Menghayati Konsep Bumi Berbentuk Sfera

Penulis berkunjung ke ibu negara Amerika Syarikat, iaitu Washington DC baru-baru ini bagi membentangkan dua kertas kerja dalam persidangan antarabangsa di sana. Kunjungan pada kali ini merupakan pengalaman pertama penulis menjejakkan kaki ke bumi Uncle Sam berkenaan dan merupakan perjalanan udara paling lama dalam hidup penulis.

Penulis menaiki pesawat Qatar Airways dari Kuala Lumpur ke Doha, kemudiannya dari Doha ke Washington DC. Ketiga-tiga lokasi tersebut mempunyai masa tempatan masing-masing.

Pertama, kita perlu memahami bahawa perbezaan zon waktu antara Kuala Lumpur, Doha dengan Washington DC. Zon waktu Kuala Lumpur (MYT) ialah Koordinasi Masa Sejagat atau Coordinated Universal Time (UTC)+8, Doha pula Waktu Piawai Atlantik atau Atlantic Standard Time (AST) ialah UTC+3, manakala Eastern Standard Time (EST) bagi Washington DC ialah UTC-5.

UTC ialah rujukan waktu standard global yang digunakan sebagai asas untuk menentukan perbezaan waktu di pelbagai tempat di seluruh dunia. Kuala Lumpur berada dalam zon waktu UTC+8 yang bermaksud waktu di Kuala Lumpur ialah lapan jam lebih awal daripada waktu UTC. Jika UTC menunjukkan pukul 12.00 tengah hari, maka waktu di Kuala Lumpur adalah pada pukul 8.00 malam.

Doha pula berada dalam zon waktu UTC+3 yang bermaksud waktu di Doha ialah tiga jam lebih awal daripada waktu UTC. Jika UTC menunjukkan pukul 12.00 tengah hari, maka waktu di Doha adalah pada pukul 3.00 petang.

Sementara itu, Washington DC berada dalam zon waktu UTC-5 (waktu standard) yang bermaksud waktu di Washington DC ialah lima jam lebih lambat daripada waktu UTC. Jika UTC menunjukkan pukul 12.00 tengah hari, maka waktu di Washington DC adalah pada pukul 7.00 pagi.

Secara umumnya, perbezaan zon waktu ini mencerminkan kedudukan geografi di setiap lokasi di atas permukaan bumi dan cara setiap lokasi berputar di sekitar paksinya yang menentukan masa tempatan masing-masing sepanjang kitaran siang dan malam.

Penulis berlepas dari Kuala Lumpur pada pukul 8.00 malam, 11 Oktober 2024. Pada waktu ini, di Doha (UTC+3) waktu sebenarnya ialah pukul 3.00 petang pada hari yang sama.

Perjalanan yang dilalui penulis mengambil masa kira-kira tujuh jam. Penulis tiba di Doha pada pukul 10.00 malam waktu tempatan di Doha, manakala waktu tempatan di Kuala Lumpur pada masa ketibaan penulis di Doha adalah pada pukul 3.00 pagi keesokan harinya (12 Oktober 2024).

Penulis menunggu pesawat seterusnya selama tiga jam dan berlepas dari Doha ke Washington DC pada pukul 1.00 pagi waktu tempatan di Doha (12 Oktober 2024). Pada masa ini, waktu di Kuala Lumpur ialah pukul 6.00 pagi pada hari yang sama.

Perjalanan dari Doha ke Washington DC mengambil masa kira-kira 14 jam. Penulis tiba di Washington DC sekitar pukul 9.00 pagi waktu tempatan Washington DC pada hari yang sama (12 Oktober 2024). Oleh sebab perbezaan zon waktu yang besar dan pergerakan dari timur ke arah barat, penulis sampai di Washington DC pada pagi hari yang sama walaupun telah menghabiskan lebih dari 24 jam perjalanan dari segi masa sebenar.

Bumi yang berbentuk sfera berputar dari barat ke timur, lalu menjadikan bahagian timur lebih awal menerima cahaya matahari. Keadaan ini menghasilkan perbezaan waktu antara pelbagai lokasi di permukaan bumi.

Dalam perjalanan ini, perbezaan zon waktu (UTC+8 di Kuala Lumpur, UTC+3 di Doha, dan UTC-5 di Washington DC) berlaku kerana bentuk sfera bumi dan arah putarannya. Ketika penulis terbang ke arah barat, waktu tempatan di lokasi yang dilalui menjadi semakin “lambat” berbanding dengan waktu di Kuala Lumpur. Hal ini memberikan kesan seolah-olah perjalanan mengambil lebih sedikit waktu kerana perbezaan zon waktu mengimbangi tempoh penerbangan.

Dalam perjalanan ini, penulis mengalami malam pada permulaan penerbangan (Kuala Lumpur), masih berada pada waktu malam di Doha serta tiba di Washington DC pada waktu pagi. Hal ini menunjukkan putaran bumi dan peredaran siang–malam memberikan pengalaman perubahan waktu yang berbeza walaupun pada satu hari yang sama kerana bumi berputar mengelilingi paksinya secara berterusan.

