Earthshine: Mengapa Bagian Gelap Bulan Sabit Muda Bercahaya

Jawaban Singkat

Ketika Bulan berupa sabit tipis, bagian lain piringannya sering tampak sebagai bola kelabu yang redup. Cahaya itu adalah earthshine (cahaya Bumi): sinar Matahari yang memantul dari Bumi, menempuh perjalanan ke Bulan, dan menerangi sisi malamnya. Dilihat dari Bulan, Bumi mengalami fase-fase yang merupakan kebalikan dari fase Bulan, sehingga ketika kita melihat sabit tipis, Bulan melihat Bumi yang hampir penuh. Bumi 3,7 kali lebih lebar daripada Bulan dan memantulkan sekitar 30 persen sinar Matahari yang sampai kepadanya, sehingga Bumi penuh di langit Bulan sekitar 49 kali lebih terang daripada Bulan purnama di langit kita. Cahaya Bumi paling kuat sekitar bulan baru dan memudar seiring sabit membesar: menjadi 80 persen pada umur tiga hari dan 30 persen pada kuartal pertama.

Sinar Matahari yang Dipantulkan Dua Kali

Segala sesuatu di sisi siang Bulan diterangi oleh Matahari. Sisi malamnya sama sekali tidak mendapat sinar Matahari, tetapi tidak sepenuhnya gelap: Bumi menggantung di langitnya, dan sisi siang Bumi memantulkan sinar Matahari ke arahnya. Sebagian cahaya itu dipantulkan lagi oleh permukaan Bulan, kembali ke arah Bumi, dan itulah yang kita lihat. Jadi earthshine adalah sinar Matahari yang telah dipantulkan dua kali, sekali oleh Bumi dan sekali oleh Bulan, sebelum sampai ke mata.

Nama Prancisnya adalah lumière cendrée, cahaya abu, dan ungkapan Inggris "the old Moon in the new Moon's arms" (bulan tua dalam pelukan bulan baru) menggambarkan pemandangan yang sama: piringan penuh yang redup di dalam lengan sabit yang terang.

Fase Bumi Adalah Kebalikan Fase Bulan

Fase benda langit mana pun bergantung pada sudut antara Matahari dan pengamat, dilihat dari benda itu. Saat bulan baru, Bulan berada di antara Bumi dan Matahari: kita melihat sisi Bulan yang tidak tersinari, dan Bulan melihat sisi Bumi yang tersinari penuh. Saat purnama, Bumi berada di antara keduanya: kita melihat Bulan penuh, dan Bulan melihat sisi malam Bumi. Di antara keduanya, dua fase itu selalu berjumlah satu keutuhan: ketika 4 persen Bulan tersinari bagi kita, 96 persen Bumi tersinari bagi Bulan.

Hal yang sama berlaku untuk kecerahan cahaya Bumi di Bulan, meskipun cahaya itu memudar lebih cepat daripada bagian Bumi yang tersinari. Bola yang diterangi dari satu sisi memantulkan sebagian besar cahayanya langsung kembali ke arah Matahari, sehingga Bumi yang separuh tersinari mengirim ke Bulan bukan separuh, melainkan sekitar sepertiga cahaya Bumi penuh.

Untuk bulan qamariah yang dimulai dengan bulan baru pada 10 Oktober 2026 pukul 15:50 UTC:

Cahaya Bumi turun di bawah separuh kekuatannya saat bulan baru pada umur 5,9 hari, ketika Bulan tersinari 30 persen. Setelah itu, bagian yang diterangi Bumi menjadi lebih redup sekaligus lebih sulit dilihat di samping bagian yang disinari Matahari yang terus membesar, sehingga dalam praktiknya earthshine adalah milik bulan sabit: sabit petang pada beberapa hari pertama dan sabit pagi pada beberapa hari terakhir. Dua bagian yang tersinari dalam tabel tidak berjumlah tepat 100 persen karena Matahari tidak berada pada jarak tak terhingga, tetapi selisihnya tidak pernah lebih dari 0,13 persen.

Seberapa Terang Bumi Penuh?

