Introduction
Jika kita mempunya komputer desktop dirumah atau notebook, dan telah diinstall sistem operasi baik GUI atau Console based, salah satu fitur pada sistem operasi tersebut adalah penunjuk waktu, biasanya terdapat di pojok bawah sebelah kanan pada sistem operasi GUI based, waktu dikomputer itu didasarkan pada timer di dalam CMOS dengan firmwarenya BIOS, selanjutnya oleh sistem operasi dengan metode khusus mengambil data waktu berdasarkan BIOS ini.
Menarik, jika kita kaji lebih jauh, andaikata seluruh komputer diseluruh dunia dihitung akurasi timer atau clock pada sistem operasi tersebut, apakah menunjuk kan selang waktu yang sama ?.
Begitu juga jam analog atau jam digital, jika diuji kalibrasi seluruh jam yang ada di seluruh dunia, apakah mempunyai interval yang sama ?.
Kita tahu bahwa penunjuk waktu ini sejak di zaman orang masih menggunakan jam matahari, jam pasir sampai teknologi mekanik hingga digital saat ini, telah banyak diandalkan dalam segala bidang kehidupan sehari-hari sebagai data dalam mengolah informasi.
Apakah ada suatu standar khusus dalam menetapkan definisi waktu ini ?. Marilah sejenak kita lihat tentang standar waktu ini, berikut dipaparkan secara ringkas.
Standar Waktu
Dalam fisika banyak kita kenal besaran-besaran, misalkan: massa, kecepatan, gaya dan sebagainya. Besaran-besaran itu harus diukur dengan satuan-satuan yang sesuai.
Ada dua macam sistem satuan yang sering digunakan dala besaran-besaran fisika, yaitu sistem metrik dan sistem inggris. Tetapi dalam hal ini yang akan dibahas hanya sistem metrik saja. Sistem metrik ini secara resmi dipergunakan di Negara Perancis dalam tahun 1866.
Dalam sistem metrik menggunakan besaran-besaran pokok (dasar) seperti panjang, massa, dan waktu. Sistem metrik juga dibagi dalam dua bagian:
o sistem MKS (meter – kilogram – sekon)
o sistem CGS (centimeter – gram – sekon)
MKS (Panjang (m), Massa(kg), Waktu(s)
CGS (Panjang(cm), Massa(gr), Waktu(s)
Dalam sidangnya pada tahun 1969 Conference Generale des Poids et Measures (CGPM) meresmikan suatu sistem satuan yang dikenal sebagai System Internationale d’United, disingkat SI.
Dalam SI ini terdapat tujuh buah besaran pokok berdimensi dan dua buah besaran tambahan tak berdimensi.
Salah satu besaran pokok adalah Waktu.
Penerapan satuan waktu
Ada dua segi dalam pengukuran waktu. Untuk sipil dan untuk beberapa keperluan ilmu pengetahuan dibutuhkan waktu hari, supaya kejadian-kejadian dapat disusun secara berututan. Pada kebanyakan pekerjaan ilmiah yang dibutuhkan adalah lamanya selang waktu (time interval) suatu kejadian berlangsung. Karena itu standar waktu harus dapat menjawab pertanyaan “Kapan hal itu berlangsung ?” dan “Berapa lama kejadiannya ?”.
Kita dapat menggunakan sembarang kejadian yang berulang untuk mengukur waktu. Pengukuran berlangsung dengan menghitung pengulangannya. Kita dapat menggunakan bandul osilasi, sistem pegas massa ataupun kristal kwarsa (quartz).
Dari sekian banyak kejadian yang berulang-ulang dalam alam, perputaran (rotasi) bumi pada porosnya telah digunakan selama berabad-abad sebagai standar waktu untuk menetapkan penjangnya hari. Sebagai standar waktu sipil sampai sekarang masih dipakai definisi satu detik (matahari rata-rata) adalah 1/86400 hari (matahari rata-rata). Waktu yang didasarkan atas rotasi bumi disebut waktu universal (Universal Time – UT).
Perhitungan waktu berdasarkan poros bumi ini dalam sejarah telah digunakan oleh Bangsa Babilonia di tepi perairan babilonia ratusan tahun yang lalu.
Ditanah subur yang diairi sungai Tigris dan Eufrat, sebuah peradaban tumbuh dan melakukan pencatatan gerakan langit selama ribuan tahun. Bangsa Babilonia memiliki sistem bilangan berdasarkan satuan 60 yang memudahkan perhitungan dengan bilang-bilangan besar. Warisan sistem mereka yang masih ada hingga kini, yaitu 60 detik untuk menunjukkan satu menit, dan 360 derajat untuk menunjukkan lingkaran.
Karena 1 hari matahari rata-rata dari satu tahun ke tahun tidak sama, maka standar ini tidak berlaku bagi keperluan penelitian ilmu pengetahuan.
Waktu universal harus diukur berdasarkan pengamatan astronomis yang dilakukan selama beberapa minggu. Karena itu itu kita membutuhkan jam bumi yang baik, yang ditera oleh pengamatan astronomis. Jam kristal kwarsa yang didasarkan atas getaran berkala terus menerus dari kristal dapat dipakai sebagai standar waktu sekunder yang baik, yang terbaik di antaranya dapat mencatat waktu selama setahun dengan penyimpangan maksimum sebesar 0,02 detik.
