Perbedaan Waktu Bintang Dan Matahari

Perbedaan waktu Bintang dan Matahari Satu Hari Solar didefinisikan sebagai rentang waktu ketika Matahari kembali ke posisinya semula pada saat ketika kita memulai pengukuran. Misalnya begini: Suatu saat kita mengamati posisi Matahari berada persis di atas kepala kita (Nomor 1 pada gambar di atas), dan serta-merta kita memulai pengukuran waktu (misalnya dengan menggunakan stopwatch). Selanjutnya kita menunggu saat Matahari kembali berada di atas kepala kita, dan inilah yang dinamakan satu Hari Surya. Lamanya satu Hari Surya kita definisikan sebagai 24 jam, sebagaimana yang kita gunakan setiap harinya. Itulah sebabnya pagi hari tetap selalu jam 6 pagi dan tengah hari tetap selalu jam 12 siang, karena ini adalah jam yang kita pakai sehari-hari diukur berdasarkan posisi Matahari. Satu hari = 24 jam adalah lamanya satu Hari Surya (disebut juga hari solar), sementara satu hari = 23 jam 56 menit adalah lamanya satu Hari Bintang, atau disebut juga Hari Sideris.Kenapa ada beda antara keduanya, padahal dua-duanya sama-sama mengukur rentang waktu yang sama yaitu lamanya periode rotasi Bumi? Perbedaan tersebut disebabkan karena pengunaan patokan yang berbeda.Hari Surya menggunakan Matahari sebagai acuan, sementara Hari Sideris menggunakan bintang-bintang sebagai acuan. Satu Hari Sideris didefinisikan sebagai rentang waktu ketika sebuah bintang kembali ke posisinya semula pada saat ketika kita memulai pengukuran (bintang yang manapun tidak menjadi masalah asalkan bintang tersebut tidak persis berada pada sumbu rotasi Bumi). Misalnya suatu saat kita mengamati posisi suatu bintang berada persis di atas kepala kita, dan kita segera memulai pengukuran waktu. Saat bintang tersebut kembali ke posisi semula, maka satu Hari Sideris telah berlalu. Kita akan menemukan bahwa satu Hari Sideris lebih pendek sekitar 4 menit dari satu Hari Surya, jadi lamanya satu Hari Sideris adalah 23 jam 56 menit 4 detik. Perbedaan antara Waktu Surya dengan Waktu Sideris disebabkan oleh revolusi Bumi mengitari Matahari. Apabila Bumi hanya berotasi pada sumbunya dan tidak berevolusi mengitari Matahari, maka tidak akan ada perbedaan antara Waktu Sideris dengan Waktu Surya.

Perbedaan Waktu dinamika dan Waktu Atom Waktu Dlnamik Waktu dinamik adalah waktu yang seragam yang mengawal pergerakan jasadjasad dalam medan gravilimengikut teori-teori tertentu seperti teori mekanik Newton atau reIativiti am. Duajenis waktu dinamik yang berbeza sedikit yang telah diperakui oleh resolusi IAU adalah waktu dinamik baripusat, TOB, dan waktu dinamik terrestrial, TOT. Waktu dinamik ialah sejenis skala waklu yang diperkenalkan dalam labun 1984 untuk menggantikan waktu efemeris, ET (Ephemeris Time). Waklu efemeris didelinisikan sebagai waktu yang diukur oleh pergerakan bulan. Peredaran bulan mengelilingi bumi ialah waktu kala orbitan yang paling jitu diketahui dan oleh itu ia diambil sebagal fenomena ulangan unluk mengira s.tu waktu piawai. Walau pun waktu efemeris ini sebaik-baiknya diukur dengan pergerakan bulan, ia dulunya didefinisikan dengan kala pergerakan bumi mengelilingi malahari untuk tahun 1900.00, Kaula (1966). Jam atom adalah sebuah jenis jam yang menggunakan standar frekuensi resonansi atom sebagai penghitungnya. Jam atom tidak radioaktif. Mereka tidak bergantung pada peluruhan atom. Sebaliknya, mereka memiliki massa yang berosilasi dan musim semi, seperti jam biasa. Jam atom awal adalah maser dengan peralatan lainnya. Standar frekuensi atom terbaik sekarang ini berdasarkan fisika yang lebih maju melibatkan atom dingin dan air mancur atomik. National Institute of Standards and Technology - NIST (Lembaga Nasional Standar dan Teknologi Amerika Serikat) mempertahankan keakuratan 10-9 detik per hari, dan ketepatan yang sama dengan frekuensi radio pemancar yang memompa maser. Jam ini mempertahankan skala waktu yang stabil dan berkelanjutan, yaitu Waktu Atom Internasional (International Atomic Time) (TAI). Untuk penggunaan masyarakat, skala waktu lainnya digunakan, Coordinated Universal Time (UTC). UTC diturunkan dari TAI, tetapi disinkronisasi dengan lewatnya hari dan malam berdasarkan pengamatan astronomikal. Waktu dinamik baripusat dirujukkan kepada pusat jisim sistem suria, dikenali sebagai Baripusat. Oleh itu waklU dinamik barisentrik digunakan untuk persamaan pergerakan relatif kepada sistem suria baripusat. WaklU ini memberikan skala waktu yang seragam untuk pergerakan dalam medan graviti bumi dan mempunyai kadar yang sarna dengan kadar jam atom di bumi. Waktu dinamik terrestrial berbeza dengan waktu dinamik baripusat disebabkan perubahan relativiti berkala. Waktu dinamik terrestrial ialah skala waktu untuk dinamik orbit planet sebagai yang dieerap dari bumi. Sebagai contoh, semua perhitungan orbit satelit menggunakan waktu dinamik terrestrial TOT. Skala waktu TOB pula .digunakan untuk hilUngan kuantiti-kuantiti presesi dan nutasi dan juga hitungan daya-daya gangguan satelit. Kedua-dua skala waktu dinamik ini adalah bebas dari putaran bumi.

