Pada Ketinggian Berapa Kita Dapat Melihat Kelengkungan Bumi?

Oleh Andi Pangerang
18 Juli 2020

Mungkin para Sahabat EduSains bertanya-tanya, apakah kita bisa melihat kelengkungan Bumi dari luar angkasa? Berapa ketinggian minimalnya? Jawabannya akan Sahabat temukan di artikel ini.

Bisa jadi, Sahabat masih ingat dengan rumus Daya Urai Rayleigh yang pernah Sahabat pelajari ketika duduk di bangku SMA. Secara umum, daya urai atau daya resolusi Rayleigh adalah kemampuan mata untuk memisahkan atau membedakan dua objek yang jaraknya berdekatan sehingga terlihat menjadi dua benda yang terpisah satu sama lain.

Dengan menggunakan rumus Daya Urai Rayleigh:

d_m = 1,22 λ L/D                                (Pers. 1)

Dimana :

d_m = tinggi kelengkungan Bumi minimum yang dapat dikenali oleh mata manusia (meter atau km)
λ = panjang gelombang visual manusia (5500 Å, spektrum hijau)
L = jarak dari pengamat ke ujung horison (meter atau km)
D = diameter pupil manusia (4 mm jika tak berakomodasi, 8 mm jika berakomodasi maksimum)

Juga menggunakan rumus Jarak Horison, Sudut Kerendahan Ufuk (dip) dan tinggi temberang,

L = R √((1 + H/R)² – 1)                       (Pers. 2)

dip = cos?¹(R/(R + h))                         (Pers. 3)

d_m = R (1 – cos dip) = h/(R + h)      (Pers. 4)

Dimana :

L = jarak dari pengamat ke ujung horison
dip = sudut kerendahan ufuk
d_m = tinggi kelengkungan Bumi minimum yang dapat dikenali oleh mata manusia
R = jari-jari ekuator Bumi (6378,13686 km)
H = ketinggian pengamat dari permukaan Bumi

Maka diperoleh ketinggian minimum di atas permukaan Bumi agar dapat bisa melihat kelengkungan Bumi sebesar:

111,7811 km untuk mata berakomodasi maksimum,
dengan ketinggian lengkungan = 111,7792 km (1,7525% jari-jari ekuator Bumi)

234,5559 km untuk mata tak berakomodasi,
dengan ketinggian lengkungan = 234,5472 km (3,677% jari-jari ekuator Bumi)

Jadi, batas kritisnya adalah antara 111,7811 hingga 234,5559 km

Sedangkan jika kita melihat pada ketinggian > 234,5559 km, tentu akan dengan mudah melihat kelengkungan Bumi dengan mata telanjang tanpa harus berakomodasi. Sedangkan jika di bawah ketinggian 111,7811 km, akan sulit mengenali kelengkungan Bumi.

Yang unik adalah, antara ketinggian tempat pengamat di atas permukaan Bumi dengan ketinggian lengkungan nyaris sama.

Untuk mata berakomodasi maksimum,
Ketinggian lengkungan = 99,99825% ketinggian tempat pengamat.

Sedangkan untuk mata tak berakomodasi,
Ketinggian lengkungan = 99,99632% ketinggian tempat pengamat. Sedikit berbeda dengan mata berakomodasi maksimum

Seiring bertambahnya ketinggian tempat pengamat, maka persentase ketinggian lengkungan terhadap ketinggian tempat pengamat akan semakin kecil

Ketinggian minimal pengamat agar dapat melihat kelengkungan Bumi dengan mata telanjang berada di sekitar lapisan E dan lapisan F1 pada ionosfer.

Lapisan ionosfer dan ketinggiannya

Ketinggian minimal pengamat ini masih jauh di bawah ketinggian pada titik di lapisan ionosfer ketika Total Electron Content (jumlah partikel elektron yang diterima permukaan Bumi) bernilai maksimum yang disebut Ionospheric Pierce Point (IPP).

Geometri Sederhana Ionosferic Pierce Point (IPP)

Letak Airglow pada Lapisan Ionosfer dan Kaitannya dengan Ionospheric Pierce Point (IPP)

Dengan menganggap densitas (kerapatan massa) partikel elektron yang seragam di seluruh Bumi, maka ketinggian IPP sebesar 350 km. Pada ketinggian inilah airglow atau pijaran udara dapat terlihat di horison yang melengkung.

Lengkungan Bumi dan Airglow

Airglow adalah emisi cahaya lemah yang dibentuk oleh atmosfer planet (dalam hal ini atmosfer Bumi). Setiap planet maupun satelit alami yang mempunyai atmosfer pasti akan memancarkan airglow.

Airglow dan Aurora Borealis (Aurora di kutub Utara)

Fenomena Airglow ini pertama kali ditemukan oleh Anders Ångström pada tahun 1868. Airglow hanya bisa dideteksi oleh All-Sky Imager (ASI) dan HAARP menggunakan spektrum tertentu. All-Sky Imager juga dapat mendeteksi ketidakteraturan ataupun gangguan pada lapisan ionosfer. Saat ini, Indonesia memiliki All-Sky Imager yang berada di Kototabang (Kab. Agam, Sumatera Barat) dan Kota Tomohon (Sulawesi Utara).

Comments