Gerhana Matahari dan Gerhana Bulan

Oleh: Abdul Rachman
Peneliti Matahari dan Antariksa LAPAN

Gerhana Matahari

Bumi beredar mengelilingi Matahari sedang Bulan beredar mengelilingi Bumi. Dalam peredarannya mengelilingi Bumi, suatu saat Bulan akan berada di antara Bumi dan Matahari (istilahnya bulan baru). Matahari-Bulan-Bumi tampak segaris seperti pada gambar berikut. Nah, jika saat itu manusia di Bumi melihat ada bagian Matahari yang tertutup oleh Bulan maka saat itu terjadi gerhana Matahari (baca terus tulisan ini untuk mengetahui kenapa kejadian ini tidak terjadi setiap bulan baru). Bagian Matahari yang tertutup oleh Bulan bisa seluruhnya atau sebagian saja.

Geometri yang memungkinkan terjadinya gerhana Matahari.
Peringatan: tidak setiap bulan terjadi.

A. Jenis gerhana Matahari

1. Jika matahari tertutup seluruhnya oleh Bulan berarti yang kita saksikan adalah Gerhana Matahari Total (GMT). Pada GMT piringan Matahari sama sekali tidak terlihat. Yang terlihat hanyalah bagian Matahari yang disebut korona.
2. Jika Matahari tertutup sebagian saja namun seluruh Bulan ada di depan Matahari maka Matahari akan tampak seperti cincin. Karena tampak seperti cincin maka gerhana jenis ini dinamakan Gerhana Matahari Cincin (GMC).
3. Apabila Matahari tertutup sebagian saja dan tidak seluruh Bulan berada di depan Matahari berarti yang kita saksikan adalah Gerhana Matahari Sebagian (GMS). Gerhana Matahari sebagian biasa juga disebut Gerhana Matahari Penumbra.

B. Penyebab terjadinya gerhana Matahari
Matahari laksana bola api raksasa yang memancarkan sinar sangat tajam. Karena Bulan disinari oleh Matahari maka akan terbentuk bayangan utama bulan yang berbentuk kerucut. Bayangan utama ini dinamakan umbra.  Di samping umbra terbentuk juga bayangan tambahan yang dinamakan penumbra. Apabila umbra atau penumbra tersebut mengenai Bumi maka terjadilah gerhana Matahari.

Bayangan benda langit akibat cahaya Matahari ada dua jenis: umbra (bayangan utama) dan penumbra (bayangan tambahan)

Sekarang mari kita ikuti perjalanan Bulan mengitari Bumi. Perhatikan gambar berikut.

Geometri gerhana Matahari total (dilihat dari atas bidang Bumi mengelilingi Matahari yakni bidang ekliptika).

Pada gambar tersebut, Bulan melintas tepat di antara Bumi dan Matahari. Nah, apabila kita berada di daerah pertemuan umbra dengan permukaan bumi (yakni daerah yang ditunjuk oleh panah U pada gambar) maka kita akan melihat GMT. GMT biasanya dapat disaksikan selama kurang lebih 3 menit. Paling lama sekitar 7 setengah menit. Apabila kita berada di daerah pertemuan penumbra dengan permukaan Bumi (yakni daerah yang ditunjuk oleh panah P) maka yang kita lihat adalah GMS.
Gambar berikut ini barangkali bisa memberikan ilustrasi yang lebih baik.

Geometri gerhana Matahari total.
Sumber: http://images.yourdictionary.com

Sekarang perhatikan gambar berikut.

Geometri gerhana Matahari cincin (dilihat dari atas bidang ekliptika).

Pada gambar tersebut ada daerah yang disebut antumbra (yakni daerah yang ditunjuk oleh panah A). Daerah ini merupakan perpanjangan umbra. Apabila kita berada di daerah pertemuan antumbra tadi dengan permukaan Bumi maka yang kita lihat adalah GMC. Kalau GMT paling lama dapat disaksikan tidak lebih dari 8 menit maka GMC dapat disaksikan hingga 11 menit. Perhatikan bahwa pada GMC pertemuan penumbra dengan permukaan Bumi lebih besar dibanding pada peristiwa GMT. Artinya lebih banyak daerah yang bisa menyaksikan GMS ketika terjadi GMC dibanding ketika terjadi GMT.
Terkadang Bulan melintas tidak tepat di tengah Bumi dan Matahari sehingga umbra dan antumbra Bulan tidak mengenai Bumi seperti pada gambar berikut.

