Satuan astronomi
Satuan di luar sistem, diizinkan dipakai · besaran: panjang
Dua ribu tahun lamanya para ahli bintang tahu bentuk Tata Surya dan tidak tahu ukurannya. Kepler menarik hukum ketiga pada 1619: kuadrat kala edar berbanding seperti pangkat tiga setengah sumbu panjang. Dari pengamatan langsung terbit bahwa Yupiter 5,2 kali lebih jauh dari Matahari daripada Bumi. Berapa kali lipat — itu diketahui. Berapa jauh itu dalam batu — tidak. Peta itu digambar tanpa garis skala.
Garis skala itu ternyata jarak dari Bumi ke Matahari. Diukur berhadapan tidak bisa: ke Matahari orang tak dapat mendekat, dan sudut antara kedua tepinya pun tak cukup. Karena itu selama tiga abad yang diukur bukan Matahari melainkan tetangga-tetangganya: Mars, lalu Venus, lalu gema sebuah denyut radio. Setiap kali keluar besaran yang sama, satu tingkat lebih teliti.
Pada 2012 pengukuran berakhir. Perhimpunan Astronomi Internasional menyatakan satuan astronomi sebagai jumlah meter yang persis dan menutup perkara itu: 149 597 870 700, tanpa ketakpastian. Alasannya bukan ketelitian, melainkan bahwa batasan lama mulai bergeser dengan sendirinya.
01 · Definisi
Satuan astronomi adalah tepat 149 597 870 700 meter. Angka itu dekat dengan jarak rata-rata Bumi ke Matahari, tetapi batasannya tidak lagi menunjuk Bumi maupun Matahari. Satuan ini kini semata-mata sebuah bilangan.
Sebelum 2012 batasannya lain, dan jauh lebih licik. Satuan astronomi ditetapkan lewat tetapan gravitasi Gauss: itulah jarak yang padanya sebuah benda uji bermassa dapat diabaikan mengelilingi Matahari dalam 365,2568983 hari. Besaran itu tidak diukur dengan mistar, melainkan diturunkan dari gerak planet-planet.
Batasan itu punya dua cacat. Pertama: ia bergantung pada massa Matahari, sedangkan Matahari kehilangan massa — sekitar 10¹⁷ kilogram setahun pergi sebagai pancaran dan angin Matahari. Satuan astronomi karenanya tumbuh perlahan, beberapa sentimeter dalam seabad. Kedua: batasan itu bercorak Newton, dan dalam olahan relativistik satuan itu keluar berbeda pada kerangka acuan yang berbeda.
Resolusi B2 menyingkirkan kedua kesulitan itu dengan satu langkah: menetapkan sebuah bilangan. Au bukan lagi besaran yang diukur, melainkan faktor ubahan antara meter dan skala yang enak bagi para ahli bintang. Tetapan gravitasi Matahari sejak itu diterbitkan tersendiri, sebagai besaran yang diukur.
Skala logaritma dari Merkurius sampai tepi sabuk Kuiper. Penggeser menaruh tanda pada jarak mana pun, dan kartu menghitung berapa lama cahaya menempuhnya, fluks Matahari berapa yang sampai ke sana, dan berapa suhu sebuah benda tanpa udara.
Dalam setengah tahun Bumi bergeser dua satuan astronomi, dan sebuah bintang dekat melukis elips kecil sekali pada latar bintang-bintang jauh. Jarak yang dari sana jari-jari orbit Bumi tampak sebesar satu detik busur diberi nama parsek — itu 206 265 au. Pada bintang terdekat pun sudutnya hanya 0,77 detik, dan tak satu bintang pun memiliki paralaks sebesar satu detik penuh.
02 · Konversi
Masukkan sebuah jarak, kartu akan membawanya dari skala ke skala
Awalan tidak dipakai dengan satuan astronomi: kiloastronomi tidak ada. Di dalam Tata Surya orang berhitung dengan au dan kilometer, di luarnya beralih ke parsek, sedangkan kepada wahana antarplanet jarak diberikan dalam detik perjalanan isyarat — begitu lebih enak bagi orang di darat.
Keluarga ketiga dalam tabel berbicara tentang isyarat. Perintah radio sampai ke wahana dalam waktu yang sama seperti cahaya, sedangkan jawaban memerlukan dua kali lipat untuk kembali. Dari situlah aturannya: makin jauh wahana, makin sedikit ia dikemudikan dengan tangan.
Pada 1961 satuan astronomi untuk pertama kalinya diukur dengan radar: sebuah denyut pergi ke Venus dan gemanya datang beberapa menit kemudian. Jarak keluar langsung dari waktu perjalanan isyarat, tanpa ilmu ukur apa pun dan tanpa andaian tentang massa. Ketelitian naik tiga tingkat sekaligus, dan bersamanya seluruh skala Tata Surya.
| Catatan | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Orde besaran
dari jari-jari Bumi sampai pusat Galaksi04 · Alat ukur
Skala Tata Surya diukur dengan apa
Pada 1672 Cassini di Paris dan Richer di Cayenne mengukur pada saat yang sama kedudukan Mars pada latar bintang. Selisih sudut, pada alas sepanjang 7000 kilometer, memberi jarak jujur pertama ke Matahari: sekitar 140 juta kilometer, hanya kurang 7 %.