Dari Bulan, Bumi adalah sasaran yang besar. Jari-jari rata-ratanya 6.371 km dibandingkan 1.737 km untuk Bulan, sehingga Bumi 3,67 kali lebih lebar, mencakup 13,4 kali luasnya, dan pada jarak rata-rata 384.400 km membentang 1,9 derajat di langit, dibandingkan 0,52 derajat untuk Bulan yang dilihat dari Bumi.

Bumi juga cermin yang lebih baik. Lembar fakta NASA memberi Bumi albedo Bond sebesar 0,294, artinya Bumi memantulkan sekitar 29 persen sinar Matahari yang sampai kepadanya, dan Bulan 0,11. Proyek earthshine di Big Bear Solar Observatory, yang mengukur daya pantul Bumi dari earthshine itu sendiri, menemukan rata-rata 0,297 (Goode dan kawan-kawan, 2001). Batuan kelabu Bulan berwarna gelap; awan, es, dan gurun di Bumi berwarna terang.

Untuk membandingkan Bumi penuh yang dilihat dari Bulan dengan Bulan purnama yang dilihat dari Bumi, ukuran dan daya pantul diperhitungkan bersama. Kedua benda berada pada jarak yang sama dari Matahari dan jarak yang sama satu sama lain, sehingga rasionya adalah rasio luas keduanya dikalikan rasio daya pantulnya. Daya pantul yang tepat untuk benda yang tersinari penuh dan dilihat dari depan adalah albedo geometris, 0,434 untuk Bumi dan 0,12 untuk Bulan (NASA):

• 13,45 (luas) × 0,434 / 0,12 = sekitar 49.
• Dengan albedo Bond, rasionya sekitar 36.

Dalam magnitudo para astronom, faktor 49 setara dengan 4,2 magnitudo, sehingga Bumi penuh dari Bulan sekitar magnitudo −17, dibandingkan −12,7 untuk Bulan purnama dari Bumi.

Aritmetika yang sama memberikan cahaya yang dipancarkan masing-masing benda ke benda lainnya. Bumi penuh menerangi sisi malam Bulan dengan sekitar 1/8.400 cahaya Matahari langsung; Bulan purnama menerangi Bumi dengan sekitar 1/408.000. Angka kedua itu dapat diperiksa dengan pengukuran: Matahari bermagnitudo −26,74 dan Bulan purnama −12,74, selisih 14 magnitudo, yang setara dengan faktor 398.000. Malam di bawah Bumi penuh jauh lebih terang daripada malam mana pun yang kita kenal.

Angka-angka ini mengasumsikan Bumi yang memantulkan cahaya secara merata, seperti bola kusam. Bumi yang sebenarnya tidak demikian.

Mengapa Earthshine Berubah dari Malam ke Malam

Cahaya Bumi di Bulan berasal dari separuh Bumi mana pun yang sedang menghadap Bulan dan disinari Matahari pada saat itu, dan seberapa terang separuh itu bergantung pada apa yang menutupinya. Laut terbuka berwarna gelap; awan, salju, es, dan gurun berwarna terang. Jadi earthshine adalah ukuran cuaca Bumi, dan sejak 1998 telah digunakan sebagai ukuran tersebut. Big Bear Solar Observatory di California telah mengukur earthshine secara teratur sejak Desember 1998. Hasil pertamanya menemukan daya pantul Bumi berubah sekitar 5 persen dari hari ke hari mengikuti cuaca di sisi lain bola Bumi, serta perubahan musiman yang kira-kira dua kali lebih besar daripada yang diprediksi simulasi iklim, dengan Bumi paling terang pada musim semi (Goode dan kawan-kawan, 2001). Studi selanjutnya menggabungkan data earthshine dengan catatan awan dari satelit untuk merekonstruksi daya pantul Bumi hingga tahun 1984 (Pallé dan kawan-kawan, 2004).

Geometri juga menentukan bagian Bumi mana yang menerangi Bulan. Bagi pengamat di Eropa, Bulan sabit petang menggantung di atas ufuk barat setelah matahari terbenam, dan bagian Bumi yang disinari Matahari yang dapat melihatnya terletak di barat, di atas Atlantik dan benua Amerika, tempat hari masih sore. Sabit pagi diterangi oleh Bumi di sebelah timur, di atas Asia, tempat hari sudah dimulai. Kecerahan keduanya dapat berbeda secara terukur.

