Penentuan Arah Kiblat dengan Theodolit

Theodolit adalah alat yang digunakan untuk mengukur sudut horizontal (Horizontal Angle = HA) dan sudut vertikal (Vertical Angle = VA). Alat ini banyak digunakan sebagai piranti pemetaan pada suvei gealogi (ilmu pemetaan bumi). Dengan berpedoman pada posisi dan pergerakan benda-benda langit seperti halnya matahari sebagai acuan atau dengan bantuan satelit-satelit GPS maka theodolite akan menjadi alat yang dapat mengetahui arah hingga skala detik busur (1/3600 derajat). 

Theodolit terdiri dari sebuah teleskop kecil yang terpasang  pada sebuah kedudukan. Saat teleskop kecil ini digeser maka angka kedudukan vertikal dan horizontal yang ditampilkan pada monitor secara otomatis akan berubah sesuai perubahan sudut pergerakannya.

Sebelum melakukan pengukuran arah kiblat dengan theodolite dan data astronomis, maka yang harus dilakukan adalah :

    Menentukan kota yang akan diukur arah kiblatnya

    Menyiapkan data lintang tempat dan bujur tempat

    Melakukan perhitungan arah kiblat untuk tempat yang hendak diukur.

    Menyiapkan data astronomis pada hari atau tanggal pengukuran

    Membawa jam penunjuk waktu yang akurat

    Menyiapkan theodolite

Adapun langkah-langkah penentuannya adalah sebagai berikut :
1.    Pasang theodolite pada penyangganya
2.    Pastikan theodolite benar-benar datar
3.    Berilah tanda atau titik tempat berdirinya theodolite
4.    Bidiklah matahari dengan theodolite
5.    Setelah dipastikan arah matahari sudah benar-benar pas, kuncilah theodolite agar tidak bergerak
6.    Tekan tombol 0-set, agar angka pada layar (HA = horizontal angle) menunjukkan angka 0
7.    Mencatat waktu ketika membidik matahari tsb jam berapa, sekaligus mengkonversi waktu yang dipakai dengan GMT
8.    Melacak nilai deklinasi pada waktu hasil konversi tersebut dan nilai equation of time pada saat matahari berkulminasi dari data ephemeris
9.    menghitung waktu meridian pass dengan rumus:
       MP        = ((105-bujur tempat):15)+12-e
10.  Menghitung sudut waktu
       to           =(MP-W)x 15
11.  Menghitung Azimuth matahari (Ao) dengan rumus :
       Cotg Ao = [((cos LT tan dek) : sin to)-(sin LT : tan to)]
12.  Arah kiblat (AK) dengan theodolite adalah :
•    Jika Deklinasi Matahari positif dan pembidikan dilakukan sebelum matahari berkulminasi

      maka AK = 360-Ao-Q
•    Jika deklinasi matahari positif dan pembidikan dilakukan sesudah matahari berkulminasi 

       maka AK = Ao-Q
•    Jika Deklinasi Matahari negatif dan pembidikan dilakukan sebelum matahari berkulminasi 

     maka AK = 360-(180-Ao)-Q
•    Jika deklinasi matahari negatif dan pembidikan dilakukan setelah matahari berkulminasi 

     maka AK= 180-Ao-Q
Selanjutnya, putar theodolite hingga angka di layar menampilkan angka tersebut kemudian turunkan sasaran sekitar 5 meter dan berilah titik Q. Setelah itutarik garis lurus dari titik dibawah theodolite sampai titik Q. Garis lurus tersebut merupakan arah kiblat.

Contoh perhitungan arah kiblat semarang pada tanggal 23 Desember 2012 pukul 11.00 WIB dengan theodolite:
    Lokasi yang diukur: Semarang
    Lintang tempat    : 07 00'
    Bujur tempat    : 110 24'

    Arah kiblat    : Menggunakan bantuan kalkulator dengan rumus:
Tan Q  = tan lintang Mekkah x cos lintang tempat x cosec SBMD – sin lintang Mekkah x cotan SBMD
            = 650 29’28.07”
    Tanggal pengukuran    = 23 Desember 2012
    Waktu pembidikan     = 11.00
    Deklinasi matahari   
    Equation of time         =  00j 00m 52d
    Meridian pass            = ((105 – bujur tempat) : 15) + 12 – equation of time ((1050 – 1100 240) : 15)  + 12 – (-00j 00m 52d)))

       Meridian Pass              = 11j 39m 16d
    Sudut waktu = (MP – Waktu bidik) x 15 (11j 39m 16d – 09j 00m) x 15
       to                 = -90 23’00”
    Arah matahari waktu pembidikan dengan rumus
Tan A                 = cos sudut waktu x sin lintang tempat :tandeklinasi– cos lintang tempat : sin sudut waktu
       A                = -270 450 29.870

Menghitung arah matahari (A) dari titik utara atau selatan. Ketetapan utara atau selatan tergantung plus (+) minus (-)  hasil perhitungan. Jika hasil perhitungan plus (+), maka arah matahari terhitung dari titik utara. Sedangkan jika hasil perhitungan minus (-), maka arah matahari terhitung dari titik selatan. Titik barat dan timur tergantung pada waktu pengukurannya.Timur untuk pengukuran pagi hari, dan barat untuk pengukuran sore hari.

    Dalam menghitung azimuth matahari harus diperhatikan arah matahari (A), apakah UT (Utara Timur), UB (Utara Barat), ST (Selatan Timur) atau SB ( Selatan Barat). Jika arah matahari
1.    Utara Timur (A+), maka azhimuth matahari = arah matahari
2.    Utara Barat (A+), maka azhimuth matahari = 360 – A
3.    Selatan Timur (A-), maka azimuth matahari = 180 + A
4.    Selatan Barat (A-), maka azimuth matahari = 180 - A
                                              Azimuth matahari = 180 + A = 152 14' 30.13" ( Selatan Timur)
    Menentukan utara sejati
a.    Pengukuran pagi deklinasi Utara, Utara sejati         = 3600 – A ( hasil pengukuran)
b.    Pengukuran sore dan deklinasi utara, Utara Sejati  = A ( hasil pengukuran)
c.    Pengukuran pagi dan deklinasi selatan, Utara sejati = 1800 + A ( hasil pengukuran)
d.    Pengukuran sore dan deklinasi selatan, utara sejati  = 1800 – A ( hasil pengukuran)

Karena pada tanggal 23 Desember Matahari berada di titik utara, dan pengukuran dilakukan pada pagi hari maka  Utara sejati : 3600 – 270 450 29.870
                              = 3320 14’30.13”
    Azimuth kiblat = 3600 - 650 29’28.07”
                              = 2940 30’ 31.93” UTSB
    Arah kiblat dari Matahari : 3600 – azimuth matahari - kiblat UB
                              = 1420 16’ 01.8” searah jarum jam.

Hasil arah matahari bernilai mutlak, apabila hasil perhitungan bertanda positif.Maka arah matahari dihitung dari Utara (UT/UB).Dan bila bertanda negatif, maka arah matahari dihitung dari titik selatan (ST/SB).Titik Barat dan Timur tergantung pada waktu pengukuran.Timur untuk pengukuran pagi hari, dan barat untuk pengukuran sore hari.