Geometri gerhana Matahari sebagian (dilihat dari samping bidang ekliptika).

Pada gambar tersebut bayangan yang mengenai Bumi hanyalah penumbra. Jika begini kejadiannya maka yang terjadi di Bumi hanyalah GMS. Tidak ada GMT dan GMC.
C. Beberapa faktor yang memengaruhi gerhana Matahari
1. Pengaruh jarak
Lintasan Bumi mengelilingi Matahari tidak berbentuk lingkaran melainkan berbentuk lonjong (elips). Demikian juga lintasan Bulan dalam mengitari Bumi. Hal ini mengakibatkan jarak Bumi dengan Matahari begitu juga Bumi dengan Bulan senantiasa berubah. Akan ada jarak terdekat Bumi dengan Matahari dan jarak terjauh Bumi dengan Matahari. Akan ada juga jarak terdekat Bumi dengan Bulan dan jarak terjauh Bumi dengan Bulan. Perhatikan gambar berikut.

Bumi dan Bulan mengitari pusatnya masing-masing dalam lintasan yang berbentuk elips.

Perbandingan ukuran Bulan saat titik terdekat (perigee) dan di titik terjauh (apogee).
Sumber: www.starrynightphotos.com

Berbicara masalah jarak, ada hal menarik terkait dengan ukuran Matahari dan Bulan. Perhatikan gambar berikut.

Perbandingan ukuran Bumi dan Matahari

Diameter Matahari kira-kira 109 kali diameter Bumi. Diameter Bumi kira-kira 3.67 kali diameter Bulan.  Dengan kata lain diameter Matahari 400 kali lebih diameter Bulan. Akan tetapi jika kita melihat ke langit ternyata  keduanya terlihat hampir sama besarnya. Itu karena jarak Bumi-Matahari juga sekitar 400 kali jarak Bumi-Bulan. Inilah yang memungkinkan Bulan menutupi seluruh permukaan Matahari ketika terjadi GMT.
Perhatikan kembali gambar lintasan Bumi dan Bulan di atas. Saat Bumi berada di titik terdekatnya dari Matahari (sekitar 147 juta km) sedang Bulan berada di titik terjauhnya dari Bumi (sekitar 400 ribu km) Bulan akan terlihat lebih kecil daripada Matahari. Nah, ini memungkinkan terjadinya GMC. Sebaliknya, saat Bumi berada di titik terjauhnya dari Matahari (sekitar 152 juta km) sedang Bulan berada di titik terdekatnya dari Bumi (sekitar 357 ribu km) maka Bulan terlihat lebih besar daripada Matahari. Ini memungkinkan terjadinya GMT.
2. Pengaruh perbedaan bidang lintasan
Walaupun Bulan berada di antara Bumi dan Matahari sebulan sekali (tiap bulan baru)  namun tidak tiap bulan terjadi gerhana Matahari. Dalam setahun biasanya hanya terjadi 2 kali gerhana Matahari.  Mengapa demikian?
Bumi mengelilingi Matahari dalam sebuah bidang. Bulan pun mengelilingi Bumi dalam sebuah bidang. Ternyata bidang lintasan Bumi mengelilingi Matahari tidak berimpit dengan bidang lintasan Bulan mengelilingi Bumi tetapi berselisih sekitar 5 derajat. Apa akibatnya? Perhatikan gambar berikut.

Bidang lintasan Bulan memotong bidang lintasan Bumi (dengan selisih sebesar 5 derajat)

Gambar tersebut memperlihatkan dua kejadian bulan baru. Ketika terjadi bulan baru yang sebelah kanan, Bulan berada jauh di bawah bidang lintasan Bumi sehingga tidak ada bayangan Bulan (umbra maupun penumbra) yang mengenai Bumi. Akibatnya tidak terjadi gerhana. Sekarang bulan baru yang sebelah kiri. Ketika itu Bulan berada di bidang lintasan Bumi sehingga ada bayangan Bulan (umbra maupun penumbra) yang mengenai bumi. Akibatnya terjadi gerhana.
Titik potong Bulan dengan bindang lintasan Bumi disebut titik simpul (node). Gerhana Matahari hanya terjadi jika bulan baru terjadi di sekitar titik simpul tersebut.  Perhatikan gambar berikut.

