ANALIS1S EVOLUSI GRUP SUNSPOTSPD WATUKOSEK UNTUK MEMPEROLEH INDIKATOR KEMUNCULAN FLARE Nanang Wldodo, Nur Aenl, Sudan*!, Ahmad Sodlkin, Marian Penelhl Stasiun Pengamat Dirgantara Watukosek, LAPAN
ABSTRACT In their evolution, s u n s p o t groups change in its number, area, shape and its formation. Proper motion of sunspot group show twist and shear movement. Therefore, we m e a s u r e the central position at preceding and following parts. The difference of angle between the preceding a n d following part in the evolution on (n +1) thand n may indicate t h a t in its evolution the sunspot groups have changed the area. We suggest some indications for predicting flare u s i n g the measurement of twist and shear of the spot in a group. ABSTRAK Sunspot sebagai variabel aktivitas matahari mengalami perubahanperubahan a n t a r a lain dalam jumlah, luas dan b e n t u k p a d a suatu grup sunspot selama m a s a evolusinya. Dengan mempelajari gerak diri dan kelompok dari suatu grup sunspot berupa gerak p u t a r dan geser, maka dilakukan p e n g u k u r a n posisi titik berat kelompok spot p a d a bagian preceding dan following. Selisih s u d u t kemiringan yang dibentuk oleh k e d u a bagian tersebut a n t a r a evolusi (n + 1) vs n m e r u p a k a n indikasi b a h w a dalam perjalanan evolusi grup sunspot mengalami pergerakan perkembangan atau penyusutan. Daerah aktif (grup sunspotj yang menunjukkan ciri-ciri perubahan tertentu dapat dijadikan salah satu indikasi akan terjadinya,/7are. Kata k u n c i : Flare.Gerakpuntir.Gerak gese, 1
Preceding, Following
PENDAHUL0AN
Matahari sebagai bintang mengalami fluktuasi aktivitas, yang diidentirlkasikan dengan siklus 11 t a h u n a n . Dalam perjalanan evolusi matahari terdapat beberapa variabel yang menggambarkan kondisi 11 tahunan, d u a diantara variabel-variabel tersebut antara lain : sunspot dan flare. Pada peiielitian ini a k a n digunakan hasil pengamatan rutin aktivitas matahari k h u s u s n y a data sunspot dan flare secara lebih efektif, dimana kontribusi data pengamatan matahari dari Stasiun Pengamat Dirgantara LAPAN Watukosek p a d a buletin NOAA telah terintegrasi dengan data pengamatan dari stasiun-stasiun lain yang dilaporkan p a d a buletin Solar Geophysical Data, buletin NOAA. Dalam kajian analisis evolusi sunspot 25
(Kaufmann, 1978) telah proses evolusi grup sunspot bipolar besar selama di tengah c a k r a m matahari. Dengan mengoptimalkan analisis d a t a suatu evolusi sunspot dan flare SPD Watukosek diharapkan memberikan hasil yang d a p a t menjelaskan proses evolusi grup sunspot yang diintegrasikan dengan kejadian flare. Penggunaan k e d u a d a t a sunspot d a n flare ini akan dipadukan dengan analisis citra magnetogram dari buletin NOAA p a r t I u n t u k menyimpulkan beberapa karakteristik dalam proses evolusi sunspot yang akan menghasilkan
flare. Evolusi grup sunspot yang diambil u n t u k analisis adalah grup sunspot dalam b a t a s + 50° Bujur Timur sampai dengan 50° Bujur Barat a t a u ± 8 hari pengamatan. Ketentuan ini berdasarkan pada pertimbangan s u d u t p a n d a n g kita terhadap p e r m u k a a n matahari yang relatif tegak lurus, sekaligus bertujuan mengeliminasi grup sunspot yang terlihat relatif lebih pendek dari sebenarnya {foreshortening). Rancangan dalam penelitian ini adalah m e n e n t u k a n dan memilih data evolusi grup sunspot yang produktif (menghasilkan flare) (Widodo, 1996) dari hasil p e n g a m a t a n di SPD Watukosek p a d a t a h u n 1990-1993 dan d a t a dari buletin Solar Geophysical Data, NOAA Part I d a n II. Dengan mempelajari p e r u b a h a n bentuk, j u m l a h d a n pergerakan posisi titik berat spot-spot di bagian preceeding dan following yang terjadi selama evolusi grup sunspot m a k a dapat ditentukan karakteristik indikator fenomena flare (Widodo, 2000). 2
DATA
Data penelitian adalah sket bilangan sunspot dari SPD Watukosek, flare (gabungan d a t a dari Watukosek d a n buletin NOAA p a r t II) dan magnetogram diambil dari buletin NOAA part I, Nopember 1990 - Oktober 1993 (Widodo, 2001). Pengambilan sampel sejumlah 50 grup sunspot dilakukan secara acak, dengan j u m l a h hari pengamatan 3 4 3 hari. J u m l a h flare yang teramau" sebanyak 154 kejadian flare (44.9 %). Berikut ini salah satu contoh sampling evolusi grup sunspot, flare dan magnetogram b e r u p a d a t a numerik dan citra. Sebagai contoh adalah grup sunspot 1115 (Watukosek)/6891 (NOAA) yang m e r u p a k a n d a e r a h aktif (25 Oktober - 1 Nopember 1991) yang sangat produktif menimbulkan flare.
