1. Skala Jarak
Satuan jarak dalam dunia astronomi pada umumnya tidak dinyatakan dalam meter sesuai Standar Internasional (SI) karena jaraknya yang sangat-sangat jauh. Skala jarak yang sering digunakan antara lain Astronomical Unit (AU), tahun cahaya (tc) dan parsec.
1 Au didefinisikan sebagai jarak rerata bumi ke matahari yakni sejauh 149,6 juta km atau sekitar 1,496 x 10 11 meter.
Dengan dibuatnya satuan jarak tersebut, diharapkan memudahkan manusia dalam penulisan sehingga mudah untuk dibayangkan. Misalnya: jarak matahari ke venus sebesar 104,7 juta km dapat ditulis sebagai 0,7 AU. Jarak antara matahari ke Neptunus sebesar 4,5 milyar km dapat ditulis sebagai 30,07 AU.
Skala jarak yang lebih jauh lagi adalah tahu cahaya (tc) atau light year (ly). Satu tahun cahaya didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh oleh cahaya selama 1 tahun. Dengan demikian, jika kelajuan cahaya secepat 3 x 108 meter/detik, maka dalam jangka waktu 1 tahun, cahaya mampu menempuh jarak sejauh 9,48 x 1012km atau 63.000 AU.
Tahun cahaya bukanlah skala waktu melainkan skala jarak, akan tetapi kita juga bisa mendapatkan gambaran waktu.
Misalnya:
Jarak antara bumi dengan bintang terdekat (α-Centauri) adalah 4 tahun cahaya. Artinya jika kita melakukan perjalanan ke α-Centauri dengan kecepatan cahaya, maka kita baru akan sampai setelah menempuh waktu 4 tahun perjalanan. Dengan kata lain, α-Centauri yang kita lihat saat ini adalah keadaan α-Centauri 4 tahun yang lalu.
Contoh lain lagi misalnya, jika kita melakukan perjalanan ke matahari dengan kecepatan cahaya, maka akan memerlukan waktu perjalanan selama 8 menit. Dengan kata lain, matahari yang saat ini kita lihat adalah keadaan matahari 8 menit yang lalu. Andaikan matahari padam, maka kita baru akan tahu setelah 8 menit kemudian karena sinar matahari ke bumi memerlukan waktu 8 menit.
2. Mengukur jarak menggunakan paralaks
Paralaks adalah pergeseran yang teramati dari suatu benda terhadap latar belakang akibat perubahan posisi pengamat.
Akibat gerak bumi mengelilingi matahari, bintang terdekat nampak bergerak relatif terhadap bintang di latar belakang. Gerakan ini disebut sebagai stellar parallax (paralaks bintang) atau annual parallax (paralaks tahunan).
Oleh karena jarak bumi ke matahari sudah diketahui, maka kita dapat menghitung jarak bintang dengan paralaks.
Keterangan:
- p adalah sudut paralaks atau setengah dari pergeseran maksimum posisi sudut suatu bintang terhadap bintang latar belakang.
- d adalah jarak bumi ke bintang tersebut.
Jarak bintang dari bumi dapat dihitung dengan persamaan:
p biasanya dinyatakan dalam detik busur, sementara dalam persamaan di atas masih dalam bentul radian. Oleh karena itu, kita harus merubahnya terlebih dahulu:
1° = 60′ (menit busur) = 360″ (detik busur)
1 rad = 57,3° = 2,063 x 105”
sehingga diperoleh;
Untuk mempermudah perhitungan kemudian didefinisikan satuan yang baru yakni parsec (Parallax Second) disingkat pc.
1 pc = 2,063 x 105 AU
1 pc = 3,262 tahun cahaya
sehingga persamaa di atas menjadi lebih singkat dan mudah diingat,
d dalam persamaan di atas dinyatakan dalam satuan parsec. Sebuah bintang yang memiliki sudut paralaks 1″, maka jaraknya dari bumi adalah 1 pc.
Metode ini memiliki kelemahan. Bintang yang jaraknya sangat jauh lebih dari 1600 tahun cahaya terlalu kecil untuk dapat diukur. Sehingga perlu menggunakan metode lain untuk menentukan jarak benda-benda di langit.
2. Magnitudo
Bintang-bintang di langit memiliki tingkat terang yang berbeda-beda. Ada yang bersinar terang, ada pula yang redup. Tapi terang atau redupnya suatu bintang tidak bisa dijadikan sebagai indikator jaraknya dari bumi. Misalnya saja bintang Sirius dan Proxima Centauri. Sirius menjadi bintang yang paling terang di langit malam, tapi jaraknya justru lebih jauh daripada Proxima Centauri.
Hipparcus, seorang astronom Yunani abad 129 Sebelum Masehi, telah mengkatalogkan bintang berdasarkan terang/redupnya menjadi 6 kelompok. Bintang paling terang (magnitudo) diberi nilai 1, sedangkan bintang yang paling redup (magnitudo) diberi nilai 6.
Magnitudo yang berdasar pada bintang terang di langit malam delanjutnya dinamakan sebagai magnitudo tampak (apparent magnitude) atau magnitudo semu.
Herschel menemukan bahwa kepekaan mata terhadap intensitas cahaya bersifat logaritmik. Bintang bermagnitudo 1 ternyata lebih terang 100 kali lipat daripada bintang bermagnitudo 6. Dengan kata lain, untuk bintang yang memiliki selisih magnitudo 5 akan memiliki rasio terang 100.
Untuk bintang yang memiliki selisih magnitudo 1 akan memiliki rasio terang,
Untuk 2 bintang yang memiliki selisih magnitudo 2, akan memiliki rasio terang,
Maka secara umum menjadi
Skala Pogson hanya menunjukan selisih magnitudo berdasarkan rasio terang 2 bintang. Untuk beberapa keperluan praktis digunakanlah bintang Vega sebagai standar m = 0.
Bintang yang lebih terang dari bintang Vega memiliki nilai magnitudo (m) negatif dan yang lebih redup memiliki nilai m positif. Dan bintang yang masih bisa dilihat oleh mata bermagnitudo (m) 6, di atas itu kita bisa melihatnya lagi (karena redup). Untuk mengukur terang/redupnya suatu bintang, para astronom menggunakan photometer.
Berikut perbandingan magnitudo beberapa bintang