Gerhana Matahari terjadi jika bulan baru terjadi di dekat titik simpul (node). Perhatikan selisih bidang lintasan (orbit) Bulan dan Bumi (ekliptika). Sumber: http://www.astro.virginia.edu

Gerhana Bulan

Gerhana Bulan dapat dianggap sebagai kebalikan dari gerhana Matahari. Ketika gerhana Matahari, Bumi berada dalam bayangan Bulan; ketika gerhana Bulan, Bulan berada dalam bayangan Bumi. Ketika terjadi gerhana Bulan total, Bulan yang sedang purnama secara berangsur-angsur menjadi gelap (biasanya berwarna kemerahan).

Geometri yang memungkinkan terjadinya gerhana Bulan.
Peringatan: tidak setiap bulan terjadi.

A. Jenis gerhana Bulan

1. Apabila seluruh Bulan berada di dalam umbra maka yang kita lihat adalah Gerhana Bulan Total (GBT).
2. Apabila sebagian Bulan berada di dalam umbra (sebagian lagi dalam penumbra) maka yang kita lihat adalah Gerhana Bulan Sebagian (GBS).
3. Apabila seluruh Bulan berada di dalam penumbra atau sebagian saja (ada bagian Bulan yang tidak mengalami gerhana) maka yang kita lihat adalah Gerhana Bulan Penumbral (GBP).

Perhatikan bahwa GBT selalu didahului dan diikuti oleh GBS dan GBP, sedang GBS selalu didahului dan diikuti oleh GBP.
B. Penyebab terjadinya gerhana Bulan
Sama dengan yang terjadi pada peristiwa gerhana Matahari, ketika Bumi berada di hadapan Matahari terbentuk bayangan Bumi yang  terdiri dari umbra dan penumbra.

Berbeda dengan ukuran umbra Bulan pada gerhana Matahari yang amat kecil dibanding ukuran Bumi, umbra Bumi pada gerhana Bulan dapat meliputi Bulan seluruhnya. Akibatnya, apabila pada gerhana Matahari kita hanya bisa menikmati GMT tidak lebih dari 8 menit, pada GBT kita bisa menikmatinya hingga lebih dari satu jam—tergantung dari seberapa dekat Bulan dari pusat umbra.
Sekitar 35% dari semua gerhana Bulan adalah GBP yang sangat sukar diamati meskipun dengan menggunakan teropong, sekitar 30% adalah GBS yang mudah diamati dengan mata telanjang, selebihnya adalah GBT yang juga mudah terlihat dengan mata telanjang. Perhatikan bahwa berbeda dengan gerhana Matahari di mana hanya kita yang berada di jalur umbra yang bisa menyaksikan GMT, pada gerhana Bulan kita semua yang mengalami malam hari saat terjadinya gerhana dapat menyaksikan GBT.
C. Beberapa faktor yang memengaruhi gerhana Bulan
1. Pengaruh jarak
Lain halnya dengan gerhana Matahari di mana variasi jarak Bumi-Matahari dan Bumi-Bulan berpengaruh pada jenis gerhana, pada gerhana Bulan variasi tadi hanya memengaruhi ukuran umbra maupun penumbra Bumi yang dilintasi Bulan. Hal ini berpengaruh pada durasi (lama) gerhana. Jika Bumi berada di jarak terdekatnya dengan Matahari sedang Bulan berada di jarak terjauhnya dari Bumi dan Bulan melintas tepat di tengah-tengah umbra maka gerhana Bulan yang terjadi dipastikan lebih lama daripada gerhana-gerhana pada kondisi jarak yang lain.
2. Pengaruh perbedaan bidang lintasan
Sama halnya dengan gerhana Matahari, perbedaan bidang lintasan mengakibatkan gerhana Bulan tidak terjadi di tiap purnama. Faktanya gerhana Bulan biasanya hanya terjadi 2 kali dalam setahun.
Tautan:
Sumber informasi gerhana di website NASA
Website tentang fotografi gerhana