Kiblat
Perkembangan ilmu penentuan arah kiblat > Dengan astronomi

Ilmu astronomi yang sesungguhnya (disebut ilmu falak) mulai dipelajari di Dunia Islam pada akhir abad ke-8, terutama di Bagdad, kota utama Kekhalifahan Abbasiyah. Awalnya, ilmuwan-ilmuwan Muslim mempelajari astronomi dari karya-karya penulis India, tetapi pada abad ke-9 karya-karya ahli falak Yunani seperti Ptolemaeus mulai diterjemahkan dan menjadi rujukan utama di bidang ini. Ilmu falak yang dikembangkan Ptolemaeus dianggap lebih utama oleh para ilmuwan di Dunia Islam karena didukung oleh penjelasan teoretis sehingga dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai ilmu pasti, tetapi astronomi India tetap memiliki pengaruh berarti terutama dalam bidang penyusunan tabel-tabel astronomi. Metode penentuan arah kiblat pun mulai dikembangkan berdasarkan ilmu ini. Konsep utama yang digunakan adalah koordinat lintang dan bujur yang diperkenalkan Ptolemaeus dalam buku Geografi, serta rumus-rumus trigonometri yang dikembangkan para ilmuwan Muslim dan diterapkan untuk menghitung arah kiblat. Kebanyakan buku-buku teks astronomi yang ditulis di Dunia Islam pada Abad Pertengahan mengandung satu bab yang membahas masalah penentuan arah kiblat, yang dianggap sebagai salah satu dari banyak hal yang menghubungkan ilmu astronomi dengan syariah Islam. Menurut sejarawan astronomi David A. King, berbagai solusi yang ditemukan para ilmuwan Muslim "menjadi saksi perkembangan metode matematika dari abad ke-3 hingga ke-8 H (abad ke-9 hingga ke-14 M) dan tingkat kecanggihan trigonometri dan teknik perhitungan yang dicapai oleh ilmuwan-ilmuwan ini."
Metode-metode matematis yang awalnya ditemukan pada awal abad ke-9 adalah metode hampiran (bukan metode akurat, tetapi hanya menghasilkan arah yang mendekati arah sesungguhnya) yang umumnya menggunakan peta datar atau geometri dua dimensi sederhana. Karena bumi berbentuk tiga dimensi, hasil perhitungan ini tidak persis sama dengan arah sesungguhnya, tetapi untuk lokasi yang masih dekat dengan Mekkah (seperti Mesir atau Iran) metode ini dapat menghasilkan arah yang hanya meleset 1°–2° dari arah sesungguhnya.
Metode-metode yang akurat yang didasarkan geometri tiga dimensi atau trigonometri bola muncul sejak pertengahan abad ke-9. Habasy al-Hasib (hidup sekitar 850 M) mencatat salah satu contoh awal metode seperti ini, yaitu dengan menggunakan "analema" (kini disebut proyeksi ortografi) yaitu penggunaan bidang datar untuk menurunkan rumus-rumus rumit dalam trigonometri bola. Dalam metode ini, sejumlah titik dan garis digambar pada sebuah lingkaran dengan teknik tertentu, dan hasilnya dapat dibuktikan sesuai dengan arah kiblat yang dihitung melalui rumus modern. Selanjutnya ditemukan penggunaan rumus-rumus trigonometri untuk menemukan arah kiblat dengan perhitungan. An-Nayrizi (hidup sekitar 900 M) menulis contoh awal metode ini, yang menggunakan aturan sinus dari Menelaos dalam empat langkah sehingga arah kiblat akhirnya dapat dihitung dari posisi lintang dan bujur setempat. Ilmuwan-ilmuwan Muslim selanjutnya (seperti Ibnu Yunus, Abu al-Wafa, Ibnu al-Haitsam, dan Al-Biruni) menemukan metode-metode lainnya yang juga dapat dibuktikan akurat, baik dengan menggunakan analema maupun menggunakan rumus matematika secara langsung.
Berdasarkan metode-metode hisab tersebut, para ilmuwan Muslim membuat tabel-tabel yang menunjukkan arah kiblat dari berbagai tempat di dunia, yang disusun menurut selisih bujur (ΔB) dan lintang (ΔL) dari Mekkah. Contoh tertua yang diketahui adalah tabel yang dibuat di Bagdad sekitar abad ke-9 untuk setiap derajat dan menit busur dari 1° hingga 20°. Pada abad ke-14 Syamsuddin al-Khalili, ilmuwan yang menjabat sebagai muwaqqit (ahli waktu) di Masjid Agung Damaskus, membuat tabel arah kiblat untuk setiap titik koordinat dengan rentang ΔB dari 1° hingga 60° dan lintang dari 10° hingga 50° LU. Menurut King, tabel ini adalah "yang paling mengesankan dari segi kelengkapan dan ketepatan", dan sebagian besar angkanya sudah tepat sesuai perhitungan modern.
Walaupun metode perhitungan yang tepat sudah ditemukan sejak abad ke-9, ketepatan hasil perhitungan untuk lokasi tertentu juga tergantung data koordinat bujur dan lintang yang dimasukkan ke dalam rumus-rumus tersebut. Pada masa itu, posisi lintang suatu lokasi dapat ditentukan dengan ketepatan hingga beberapa menit, tetapi posisi bujur yang belum dapat ditentukan dengan tepat. Salah satu cara yang digunakan untuk menghitung ΔB adalah membandingkan waktu terjadinya gerhana bulan di Mekkah dan lokasi setempat, atau menghitung jarak rute kafilah dagang. Ilmuwan Asia Tengah Al-Biruni merata-ratakan data ΔB dari berbagai metode yang diketahui. Karena kurang tepatnya data koordinat bujur pada masa itu, masjid-masjid tua (bahkan yang telah dibangun berdasarkan perhitungan matematika yang benar) umumnya memiliki arah kiblat yang berbeda dengan hasil perhitungan modern. Misalnya, Masjid al-Azhar di Kairo dibangun sesuai hisab ilmiah menggunakan rumus yang tepat, tetapi karena nilai ΔB yang digunakan meleset sebesar 3° dari nilai yang benar, arah kiblat masjid itu (127°) berbeda dengan arah hasil perhitungan modern (135°).
Angka koordinat bujur yang akurat di Dunia Islam baru ditemukan pada abad ke-18 dan ke-19 dengan penerapan ilmu ukur kartografi. Angka koordinat modern ini, beserta teknologi modern seperti satelit GPS dan alat-alat elektronik, memungkinkan pembuatan alat-alat yang dapat menghitung kiblat secara praktis. Arah ini dapat berbeda dengan arah masjid-masjid yang ada karena berbagai sebab, misalnya karena masjid tersebut dibangun sebelum munculnya data-data dan perhitungan modern atau karena masjid itu tidak dibangun secara akurat. Kadang arah mihrab masjid tersebut tetap diikuti, atau kadang dibuat penanda seperti garis atau tali sehingga jemaah salat menurut penanda tersebut alih-alih sesuai arah mihrab masjid.
: Peta modern suatu kawasan di Kairo menunjukkan masjid-masjid dengan arah kiblat berbeda-beda. : Berbagai arah kiblat pada masjid-masjid di Kairo yang dicatat Al-Maqrizi pada abad ke-15 (hitam), beserta arah kiblat modern (biru).