Menggunakan Night Sky Baseline dan Rasio Kecerlangan
Hendro Setyanto
Rasulullah SAW pernah bersabda :
“Janganlah kalian tertipu oleh azan Bilal dan oleh cahaya putih ini, sampai cahaya itu menyebar seperti ini.”
Hadis tersebut menjelaskan bahwa terdapat dua jenis cahaya sebelum matahari terbit, yaitu fajar kadzib (cahaya semu) dan fajar shodiq (fajar yang sebenarnya). Fajar shodiq memiliki ciri khas yaitu cahaya yang menyebar secara horizontal di ufuk timur.
Salah satu cara untuk memahami fenomena ini secara ilmiah adalah melalui pengamatan fotometrik langit fajar.
Pengamatan Fajar di Labuan Bajo
Pengamatan fajar di Labuan Bajo pada 24 April 2018 tidak hanya menggunakan alat Sky Quality Meter (SQM), tetapi juga menggunakan kamera DSLR untuk merekam perubahan kecerlangan langit secara berurutan. Pengamatan secara fotografi tersebut dilakukan oleh Ust. AR. Sugeng Riyadi (PMI Assalaam, Solo).
Foto-foto yang diperoleh tersebut yang kita analisis dengan menggunakan perangkat lunak fotometri astronomi AstroImageJ.
Melalui analisis tersebut, diperoleh dua temuan penting:
- Fajar shodiq mulai terdeteksi pada ketinggian Matahari sekitar -20°
- Cahaya zodiak (fajar kadzib) juga terlihat pada data citra
Meskipun pada saat pengamatan langsung di lapangan, cahaya zodiak tidak dikenali oleh pengamat yang ikut serta mungkin dikarenakan adanya gangguan cahaya buatan (artificial light).
Data Pengamatan
Berdasarkan citra foto yang diperoleh, pengamatan memiliki spesifikasi sebagai berikut:
| Parameter | Nilai |
| Jumlah foto | 92 frame |
| ISO | 3200 |
| Exposure time | 25 detik |
| Resolusi | 1920 × 1280 |
| F-ratio | 4.5 |
| Medan pandang | ±45° |
| Lama pengamatan | 46 menit |
| Rentang elevasi Matahari | −26° sampai −14° |
Rentang pengamatan yang mencakup fase malam akhir hingga menjelang terbit Matahari tersebut mencukupi untuk menteksi kemunculan awal fajar.
Kurva Kecerlangan Langit
Untuk menganalisis perubahan kecerlangan langit, intensitas cahaya dari setiap frame diukur menggunakan AstroImageJ, salah satu aplikasi phometri yang digunakan dalam analisis citra astronomis.(Karen A. Collins, et al 2017, AJ, 153, 77).
Gambar1. Area pengukuran intensitas menggunakan AstroimageJ.
Area pengukuran dipilih dengan dua pertimbangan utama:
- Berada dekat ufuk timur
- Menghindari sumber cahaya buatan
Nilai intensitas yang diperoleh dianggap sebagai flux cahaya langit.
Flux tersebut kemudian dikonversi menjadi magnitudo instrumental menggunakan persamaan Pogson:
dengan
m = magnitudo instrumental
F = flux cahaya terukur
Plot kurva cahaya dari 92 data pengamatan yang diperoleh ditunjukkan pada gambar 2 yang kemudian dilakukan analisis untuk menentukan baseline langit malam (night sky baseline).
Gambar 2. Kurva Cahaya hasil reduksi data fotometri dari 92citra foto dan garis regresi linear pada night sky baseline.
Baseline diambil dari rentang elevasi Matahari −25° hingga −21°, yaitu saat langit masih berada dalam kondisi malam.
Regresi linear pada rentang ini menunjukkan adanya kenaikan kecerlangan secara gradual. Peningkatan ini diduga disebabkan oleh cahaya zodiak.
Namun ketika Matahari mencapai sekitar −20°, kecerlangan langit mulai menyimpang secara signifikan dari garis baseline. Hal ini mengindikasikan bahwa cahaya fajar sebenarnya sudah mulai muncul.
Metode Rasio Kecerlangan
Selain metode baseline, analisis juga dilakukan dengan menggunakan metode rasio intensitas Cahaya yang membandingkan intensitas pada dua area langit. Ide penggunaan metode rasio intensitas sendiri muncul setelah mempelajari data time-lapse fajar dari pengamatan fajar di Observatorium Nasional Timau pada 22 Juli 2022.
Area yang dipilih untuk dibandingkan adalah:
- Area 1 Area Zodical Light di Ufuk (m1})
- Area 2 Area di ufuk yang jauh dari arah terbit Matahari, untuk melihat adanya penyebaran di ufuk(m2)
- Area 3 Area yang lebih tinggi dan berada pada wilayah cahaya zodiac (m4)
Gambar 3 berikut menunjukkan area yang dipilih.
Gambar3. Area pengukuran yang ipilih untuk dibandingkan.
Tujuan perbandingan ini adalah untuk melihat bagaimana pola penyebaran cahaya terjadi di langit.
Jika yang dominan adalah fajar kadzib (cahaya zodiak), maka peningkatan intensitas akan lebih kuat pada area yang lebih tinggi.
Namun jika fajar shodiq muncul, maka peningkatan intensitas akan lebih besar pada area ufuk.
Hasil Analisis
Hasil perbandingan rasio intensitas pada gambar 4 berikut menunjukkan dua fase berbeda:
Fase 1: −26° hingga −21°
Rasio intensitas meningkat secara linear dan stabil.
Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan kecerlangan lebih dominan pada area yang lebih tinggi, konsisten dengan karakter cahaya zodiak (fajar kadzib). Pada −21° terlihat datar atau berbalik arah.
Fase 2: sekitar −20°
Pada titik ini kurva rasio terlihat jelas telah −20° berbalik arah.
Artinya:
- peningkatan intensitas di area ufuk menjadi lebih besar
- cahaya mulai menyebar secara horizontal
Pola ini sesuai dengan karakteristik fajar shodiq yang disampaikan dalam sejumlah hadist terkait fajar shodiq.
Kesimpulan
Dua metode analisis yang berbeda memberikan hasil yang konsisten:
- Metode Night Sky Baseline
- Metode Rasio Intensitas
Keduanya menunjukkan bahwa awal kemunculan fajar shodiq (onset twilight photometric) terjadi pada elevasi Matahari sekitar −20°.
Hasil ini juga konsisten dengan data pengamatan SQM yang dilakukan pada lokasi dan waktu yang sama.