Halley menemukan akal itu pada 1716: ketika Venus melintas di muka cakram Matahari, pengamat pada lintang yang berbeda melihatnya berjalan pada tali busur yang berbeda. Selisih lama lintasan memberi paralaks. Lintasan tahun 1761 dan 1769 menggerakkan puluhan ekspedisi ke seluruh dunia — Lomonosov menonton dari Petersburg dan sekalian memperhatikan atmosfer Venus.
Denyut itu pergi ke Venus dan kembali setelah lima menit lebih sedikit. Jarak menyusul langsung dari waktu dan laju cahaya: tiada ilmu ukur, tiada andaian tentang massa. Sesi-sesi pertama pada 1961 langsung memberi satuan itu dengan ketelitian beberapa ratus kilometer.
Ketelitian hari ini datang dari wahana antarplanet. Antena di darat menangkap pergeseran frekuensi isyarat, dan dari situ tahu laju wahana sampai pecahan milimeter per detik. Dari ribuan pengukuran semacam itu disusunlah almanak bintang, dan dari sumber yang sama datang tetapan gravitasi Matahari.
05 · Aturan penulisan
au huruf kecil, tanpa titik dan tanpa awalan
Sejak 2012 lambang bakunya ialah au huruf kecil tanpa titik. AU, a.u. dan ua yang lama tidak dipakai dalam tulisan baru, meski masih terjumpai dalam makalah lama. Awalan SI tidak berlaku bagi satuan ini: jarak ribuan au ditulis utuh.
Satu kehalusan lagi ialah ungkapan «jarak rata-rata ke Matahari». Begitu tidak boleh dikatakan: setengah sumbu panjang orbit Bumi adalah 1,00000102 au, dan selisih seratus lima puluh kilometer punya bobot dalam hitungan yang teliti. Satuan astronomi dekat dengan jarak itu, tetapi menurut batasannya tidak sama dengannya.
06 · Satuan tetangga
Tiga satuan jarak berdiri dalam astronomi bagaikan tangga: au untuk Tata Surya, parsek untuk bintang, tahun cahaya untuk bacaan umum. Dalam makalah ilmiah tahun cahaya hampir tak ada — di sana semuanya parsek.
1,496·10¹¹ m
63 241 au
206 265 au
Parsek enak justru karena itu: jarak keluar dengan membagi satuan itu dengan sudut yang terukur. Ahli bintang tidak mengubah apa-apa — ia membaca hasil pengamatan langsung. Proxima punya paralaks 0,7687 detik, jadi ia berjarak 1,301 parsek, yakni 268 400 satuan astronomi.
07 · Bagian sejarah
Bagaimana skala itu dicari
Aristarkhos menunggu saat Bulan tepat separuh terang, lalu mengukur sudut antara Bulan dan Matahari. Akalnya benar: dari sudut menyusul nisbah kedua jarak. Hanya saja ia memperoleh 87° dan bukan 89,85° yang sebenarnya, sehingga Matahari keluar cuma 19 kali lebih jauh daripada Bulan — hampir dua puluh kali lebih dekat daripada yang sesungguhnya.
Richer berangkat ke Guyana, Cassini tinggal di Paris, dan keduanya menetapkan kedudukan Mars pada satu dan malam yang sama. Alas sepanjang tujuh ribu kilometer memberi paralaks, dan darinya 140 juta kilometer sampai Matahari. Untuk pertama kalinya ukuran Tata Surya diketahui dengan kesalahan beberapa persen.
Untuk dua lintasan Venus lebih dari seratus ekspedisi disiapkan: Cook berlayar ke Tahiti, Le Gentil menghabiskan sebelas tahun di jalan dan pada kedua kalinya tak melihat apa-apa karena awan. Hasilnya dihimpun menjadi 153 juta kilometer — berlebih 2 %.
Radar yang diarahkan ke Venus menutup soal ketelitian: jarak sejak itu diambil dari waktu perjalanan isyarat. Setengah abad kemudian baru tampak bahwa yang menghalangi justru batasan itu sendiri, dan Perhimpunan menetapkan bagi satuan ini jumlah meter yang persis. Tak ada lagi yang tersisa untuk diukur.
Satuan yang berhenti diukur orang
Tiga ratus tahun lamanya satuan astronomi adalah besaran terukur yang utama dalam astronomi. Pada ketelitiannya bergantung segala hal: jarak ke planet-planet, massa, kecerlangan bintang, ukuran Galaksi. Setiap penajaman menulis ulang buku-buku acuan seutuhnya.
Pada 2012 ia dikeluarkan dari besaran-besaran terukur. Alasannya jujur: besaran yang dibatasi lewat massa Matahari mau tak mau berubah, sebab Matahari bersinar dan menyusut. Satuan panjang tidak boleh bernapas. Karena itu Perhimpunan melakukan pada au apa yang dahulu dilakukan pada meter: menetapkan sebuah bilangan dan menutup perkaranya.
Bagian yang terukur tidak lenyap karenanya, ia hanya pindah rumah. Kini yang diukur adalah tetapan gravitasi Matahari dan setengah sumbu panjang orbit Bumi — 1,00000102 au. Jarak ke Matahari masih dipertajam setiap tahun; hanya saja hasilnya tidak lagi ditulis di dalam batasan satuan, melainkan di sampingnya.
Katalog · satuan ukuran
Satu lembar untuk tiap besaran
Tujuh satuan dasar SI, dua puluh dua satuan turunan bernama sendiri, dan besaran di luar sistem yang tak bisa ditinggalkan baik oleh ilmu maupun kehidupan sehari-hari. Masing-masing punya lembarnya sendiri: definisi, konversi, alat, aturan penulisan, sejarah. Dalam 36 bahasa.