Salah satu penggunaan waktu standar adalah untuk mengukur frekuensi. Dalam daerah frekuensi radio, perbandingan dengan jam kwarsa dapat dibuat secara elektronik dengan ketelitian sekurang-kurangnya 1 bagian dalam 10^10 (10 pangkat 10) dan ketelitan sebaik itu memang seringkali dibutuhkan. Ketelitian ini kira-kira 100 kali lebih baik daripada ketelitian yang dapat dicapai pada peneraan jam kwarsa oleh pengamatan astronomis. Untuk memenuhi kebutuhan standar waktu yang lebih baik, di beberapa negara telah dikembangkan jam atomik yang menggunakan getaran atomik berskala sebagai standar.
Jam atomik jenis tertentu, yang didasarkan atas frekuensi karakteristik dari isotop Cs^133, telah digunakan di Laboratorium Fisis Nasional, Inggris, sejak tahun 1955.
Telah dilakukan pencatatan pada tahun 1960 yang menunjukkan perubahan (Variasi) laju rotasi bumi, diukur terhadap jam cesium, dalam selang waktu hampir tiga tahun. Ternyata kecepatan putaran bumi pada musim panas besar sedangkan pada musim dingin kecil (di belahan bumi utara) dan menurun secara pasti dari tahun ke tahun.
Maka timbul pertanyaan, bagaimana kita dapat yakin bahwa rotasi bumi-lah yang salah bukan jam cesium ?. Ada dua jawaban.
1. Atom relatif lebih sederhana daripada bumi, sehingga bila ada perbedaan antar kedua standar waktu ini mestinya disebabkan oleh sesuatu yang terjadi dibumi. Misalnya, ada gerakan gesekan antara air dan tanah pada peristiwa pasang menyebabkan perputaran bumi lebih lambat. Gerak musiman angin menimbulkan juga perubahan musimam rotasi. Variasi lain dapat ditimbulkan misalnya oleh pencairan dan pembekuan kembali es di kubub.
2. Sistem tata surya kita juga memiliki penjaga waktu yang lain, seperti misalnya gerakan planet ataupun gerakan bulan-bulan planet. Rotasi bumi bervariasi pula terhadap gerakan-gerakan planet ini.
Dalam tahun 1967, detik yang didasarkan atas jam cesium diterima sebagai standar internasional oleh Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran ketigabelas. Detik tersebut didefinisikan sebagai 9.192.631.770 kali perioda transisi Cs^133 tertentu. Hal ini meningkatkan ketelitian pengukuran waktu menjadi 1 bagian dalam 10^12, lebih baik sekitar 10^3 kali daripada ketelitian dengan metode astronomis. Jika dua buah jam cesium dijalankan dengan ketelitian ini dan misalkan tidak ada sumber kesalahan yang lain, maka perbedaan kedua jam tersebut tidak akan lebih dari satu detik setelah 6000 tahun. Kemungkinan jam atomik yang lebih baik masih sedang diselidiki.
Standar waktu untuk tempat-tempat yang jauh dapat disediakan melalui pemancar radio. Contoh stasion pemancar untuk ini adalah WWV di Colorado dan WWVH di Hawaii, keduanya dijalankan di Lembaga Standar Nasional, dipancarkan pada frekuensi 2,5;5;10;20 dan 25 x 10^6 Hz. Kestabilannya dibandingkan dengan jam cesium adalah 1 bagian dalam 10^11. Satu hertz (disingkat Hz) adalah 1 cycle/s. Setiap selang 5 menit, WWV memancarkan nada tepat 440Hz (nada A dalam musik) dan 600Hz secara bergantian. Sepuluh kali dalam tiap jam dipancarkan tanda waktu dengan menggunakan sistem pengkodean biner (binary digit). Dua stasiun yang lain, WWVB dan WWVL, keduanya di Fort Collins, Colorado, menyiarkan standar waktu dengan ketelitian yang lebih tinggi untuk kepentingan-kepentingan khusus.
Kesimpulan
Ternyata ada beberapa standar waktu, yaitu berdasarkan rotasi bumi pada porosnya, serta perioda transisi atom Cesium, perioda Quartz, serta frekuensi radio. Waktu yang diukur berdasarkan rotasi bumi ternyata memiliki nilai akurasi lebih kecil dari nilai perioda transisi atom Cesium.
Semua Ilmu dan pengetahuan berkembang saat ini didasarkan pada metode Ilmiah yang terikat pada satuan waktu ini.
Keakuratan pendefinisian standar waktu ini sangat penting, bila diterapkan pada teknologi time sharing, real time, skeduling, sinkronisasi pada sistem operasi komputer.
PS: Tulisan ini hanya iseng ajah.
Referensi
- Kamajaya, Drs., Ir. Suardhana Linggih, “Penuntun Pelajaran Fisika untuk SMA”, Ganeca Exact Bandung, 1987
- Halliday, David., Robert Resnick, “Physics, 3rd Edition”, PT. Gelora Aksara Pratama, 1995
- Rankin, William, “Newton for Beginners”, Mizan, 2000
Recent Comments