Ada 3 sistem waktu [Moritz and Mueller, 1987] : 1. Waktu bintang dan waktu matahari (universal/solar time) yang berdasarkan rotasi harian bumi. (UTC) 2. Waktu dinamik, yang berdasarkan pada pergerakan benda-benda langit dalam sistem matahari. 3. Waktu atom, yang berdasarkan pada osilasi elektromagnetik yang dikontrol atau dihasilkan oleh transisi kuantum dari suatu atom. (TAI) Jenis Jam Atom Perbedaan besar berkaitan dengan elemen yang digunakan dan cara mendeteksi ketika perubahan tingkat energi. Berbagai jenis jam atom meliputi: · Cesium atomic clocks mempekerjakan berkas atom cesium. Jam atom cesium memisahkan dari tingkat energi yang berbeda dengan medan magnet. · Hydrogen atomic clocks menjaga atom hidrogen pada tingkat energi yang dibutuhkan dalam wadah dengan dinding dari bahan khusus sehingga atom-atom tidak kehilangan keadaan energi yang lebih tinggi mereka terlalu cepat. · Rubidium atomic clocks, paling sederhana dan paling kompak dari semua, menggunakan sel segelas gas rubidium bahwa perubahan penyerapan cahaya pada frekuensi rubidium optik ketika frekuensi gelombang mikro sekitarnya tepat. Jam atom paling akurat yang tersedia saat ini menggunakan atom caesium dan medan magnet normal dan detektor. Selain itu, atom caesium dihentikan dari zipping bolak-balik oleh sinar laser, mengurangi perubahan kecil pada frekuensi karena efek Doppler. Perkembangan Jam Atom Pada tahun 1945, Columbia University profesor fisika Isidor Rabi menyarankan bahwa jam bisa dibuat dari teknik yang dikembangkan pada tahun 1930-an disebut atomic beam magnetic resonance. Pada 1949, National Bureau of Standar (NBS, sekarang Institut Nasional Standar dan Teknologi, NIST) mengumumkan jam atom pertama di dunia dengan menggunakan molekul amonia sebagai sumber getaran, dan 1952 mengumumkan jam atom pertama yang menggunakan atom cesium sebagai sumber getaran, NBS-1. Pada tahun 1955, National Physical Laboratory di Inggris membangun jam cesium-beam pertama kali digunakan sebagai sumber kalibrasi. Hal ini menyebabkan persetujuan internasional yang menjelaskan detik sebagai dasar dari waktu atomik. Selama dekade berikutnya, bentuk-bentuk lebih maju dari jam diciptakan.

