atau tumbuhan yang dapat memancarkan cahaya laser).

lbeam
Laser yang dipancarkan dari stasiun LIDAR di bumi
Goddard_Spaceflight_Center_Laser_Ranging_Facility
Selain memancarkan laser, stasiun LIDAR juga mendeteksi laser

Nah bagaimana laser dapat bermanfaat untuk misi luar angkasa? Tidak, bukan sebagai light saber (meskipun light saber juga menggunakan laser) tetapi sebagai alat ukur jarak lunar. Caranya adalah dengan menempatkan cermin khusus di Bulan (yang disebut retroreflektor), kemudian menyinari cermin khusus yang ada dibulan tersebut dengan laser yang ada di bumi (tepatnya di stasiun LIDAR, Light Detection and Ranging). Laser yang dipantulkan ke bumi akan dideteksi oleh alat pendeteksi (detektor) yang juga ada di stasiun LIDAR. Retroreflektor adalah permukaan yang memantulkan cahaya persis ke arah sumber cahaya, tidak peduli dari mana cahaya itu dipancarkan, mata kucing adalah contoh retroreflektor. Retrorefletor tersebut diletakkan oleh astronot selama misi Apollo (11, 14 dan 15),  jadi mendaratnya Neil Amstrong dkk itu bukan hoax lho ya. Buktinya mereka bisa meletakkan retroreflektor di bulan.

a14
Retroferlektor yang diletakkan di Bulan dalam Misi Apollo 14
Untitled-2 copy
Contoh Retroreflektor, Mata Kucing dan Aksesoris Sepeda

Dari fisika kita belajar bahwa cahaya (laser adalah bentuk lain dari cahaya), memiliki kecepatan dalam ruang hampa udara/vakum (luar angkasa) sebesar 3×10^8 m/s, kita asumsikan atmosfer seolah-olah berperilaku seperti itu, meski kenyataannya kecepatan laser akan sedikit lebih lambat ketika melewati atmosfer. Kemudian dari rumus kecepatan biasa (kita telah mempelajarinya di kelas VII SMP),

s = v*t

Karena lasernya memantul di retroreflektor bulan, maka waktu yang dibutuhkan untuk sampai kembali ke bumi menjadi dua kali. Nah tinggal dibagi dua,

s = v*t/2

Secara sederhanya, dengan mengetahui nilai t, maka s (jarak bumi ke bulan) dapat diukur! Lamanya waktu yang dibutuhkan dari laser dipancarkan di bumi dan kembali dipantulkan ke bumi adalah 2,563 detik. Memasukkan nilai tersebut pada rumus diatas dapat diperoleh besarnya S rata-rata adalah 384,450 km. Mengapa disebut jarak rata-rata? Tentu saja karena orbit bulan mengitari bumi bukanlah lingkaran, melainkan berbentuk lingkaran lonjong (elips), sehingga jaraknya tidak selalu sama dari bumi.

Kemudian seberapa make sense?

Seringkali kita melihat sebuah gambar tentang bumi dan Bbulan digambarkan seolah-olah bumi dan bulan memiliki jarak yang dekat. Jangan mau dibodohi, faktanya mereka terpisah cukup jauh. Jarak Bumi dan Bulan adalah 384.402 km. Seberapa jauh kah itu? Itu sejauh 30 Bumi! Diameter bumi adalah sebesar 12.742 km.

moondistance-01.en
Jarak sebenarnya Bumi dan Bulan
Earth-Moon (2)
Foto bumi dan bulan yang diambil oleh satelit

Posisi paling jauh dari bulan adalah 406.700 km , sekitar 32 Bumi, sedangkan jarak yang paling dekat adalah 356,500 km, antara 28 dan 29 Bumi. Dan jarak bulan ke bumi bergeser menjauh sebesar 3,8 cm setiap tahunnya.

moondistance-05
Jauh jugaya jarak bumi ke bulan

Jarak yang cukup jauh bukan? Nah sekarang jarak lunar sudah make sense. Lalu mengapa bulan sering digambarkan terlihat dekat dengan bumi? Karena bulan dapat terlihat dengan mata telanjang tanpa teleskop.

Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:
Nur Abdillah Siddiq

Nur Abdillah Siddiq

Mahasiswa S3 Fisika ITS, menekuni bidang Optoelektronik dan Elektromagnetika Terapan. Sangat mencintai aktivitas membaca dan mendesain. Profil lebih lengkap dapat dilihat di www.facebook.com/fisrek

Satu tanggapan untuk “Bagaimana Mengukur Jarak Bumi ke Bulan (jarak Lunar)?

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar