Cara Menghitung dan Mengukur Kecepatan Cahaya

Kalau di tanya berapa jauh jarak satu tahub cahaya itu. Bukan berarti satu sinarmenempuh perjalanan selama 1 tahun lalu jaraknya menjadi sangat jauh sehingga tidak bisa dihitung lagi. Cahaya memiliki kecepatan, sama seperti frekuensi radio juga memiliki kecepatan dalam jarak tempuh. Kita sering membaca pelajaran astronomi, ukuran galaksi atau jarak dari satu bintang ke bumi dan lain. Umumnya dihitung berdasarkan jarak dalam satuan tahun cahaya. Kecepatan cahaya atau lintasan cahaya dapat dihitung dalam satuan km. Karena cahaya sama seperti frekuensi dan memiliki kecepatan. Kecepatan cahaya adalah hitungan paling jauh dan paling cepat dalam jarak tempuh. Astronom mengunakan kecepatan cahayasebagai satuan kedua untuk mempersingkat dalam jumlah angka. 

Jarak matahari ke bumi sekitar 149 juta km, mewakili 1 AU. Dalam satuan unit astronomi (AU)
1 tahun cahaya = 63.240 AU. Atau 64.240 AU X 149 juta km. 

Berapa jarak 1 tahun cahaya. Satuan dari tahun cahaya merupakan simbol ly di dunia astronomi, ukurannya sekitar 10 triliun km. Angka tersebut diambil dari jarak tempuh perjalanan cahaya diruang hampa selama satu tahun Julian (365 hari). Hemm angkanya jadi banyak. Jadi cahaya akan melintas sejauh 10 triliun km selama 1 tahun.

Satuan lebih singkat dari ly adalah Parsecs. Mengunakan simbol pc atau setara 3kali kecepatan cahaya.1pc = 3,26 ly (tahun cahaya) = 30,9 triliun km.

Digunakan sebagai meperkirakan atau menghitung jarak sebuah objek dengan benda angkasa terdekat dalam sudut tringulasi / segitiga. Jadi tahun cahaya bisa dihitung dan mewakili satuan ukuran jarak dan bukan ukuran waktu saja. Karena dapat ditentukan dengan persamaan lain seperti jarak dalam km atau mil. 1 tahun cahaya adalah jarak yang hampir sama 10 triliun km. Sedangkan kecepatan cahaya dalam hitungan detik = 300 ribu km perdetik.

Sekarang lebih mudah di mengerti bila kecepatan cahaya dimasukan dalam hitungan lintasan perdetik. Jarak tempuh cahaya tidak hanya sebagai satuan jarak. Dapat mewakili satuan waktu, misalnya kita melihat sebuah objek seperti satu bintangdilangit, jaraknya 1 tahun cahaya. Maka cahaya yang ditangkap oleh mata kita adalah "Cahaya yang baru sampai ke mata adalah cahaya yang melakukan perjalanan selama 1 tahun".

Nama tahun atau Year hanya mewakili dalam astronomi dalam mewakili satuan unit dalam jarak perjalanan cahaya. Atau diasumsikan jarak yang amat sangat jauh, jarak yang tidak lazim dan tidak standar serta sangat cepat. Karena itulah nama cahaya dibuat dalam satuan untuk memudahkan perhitungan jarak atau perhitungan jarak paling jauh saat inidengan angka lebih kecil.

Cahaya merupakan ukuran paling cepat yang dapatdipakai sebagai alat pengukur jarak.

1 tahun cahaya dapat di ukur dengan satuan unit dibawah ini
1 light-year = 9.460.730.472.580.800 meter sebagai angka yang tepat
1 light-year = 9.460.730.472.580 kilometer (9,46 triliun km)
1 light-year = 5,878625 triliun mil
1 light-year = 63241077 astronomical unit (AU) atau 63241077 kali jarak dari bumi ke matahari
1 light-year = 0,306601 parsecs

Contoh saja.

Jarak matahari ke bumi 149.600.000 km Cahaya dari matahari ke bumi baru sampai 8 menit, atau memiliki perbedaan waktu 480 detik untuk sampai ke bumi. Cahaya dari matahari melakukan perjalanan 311.666km / perdetik.

Perjalanan satu tahun cahaya dihitung dalam satu tahun.

1 tahun cahaya = 9 triyun km
1 tahun cahaya melakukan perjalanan = 9.000.000.000.000 km dibagi 311.666 km/detik Total waktu detik setahun = 28.877.067 detik
1 tahun cahaya memerlukan waktu tempuh = 28.877.678 detik = 481.284 menit= 8.021 jam = 334 hari atau mendekati 1 tahun (365 hari)

Jadi satu tahun cahaya adalah waktu perjalanan sebuah cahaya selama satu tahun setara 9 triliun km.

Karena perjalanan sebuah cahaya membutuhkan waktu. Sebagai contoh seseorang mengambil foto matahari, maka gambar yang di dapat adalah gambar 8 menityang lalu dari waktu di matahari. Bila matahari dianggap sebagai lampu. Ketika lampu dari matahari dinyalakan, maka sinar menyala baru terlihat 8 menit kemudian di bumi. Untuk memperkirakan berapa waktu tempuh bila mengunakan peralatan dari bumi. 

1 tahun cahaya harus ditempuh dengan 50 juta tahun waktu bumi, bila seseorang mengendarai mobil dengan kecepatan 80km perjam. Satelitt Voyager yang bergerak dengan kecepatan 70 ribu km perjam baru mencapai jarak 1 tahun cahaya dalam waktu 80 ribu tahun.

Bila ada mahluk hidup memberikan tanda sinar pada jarak 1 juta tahun cahaya (10 triliun km) jauhnya ke bumi. Maka cahaya baru terlihat di bumi 1 tahun kemudian di bumi Contoh dibawah ini dari galaksi Bimasakti. Diperkirakan tata surya kita ada di titik bawah. Mengapa diperkirakan, karena manusia belum mampu mengambil gambar galaksi Bimasakti secara utuh. Dan kita berada di dalamnya. 

Manusia hanya bisa memperkirakan dengan potongan gambar yang dilihat di posisi bumi. Angka yang tertulis tersebut adalah jarak dalam puluhan tahun cahaya. Jadi posisi bumi memang amat sangat jauh, walau ada benda angkasa lain seperti planet dan matahari diluar tata surya kita. Jarak antara planet bintang dan benda angka lainnya dalam hitungan ribuan tahun cahaya. Jarak tata surya (termasuk bumi) kita memiliki jarak 28 ribu tahun cahaya ke titik tengah galaksi. Bila manusia di bumi hanya bisa melihat dengan jelas bintang matahari. 

Konstanta Kecepatan Cahaya dalam Al-Qur'an

Cahaya adalah bagian dari gelombang elektromagnetik sekaligus sebagai materi tercepat di jagat raya ini, dengan kecepatan gerak sebesar 299279.5 km/det yang dalam perhitungan dibulatkan menjadi 300000 km/det. Nilai kecepatan yang diberi simbol c ini telah diukur-dihitung dan ditentukan serta menjadi konsensus Internasional, oleh berbagai institusi berikut: 

- US National Bureau of Standards, c = 299792.4574 + 0.0011 km/det.
- The British National Physical Laboratory, c = 299792.4590 + 0.0008 km/det.
- Konferensi ke-17 tentang Penetapan Ukuran dan Berat Standar, dimana “Satu meter adalah jarak tempuh cahaya dalam ruang vacum selama jangka waktu 1/299792458 detik”.

Selain beberapa institusi di atas, seorang Fisikawan Muslim dari Mesir yang bernama DR. Mansour Hassab El-Naby menemukan sebuah cara istimewa untuk mengukur kecepatan cahaya ini. Menurut Dr. El-Naby, nilai c tersebut bisa ditentukan/dihitung dengan tepat berdasar informasi dari dokumen yang sangat tua.

Perhitungan ini adalah menggunakan informasi dari kitab suci yang diturunkan 14 abad silam, Al-Quran, kitab suci umat Islam. Dalam Al-Quran dinyatakan:

”Dialah (Allah) yang menciptakan matahari bersinar dan bulan bercahaya dan ditetapkanya tempat-tempat bagi perjalanan bulan itu agar kamu  mengetahui bilangan tahun dan perhitungan (waktu)” (Qs. Yunus:5)

”Dialah (Allah) yang menciptakan malam dan siang, matahari dan bulan. Masing-masing beredar dalam garis edarnya “  (Qs.Al Anbiya’:33).

