Penentuan Arah Kiblat dari Posisi Matahari

________________________________________
"Dan dari mana saja kamu keluar (datang), maka palingkanlah wajahmu ke Masjidil Haram; Sesungguhnya ketentuan itu benar-benar sesuatu yang haq dari Tuhan-mu. Dan Allah sekali-kali tidak lengah atas apa yang kamu kerjakan"
(QS Al Baqarah:149)
________________________________________

Bagi Umat Islam, arah ke Mekah dilihat dari posisinya adalah sangat penting. Karena di sanalah -- Mekah -- terletaknya Ka'bah yang menjadi arah kiblat shalat Umat Islam. Bagi Umat Islam di Indonesia, Ka'bah berada sekitar 20º-30º dari arah barat dihitung ke utara. Posisi ini pada prinsipnya dapat ditentukan jika kita mengetahui posisi geografis Ka'bah (Mekah) dan posisi geografis tempat kita berada. Dengan menggunakan trigonometri bola (ilmu ukur sudut yang diaplikasikan pada permukaan bola), arah Ka'bah tersebut dapat kita hitung. Namun keadaan menjadi tidak sederhana karena:


• Bentuk Bumi tidaklah bola sempurna, tetapi pepat dikutubnya sehingga radius Bumi di equator berbeda dengan radius di kutub.

• Arah mata angin didefinisikan dari rotasi Bumi, sedangkan penentuannya di lapangan biasanya menggunakan kompas yang berdasarkan pada medan magnet Bumi. Sumbu rotasi Bumi tidak searah dengan sumbu magnetik Bumi, karenanya arah mata-angin-benar, tidak berimpit dengan arah mata angin yang kita dapat dari kompas.
Point pertama di atas menyebabkan perhitungan trigonometri bola memerlukan koreksi atas bentuk Bumi yang pepat. Kita harus menentukan dulu elipsoid yang mewakili bentuk Bumi.
Akibat dari point ke-2 di atas, meskipun kita tahu koordinat Mekah (atau tepatnya koordinat Ka'bah) dan koordinat lokasi kita (misalnya Bandung), dan bisa kita hitung arah Mekah dari Bandung dengan trigonometri bola, kita tidak bisa secara langsung menunjukkan arahnya di lapangan dengan hanya berbekalkan kompas. Karena hasil perhitungan kita memberikan informasi besar sudut dihitung dari arah utara atau barat. Sedangkan arah utara dan barat itu sendiri tidak bisa kita tentukan dengan tepat dengan menggunakan kompas. Karena arah itu berubah-ubah dan merupakan fungsi dari posisi di permukaan Bumi, dan fungsi dari waktu.
Jadi, untuk keperluan penentuan arah kiblat, kita memerlukan informasi lokasi kita dan Ka'bah (Mekah) dan arah mata angin benar.

Untuk menentukan posisi kita (lintang dan bujur geografis) secara tepat, kita bisa menggunakan GPS (Global Positioning System). Sedangkan mengenai arah mata angin benar, jika kita akan menggunakan kompas, maka kita harus memiliki data posisi kutub utara magnetik Bumi sebagai fungsi posisi dan waktu. Namun ada cara yang sederhana untuk menentukan arah mata angin benar, yaitu dengan menggunakan gnomon. Nah, jika kita telah mengetahui posisi geografis Ka'bah, posisi kita, dan arah mata angin benar, maka dengan trigonometri bola (ditambah koreksi bentuk bumi yang tidak bulat sempurna) kita dapat menghitung arah kiblat.
Cara penentuan arah kiblat seperti yang disebutkan di atas kedengarannya agak rumit. Namun begitu, bukan berarti tidak ada cara mudah. Pada saat-saat tertentu dua kali satu tahun, Matahari tepat berada di atas Mekah (Ka'bah). Sehingga jika kita pada saat-saat tersebut melihat ke Matahari, dan menarik garis lurus dari Matahari memotong ufuk/horizon tegak lurus, kita akan mendapatkan posisi tepat arah kiblat tanpa harus melakukan perhitungan sama sekali, asal kita tahu kapan tepatnya Matahari berada di atas Mekah. Tiap tahun, Matahari berada pada posisi tepat di atas Mekah pada tanggal 28 Mei pukul 16:18 WIB dan tanggal 16 Juli pukul 16:27 WIB. Bagaimana hal ini bisa terjadi?