Pada tahun 1967, 13 Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran mendefinisikan detik SI berdasarkan getaran dari atom caesium, waktu dunia menjaga sistem tidak lagi memiliki dasar astronomi pada saat itu. NBS-4, jam caesium paling stabil di dunia, selesai tahun 1968, dan digunakan dalam tahun 1990-an sebagai bagian dari sistem waktu NIST. Pada tahun 1999, NIST-F1 mulai beroperasi dengan ketidakpastian dari 1,7 bagian dalam 10 pangkat 15, atau ketepatan sekitar satu detik dalam 20 juta tahun, sehingga jam paling akurat yang pernah dibuat (perbedaan bersama dengan standar yang sama di Paris). Pada Agustus 2004, ilmuwan NIST mempertunjukkan sebuah jam atom skalachip. Menurut para periset, jam ini seukuran seperseratus dari jam lainnya yang telah ada sebelumnya. Dan mereka menyatakan bahwa jam ini hanya memerlukan 75 milliwatt, membuatnya cocok untuk aplikasi yang menggunakan baterai. Jam radio modern menggunakan jam atom sebagai referensi, dan menyediakan sebuah cara mendapatkan waktu yang disediakan oleh jam atom berkualitas tinggi di wilayah yang luas dengan menggunakan perlatan yang tidak mahal. Jet Propulsion Laboratory (JPL) di NASA mengembangkan teknologi jam atom terbaru disebut Deep Space Atomic Clock (DSAC) dengan 10 kali lebih akurat dibanding jam atom saat ini. Teknologi jam atom DSAC berbasis ion merkuri dikembangkan sebagai pengukur waktu untuk misi-misi ruang angkasa NASA masa depan. The PHARAO (Projet dHorloge Atomique nominal Refroidissement den Atomes Orbite) jam atom adalah melekat pada ISS dalam upaya untuk lebih akurat menguji teori relatif Einstein serta meningkatkan akurasi Coordinated Universal Time (UTC) antara lain geodesi percobaan. PHARAO adalah generasi cesium jam atom dengan akurasi yang sesuai dengan kurang dari satu detik itu melayang setiap 300.000 tahun. PHARAO ini akan diluncurkan oleh European Space Agency (ESA) pada tahun 2013. Selama bertahun-tahun, jam atom dianggap sebagai perangkat yang paling akurat untuk menunjukkan waktu. Jam yang menggunakan partikel berukuran sub atomik yang bergerak beberapa kali per detik tersebut nyaris tidak pernah melakukan kesalahan. Namun demikian, kini kehandalan jam atom sebagai jam yang paling akurat di seluruh dunia kemungkinan akan tergeser oleh jam nuklir karena secara alamiah, nuklir lebih tahan terhadap gangguan dari luar dibandingkan dengan atom dan membuat munculnya potensi kesalahan jadi lebih rendah. Meski jam atom mengukur sejumlah getaran tertentu per detik, kekuatan dari luar seperti medan magnet dan listrik bisa mempengaruhi elektron yang digunakan dalam jam atom. Ini berpotensi menimbulkan kesalahan.

Di sisi lain, partikel yang digunakan dalam jam nuklir yang mengukur getaran dan juga menentukan waktu, bisa dipicu menggunakan cahaya ultraviolet rendah energi. Ini mengakibatkan pengaruh faktor eksternal terhadap sistem yang ada di dalam jam atom lebih rendah. Dengan metode ini, Corey Campbell dan rekan-rekan peneliti dari Georgia Institute of Technology, Atlanta, Amerika Serikat telah membuat skema yang menggunakan laser untuk mengontrol orientasi spasial dari orbit elektron di dalam atom. Peneliti mengklaim, jam nuklir yang memiliki thorium nukleus yang dikontrol dengan cara ini hanya akan meleset hingga satu detik dalam kurun waktu 200 miliar tahun. Namun demikian, sebelum jam nuklir bisa direalisasikan, peneliti harus mengidentifikasikan frekuensi cahaya yang tepat yang dibutuhkan untuk memicu thorium nukleus tersebut. Cara kerja Frekuensi osilasi atom memiliki karakteristik. Mungkin frekuensi yang paling akrab adalah cahaya oranye dari natrium dalam garam meja jika ditaburkan pada api. Sebuah atom akan memiliki banyak frekuensi, beberapa pada panjang gelombang radio, beberapa dalam spektrum terlihat, dan beberapa di antara dua. Cesium 133 merupakan unsur paling sering dipilih untuk jam atom. Untuk mengaktifkan resonansi caesium atom menjadi jam atom, perlu untuk mengukur salah satu transisi atau frekuensi resonansi akurat. Hal ini biasanya dilakukan dengan mengunci suatu osilator kristal terhadap resonansi microwave pokok dari atom cesium. Sinyal ini dalam jangkauan gelombang mikro dari spektrum radio, dan kebetulan berada pada jenis yang sama frekuensi sebagai sinyal satelit siaran langsung. Insinyur mengerti bagaimana membangun peralatan di daerah ini dari spektrum dengan sangat rinci. Untuk membuat jam, cesium adalah pertama dipanaskan sehingga atom mendidih dan mewariskan tabung dipertahankan pada vakum tinggi. Pertama, mereka melewati medan magnet yang memilih atom negara energi yang tepat, kemudian mereka melewati sebuah medan gelombang mikro intens. Frekuensi energi gelombang mikro menyapu mundur dan maju dalam kisaran yang sempit frekuensi, sehingga pada beberapa titik di setiap siklus melintasi frekuensi persis 9192631770 Hertz (Hz, atau siklus per detik). Kisaran generator microwave sudah dekat dengan ini frekuensi yang tepat, karena berasal dari osilator kristal yang akurat. Di ujung tabung, lain medan magnet keluar memisahkan atom-atom yang telah diubah keadaan energi mereka jika medan gelombang mikro adalah tepat pada frekuensi yang benar. Sebuah detektor pada ujung tabung memberikan output sebanding dengan jumlah atom cesium mencolok, dan karena itu puncak dalam output ketika frekuensi gelombang mikro adalah tepat benar. Puncak ini kemudian digunakan untuk membuat sedikit koreksi yang diperlukan untuk membawa osilator kristal dan karenanya lapangan tepat pada frekuensi gelombang mikro.