”Dia mengatur urusan dari langit ke bumi, kemudian (urusan) itu naik kepada-Nya dalam satu hari yang kadarnya seribu tahun menurut perhitunganmu.” (Qs. As Sajadah :  5)

Berdasar ayat-ayat tersebut diatas, terutama ayat yang terakhir (Qs. As Sajadah :5) dapat disimpulkan bahwa jarak yang dicapai Sang Urusan selama satu hari sama dengan jarak yang ditempuh bulan selama 1000 tahun, dan karena satu tahun adalah 12 bulan, maka waktu tersebut menjadi 12000 bulan. Secara matematis dapat dituliskan sebagai:

c . t = 12000 . L

dimana :

c = kecepatan Sang Urusan
t = waktu selama satu hari
L = panjang rute edar bulan selama satu bulan 

Panjang rute edar bulan selama satu bulan adalah panjang kurva yang dibentuk oleh bulan selama melakukan revolusi pada sistem periode bulan sideris. Periode bulan sebenarnya ada dua jenis, sideris dan sinodis. Berbagai sistem kalender telah diuji, namun sistem kalender bulan sideris menghasilkan nilai c yang persis sama dengan nilai c yang sudah diketahui melalui pengukuran Dua macam sistem kalender bulan tersebut adalah sebagai berikut: 

1. Sistem sinodis, yang didasarkan atas penampakan semu gerak bulan dan matahari dari bumi, dimana

1 hari = 24 jam
1 bulan = 29.53059 hari

2. Sistem sideris, yang didasarkan atas pergerakan relatif bulan dan matahari terhadap bintang dan alam semesta, dimana:

1 hari = 23 jam 56 menit 4.0906 detik = 86164.0906 detik
1 bulan = 27.321661 hari

Ada perbedaan antara periode bulan sideris dan sinodis. Pada periode sinodis, satu bulan penuh adalah 29.5 hari dimana posisi bulan kembali ke posisi semula tepat pada garis lurus antara matahari dan bumi, dan rutenya berupa lingkaran. Sementara pada periode bulan sideris satu bulan penuh ditempuh selama 27.3 hari dan rutenya bukan berupa lingkaran, melainkan berbentuk kurva yang panjangnya L. Nilai L ini secara matematis dapat dituliskan sebagai:

L = v . T 

Dimana:
v = kecepatan gerak bulan
T = periode revolusi bulan
= 27.321661 hari

Sudut yang dibentuk oleh revolusi bulan selama satu bulan sideris, adalah:

a =  27.321661 hari / 365.25636 hari x 360º 
a =  26.92848º

Sebuah catatan yang perlu diketahui adalah tentang kecepatan bulan (v). Ada dua tipe kecepatan bulan, yaitu: 

1. Kecepatan relatif terhadap bumi yang bisa dihitung dengan rumus berikut:

ve = 2 . p . R / T 

dimana
R = jari-jari revolusi bulan = 384264 km
T = periode revolusi bulan = 655.71986 jam

Jadi
ve = 2 x 3.14162 x 384264 km / 655.71986 jam
     = 3682.07 km/jam

2. Kecepatan relatif terhadap bintang atau alam semesta. Kecepatan ini yang akan diperlukan untuk menentukan perhitungan kecepatan cahaya (sang urusan). Menurut Albert Einstein, kecepatan jenis kedua ini dapat dihitung dengan mengalikan kecepatan jenis pertama dengan Cos a, sehingga secara matematis:

v = ve x Cos a 

Dimana:
a = sudut yang dibentuk oleh revolusi bumi selama satu bulan sideris,
= 26.92848º

Selanjutnya dengan mengingat beberapa parameter yang sudah diketahui berikut ini:

L = v . T,
v = ve . Cos a,
ve = 3682.07 km/jam,
a = 26.92848º,
T = 655.71986 jam, dan
t = 86164.0906 det,

maka nilai kecepatan sang urusan akan menjadi:

c.t = 12000 . L
c.t = 12000 . v.T
c.t = 12000 .(ve.Cos a).T
c = 12000.ve.Cos a.T/t
c = 12000 x 3682.07 km/jam x 0.89157 x 655.71986 jam/86164.0906 det
c = 299792.5 km/det

Jadi:

c = 299792.5 km/det

Kita bandingkan c (kecepatan sang urusan) hasil perhitungan ini dengan nilai c (kecepatan cahaya) sebagaimana yang sudah diketahui!

Nilai c hasil perhitungan => c = 299792.5 km/det

Nilai c hasil pengukuran:
1. US National Bureau of Standards, c = 299792.4574 + 0.0011 km/det
2. The British National Physical Laboratory, c = 299792.4590+0.0008 km/det
3. Konferensi ke 17 tentang Ukuran dan Berat Standar “Satu meter adalah jarak tempuh cahaya dalam ruang hampa selama 1/299792458 detik”