Leonardo, Danjon, dan Bulan Tua dalam Pelukan Bulan Baru

Cahaya ini sudah diperhatikan jauh sebelum dijelaskan. Penjelasan benar pertama yang diketahui terdapat dalam buku catatan Leonardo da Vinci yang kini disebut Codex Leicester, ditulis antara sekitar 1506 dan 1510: ia menalar bahwa bagian gelap Bulan diterangi oleh sinar Matahari yang dipantulkan dari Bumi. Ia mengira pantulan itu sebagian besar berasal dari lautan Bumi; kini kita tahu bahwa awan menyumbang sebagian besar darinya. Catatan Leonardo tidak diterbitkan, dan seabad kemudian penjelasan itu muncul lagi dalam bentuk cetak, antara lain dalam Sidereus Nuncius karya Galileo (1610).

Balada lama Skotlandia Sir Patrick Spens memberikan ungkapan Inggris untuk pemandangan ini: seorang pelaut yang melihat bulan baru dengan bulan tua dalam pelukannya menganggapnya sebagai pertanda badai. Coleridge memakai baris-baris itu sebagai epigraf puisinya Dejection: An Ode (1802).

Pengukuran cermat pertama dilakukan oleh astronom Prancis André Danjon, sejak akhir 1920-an. Instrumennya membelah citra Bulan menjadi dua sehingga ia dapat menempatkan sepetak yang disinari Matahari di samping sepetak yang diterangi earthshine, lalu meredupkan yang disinari Matahari sampai keduanya sama, dan dari rasionya ia menghitung berapa banyak cahaya yang dipantulkan Bumi. Nilai-nilainya kemudian terbukti terlalu tinggi, tetapi metodenya bertahan. Danjon adalah astronom yang sama yang menjelaskan batas yang di bawahnya tidak ada hilal yang terlihat, yang diuraikan dalam batas Danjon. Proyek-proyek earthshine modern adalah metodenya dengan kamera elektronik.

Apakah Earthshine Membantu Melihat Hilal?

Sedikit membantu, dan hanya setelah hilal sudah mudah terlihat.

• Earthshine tidak dapat menampakkan hilal yang terlalu muda untuk dilihat. Bagian yang diterangi Bumi selalu jauh lebih redup daripada sabit yang disinari Matahari, sehingga jika sabit itu sendiri hilang di langit senja, piringan yang diterangi Bumi pun ikut hilang. Pada malam ketika earthshine paling kuat, malam pertama setelah bulan baru, langit di sekitar Bulan paling terang, dan cahaya itu sama sekali tidak terlihat. Tulisan tentang batas Danjon menjelaskan alasannya.
• Earthshine dapat menuntun mata ke sabit yang lebih tua. Pada Bulan berumur dua sampai lima hari, setelah langit menggelap, piringan kelabu itu dapat membuat seluruh Bulan menonjol, dan dengan binokular membantu memastikan bahwa garis tipis yang redup adalah Bulan, bukan tepi awan.
• Yang menentukan adalah sabitnya. Kriteria visibilitas yang digunakan di situs ini, Yallop dan Odeh, memprediksi apakah sabit yang disinari Matahari dapat dilihat, dari lebarnya dan ketinggiannya di atas Matahari, dan laporan rukyat menggambarkan sabit tersebut. Piringan kelabu saja bukanlah hilal. Bagaimana berbagai jenis pengamatan diperlakukan dijelaskan dalam mata telanjang, binokular, atau teleskop.

Untuk waktu malam rukyat, kapan hilal mulai terlihat dan berapa lama ia berada di langit, lihat panduan pemula untuk melihat hilal dan peta visibilitas.

Memotret Earthshine

Earthshine adalah salah satu objek yang paling memuaskan untuk dipotret pada Bulan, karena kamera menampilkannya jauh lebih jelas daripada mata. Malam terbaik adalah ketika Bulan berumur dua sampai lima hari, langit gelap, dan Bulan masih cukup tinggi di atas ufuk: menurut tabel di atas, cahaya Bumi saat itu masih antara 89 dan 59 persen dari kekuatan terbesarnya. Sabit dan piringan yang diterangi Bumi berbeda kecerahannya begitu jauh sehingga tidak ada satu eksposur pun yang dapat menangkap keduanya. Jawaban yang lazim adalah dua eksposur, satu yang singkat untuk sabit dan satu yang panjang, satu detik atau lebih dengan ISO yang lebih tinggi, untuk piringan yang diterangi Bumi, lalu digabungkan sesudahnya. Pengaturan dan teknik penggabungannya ada di cara memotret bulan sabit.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apakah earthshine sama dengan "cahaya abu" (ashen light)?