Akibat perjalanan melintasi beberapa zon waktu, penulis mengalami gangguan ritma harian, iaitu keletihan disebabkan oleh perubahan siang dan malam yang terlalu cepat. Hal ini juga berkait dengan mekanisme badan yang telah diselaraskan dengan kitaran peredaran siang dan malam di lokasi asal.

Selain itu, pesawat tidak terbang dalam garis lurus disebabkan oleh kelengkungan bumi. Hal ini bermakna untuk menempuh jarak terpendek antara dua titik pada sfera, pesawat perlu mengikut laluan “bulatan besar” (great circle) yang melengkung yang merupakan garis melengkung pada peta rata.

Pada satah dua dimensi yang rata, jarak terpendek antara dua titik ialah garis lurus. Konsep ini benar dalam geometri Euclidean. Walau bagaimanapun, sebagaimana yang dipelajari dalam matematik untuk konsep “bumi sebagai sfera”, bumi adalah tidak rata, sebaliknya berbentuk sfera. Sehubungan itu, konsep garis lurus tidak digunakan dengan cara yang sama.

Jarak terpendek antara dua titik pada sfera adalah di sepanjang permukaan sfera yang dipanggil “bulatan besar”. “Bulatan besar” ialah bulatan terbesar yang mungkin boleh dilukis pada sfera dan bersamaan dengan “garis lurus” pada permukaan melengkung. Antara contohnya termasuklah khatulistiwa atau mana-mana bulatan yang melalui kedua-dua kutub utara dan kutub selatan.

Dalam aspek jarak laluan di dunia, laluan terpendek antara dua lokasi, misalnya antara bandar yang terletak di benua yang berlainan adalah di sepanjang laluan “bulatan besar”. Walaupun ini mungkin kelihatan melengkung pada peta rata, laluan ini ialah laluan yang paling cekap merentasi permukaan Bumi.

Sebagai contohnya, penerbangan antara Amerika Utara dengan Eropah sering kelihatan melengkung ke utara ke arah rantau Artik pada peta. Hal ini terjadi bukan kerana kapal terbang itu membuat lencongan, tetapi kerana laluan bulatan besar melengkung dengan cara tersebut apabila diunjurkan pada peta rata.

Dari perspektif matematik, kapal terbang tidak terbang dalam “garis lurus” merentasi jarak jauh kerana bumi adalah berbentuk sfera dan laluan terpendek antara dua titik di permukaan sfera bukanlah garis lurus tetapi geodesik, iaitu laluan melengkung.

Geodesik ialah istilah yang digunakan untuk menerangkan laluan terpendek antara dua titik pada permukaan melengkung. Konsep ini paling kerap digunakan dalam geometri pembezaan dan fizik, terutamanya dalam konteks ruang melengkung seperti permukaan sfera.

Pada permukaan rata, geodesik ialah garis lurus. Namun demikian, pada permukaan melengkung seperti sfera (contohnya bumi), geodesik bukan lagi garis lurus tetapi lengkungan yang mengikuti kelengkungan permukaan tersebut. Contoh mudah bagi geodesik pada permukaan sfera ialah “bulatan besar” seperti laluan terpendek antara dua titik di bumi yang sering digunakan dalam navigasi udara dan laut.

Garis lurus tidak berfungsi pada sfera. Apabila kita melukis garis lurus antara dua bandar pada peta rata, laluan itu sebenarnya bukan laluan terpendek di permukaan melengkung bumi. Memandangkan bumi berbentuk bulat, laluan terpendek mengikut trajektori melengkung adalah sejajar dengan konsep bulatan besar dalam geometri sfera.

Penulis melalui perjalanan dari Doha ke Washington DC yang melibatkan jarak terpendek mengikut laluan bulatan besar dan bukannya garis lurus seperti yang ditunjukkan pada peta rata. Laluan bulatan besar ini mengambil penerbangan sedikit ke utara merentasi bahagian Kanada dan Greenland. Lengkung geodesik hasil dari kelengkungan Bumi menjadikan laluan ini paling singkat dan cekap dalam aspek penjimatan kos dan masa.

Kesimpulannya, perjalanan penulis dari Malaysia ke Amerika Syarikat menunjukkan konsep bumi sebagai sfera membawa implikasi besar terhadap perjalanan antarabangsa, terutamanya dari segi perbezaan masa dan laluan penerbangan pesawat. Bumi sebagai sfera yang berputar pada paksinya menjadikan planet ini mengalami kitaran siang dan malam yang berbeza di pelbagai lokasi sepanjang waktu, lalu menghasilkan zon waktu yang berlainan.

Di samping itu, laluan penerbangan biasanya mengikuti jarak geodesik, iaitu jarak terpendek antara dua titik di permukaan sfera bumi. Hal ini membantu pesawat menempuh jarak yang optimum dalam perjalanan antarabangsa dan secara langsung dipengaruhi oleh bentuk bumi yang sfera.

Profesor Madya Dr. Abdul Halim Abdullah,
Fakulti Sains Pendidikan dan Teknologi,
Universiti Teknologi Malaysia.