Bumi kita berputar pada sumbu rotasinya dengan periode 24 jam. Bagi kita yang berada di Bumi, efek yang kita amati dari gerak rotasi ini adalah benda-benda langit terlihat seolah-olah berputar mengelilingi Bumi dengan arah gerak berlawanan dengan arah rotasi Bumi. Bintang-bintang terlihat bergerak dari timur ke barat. Ini mirip dengan gerak pohon-pohon yang kita amati saat mengendarai mobil, seolah-olah pohon-pohon itu bergerak berlawanan arah dengan gerak mobil kita. Efek rotasi ini menyebabkan kita mengamati benda-benda langit (termasuk Matahari) terbit di timur dan terbenam di barat.
Sementara itu, Bumi kita mengedari Matahari dengan periode 1 tahun. Akibatnya, relatif terhadap bintang-bintang pada bola langit, Matahari sendiri terlihat berubah posisinya dari hari ke hari, dan setelah satu tahun, kembali ke posisi semula. Matahari bergerak kurang lebih ke arah timur. Namun karena bidang edar Bumi (ekliptika) tidak sebidang dengan bidang rotasi Bumi (equator langit), maka gerak Matahari tadi pun tidak tepat ke arah timur, tetapi membentuk sudut 23,5º, sesuai dengan besar sudut antara ekliptika dan equator langit.
Dari Bumi, kita melihat seolah-olah Matahari mengitari Bumi. Kita melihat Matahari mengitari Bumi pada bidang ekliptika. Karena Bidang ekliptika membentuk sudut terhadap bidang equator Bumi, dalam interval satu tahun itu, Matahari pada satu saat berada di utara equator, dan disaat yang lain berada di selatan equator. Matahari bisa sampai sejauh 23,5º dari equator ke arah utara pada sekitar tanggal 22 Juni (posisi B pada Gambar 2). Enam bulan kemudian, sekitar tanggal 22 Desember (posisi D pada Gambar 2), Matahari berada 23,5º dari equator ke arah selatan. Antara 22 Juni dan 22 Desember, Matahari bergerak ke arah selatan equator, bergerak relatif terhadap bintang-bintang. Sedangkan antara tanggal 22 Desember dan 22 Juni, Matahari bergerak ke arah utara equator.

Karena gerak tahunannya tersebut dikombinasikan dengan gerak terbit terbenam Matahari akibat rotasi Bumi, maka Matahari menyapu daerah-daerah yang memiliki lintang antara 23,5º LU dan 23,5º LS. Pada daerah-daerah di permukaan Bumi yang memiliki lintang dalam rentang tersebut, Matahari dua kali setahun akan berada kurang lebih tepat di atas kepala. Karena Mekah memiliki lintang 21º 26' LU, yang berarti berada dalam daerah yang disebutkan di atas, maka dua kali dalam setahun, Matahari akan tepat berada di atas kota Mekah. Kapan hal ini terjadi, bisa dilihat dalam almanak, misalnya Astronomical Almanac.
Penentuan arah kiblat dengan cara melihat langsung posisi Matahari seperti yang disebutkan di atas (pada tanggal-tanggal tertentu yang disebutkan di atas), tidaklah bisa dilakukan di semua tempat. Sebabnya karena bentuk Bumi yang bundar. Tempat-tempat yang bisa menggunakan cara di atas untuk penentuan arah kiblat adalah tempat-tempat yang terpisah dengan Mekah kurang dari 90º. Pada tempat-tempat yang terpisah dari Mekah lebih dari 90º, saat Matahari tepat berada di Mekah, Matahari (dilihat dari tempat tersebut) telah berada di bawah horizon. Misalnya untuk posisi pengamat di Bandung, saat Matahari tepat di atas Mekah (tengah hari), dilihat dari Bandung, posisi Matahari sudah cukup rendah, kira-kira 18º di atas horizon. Sedangkan bagi daerah-daerah di Indonesia Timur, saat itu Matahari telah terbenam, sehingga praktis momen itu tidak bisa digunakan di sana. Tapi tidak adakah cara lain yang sama mudahnya?

Ada! Bagi tempat-tempat yang saat Matahari tepat berada di atas Ka'bah, Matahari telah berada di bawah ufuk/horizon, bisa menunggu 6 bulan kemudian. Pada tiap tanggal 28 November 21:09 UT (29 November 04:09 WIB) dan 16 Januari 21:29 UT (17 Januari 04:29 WIB), Matahari tepat berada di bawah Ka'bah. Artinya, pada saat tersebut, jika kita tepat menghadap ke arah Matahari, berarti kita tepat membelakangi arah kiblat. Jika kita memancangkan tongkat tegak lurus, maka arah jatuh bayangan tepat ke arah kiblat.