Ya, untuk Bulan. Lumière cendrée, cahaya abu, adalah nama Prancis lama untuk earthshine. Ungkapan Inggris yang sama juga digunakan untuk cahaya lain yang diperdebatkan, yang dilaporkan pada sisi malam Venus.

Mengapa saya tidak dapat melihat earthshine menjelang purnama?

Karena Bumi, dilihat dari Bulan, saat itu hampir berada pada fase baru: Bumi menghadapkan sisi malamnya ke Bulan dan hampir tidak mengirimkan cahaya. Lagi pula, bagian Bulan yang terang disinari Matahari akan menenggelamkan cahaya redup apa pun.

Apakah earthshine lebih terang pada sabit pagi atau sabit petang?

Itu bergantung pada separuh Bumi mana yang menghadap Bulan dan seberapa berawan bagian itu. Bagi pengamat tertentu, sabit petang dan sabit pagi diterangi oleh bagian Bumi yang berbeda, sehingga kecerahannya dapat berbeda, dan perbedaannya berubah mengikuti musim dan cuaca.

Apakah earthshine membuat hilal lebih mudah diprediksi?

Tidak. Prediksi di situs ini, di halaman Bulan dan peta visibilitas, adalah untuk sabit yang disinari Matahari dan tidak memperhitungkan earthshine.

Apakah Bumi penuh akan menerangi malam di Bulan?

Ya. Bumi penuh memberi sisi malam Bulan cahaya sekitar 49 kali lebih banyak daripada cahaya yang diberikan Bulan purnama kepada Bumi, cukup untuk melihat bentang alam dengan jelas.

Lihat Juga

• Batas Danjon: mengapa sebagian hilal tidak dapat dilihat
• Cara memotret bulan sabit
• Cara melihat hilal: panduan pemula
• Bisakah hilal dilihat dengan mata telanjang?
• Sains di balik hilal
• Halaman Bulan, dengan fase dan umur Bulan malam ini.

Referensi

• Fase-fase, cahaya Bumi sepanjang bulan, dan perbandingan Bumi penuh dengan Bulan purnama dihitung dengan mesin astronomi situs ini. Angka-angkanya direproduksi oleh docs/research/earthshine.mjs dan dihitung oleh packages/astronomy/src/earthshine.ts dalam kode sumber Hilal Vision. Cahaya Bumi mengasumsikan Bumi yang kusam merata (Lambert) dan memperhitungkan perubahan jarak antara Bumi dan Bulan.
• Williams, D.R. Earth Fact Sheet, Moon Fact Sheet dan Sun Fact Sheet, NASA Space Science Data Coordinated Archive (nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet). Jari-jari, albedo Bond dan albedo geometris, serta magnitudo Matahari dan Bulan purnama.
• Goode, P.R., Qiu, J., Yurchyshyn, V., Hickey, J., Chu, M.C., Kolbe, E., Brown, C.T. and Koonin, S.E. (2001). "Earthshine observations of the Earth's reflectance." Geophysical Research Letters, 28(9), 1671 to 1674.
• Pallé, E., Goode, P.R., Montañés-Rodríguez, P. and Koonin, S.E. (2004). "Changes in Earth's reflectance over the past two decades." Science, 304, 1299 to 1301.
• NASA (2001). "Scientists watch dark side of the Moon to monitor Earth's climate", 17 April 2001: tentang proyek Big Bear, pengamatan kuantitatif pertama Danjon, dan penjelasan Leonardo.
• Leonardo da Vinci, Codex Leicester (sekitar 1506 hingga 1510).
• Galileo Galilei, Sidereus Nuncius (1610).
• Sir Patrick Spens, Child Ballad 58; S.T. Coleridge, Dejection: An Ode (1802).