26
Gambar 2-1: Evolusi harian grup sunspot NOAA 6891 tanggal 25 Oktober s.d 1 Nopember 1991 dan citra flare H-cc dan magnetogram
27
P a d a G a m b a r 2 - 1 , t a n d a p a n a h p a d a citra sunspot m e n u n j u k k a n posisi titik p u s a t flare di a t a s grup sunspot terdekat, s e d a n g k a n t a n d a p a n a h p a d a citra magnetogram m e n u n j u k k a n lokasi flare di a t a s d a e r a h polarisasi tabung-tabung medan magnet yang bermuatan positif (wama putih), sebaliknya d a e r a h polarisasi yang b e r m u a t a n negatif berwarna gelap. Dalam perjalanan evolusinya mengalami b a n y a k p e r u b a h a n b e n t u k d a n l u a s grup sunspot. M e n u r u t klasifikasi Zurich, g r u p sunspot ini p a d a awal evolusi t e r m a s u k dalam kelas E, k e m u d i a n p a d a posisi tengah c a k r a m (evolusi 3 sampai dengan 6) mengalami p e r k e m b a n g a n l u a s d a e r a h aktif termasuk dalam kelas F. Sampai pada akhir evolusi, walaupun telah menyusut menjadi kelas D, tetapi masih produktif menghasilkan flare. 3
PENGOLAHAN DATA
Langkah p e r t a m a a d a l a h mengidentifikasi citra g r u p sunspot dalam d u a d a e r a h polarisasi yaitu bagian preceeding d a n following, seperti p a d a G a m b a r 3-1 ( u n t u k grup sunspot besar). Kemudian m e n e n t u k a n posisi titik b e r a t dari k e d u a bagian preceeding d a n following m e n u r u t koordinat bola m a t a h a r i (stoney hurst}.
Gambar
3 - 1 : P e n e n t u a n posisi titik berat bagian preceeding dan following
Berdasarkan citra grup sunspot pada Gambar 2-1, dilakukan pengukuran posisi titik b e r a t bagian preceding d a n following, j u m l a h spot, s u d u t kemiringan yang d i b e n t u k oleh k e d u a posisi titik berat (TB) bagian p d a n / tersebut, seperti p a d a Gambar 3 - 1 . Selanjutnya dilakukan p e n g u k u r a n selisih s u d u t kemiringan (Aa), seperti k e t e n t u a n yang ditetapkan p a d a G a m b a r 3 - 3 . Selain p e n g u k u r a n posisi titik b e r a t j u g a dilakukan p e n g u k u r a n s u d u t kemiringan yang d i b e n t u k oleh posisi titik berat (TB) kelompok spot bagian Barat {preceding) t e r h a d a p posisi titik berat kelompok spot bagian Timur {following). 28
Gambar 3-3: Ketentuan pengukuran selisih s u d u t kemiringan, Aa Misalkan, s u d u t kemiringan (a) yang dibentuk oleh titik berat p a d a bagian preceeding terhadap following adalah sebesar or, = -16.7° dan pada evolusi ss
2, a2= - 3 2 . 7 4 ° , sehingga selisih s u d u t kemiringan evolusi 2 ke 1,
kcc \a2-al |
= 16.04°. Pada evolusi 2 ke 3, s u d u t kemiringan spot-spot
pada bagian preceeding-following p a d a evolusi 2,
a2= -32.74°, dan p a d a
evolusi 3a3 - - 3 2 . 1 5 ° sehingga selisih s u d u t kemiringan evolusi 3 ke 2, Aa = \ai-a2
|=0.59°. 29
Hasil pengukuran dari beberapa langkah di atas diberikan pada Tabel 3-1. DATA EVOLUSI GRUP SUNSPOT 028 No data SS No grup SS/kelas (Watukosek) 1115E 6891 No NOAA region 25 Oktober - 01 November 1991 Tgl/bln/thn Obs. 572 - 573, Part II No Bui./ Part SGD
4
HASIL
Berdasarkan pengamatan evolusi sunspot dari seluruh data sampel didapatkan dua proses perubahan pada suatu grup sunspot. Pertama, proses perkembangan grup sunspot menjadi semakin besar, luas dan konfigurasi spot/ penumbra yang komplek, misalnya kelas E dan F (klasifikasi Zurich). Kejadian ini menunjukkan bahwa selama perjalanan evolusi, grup sunspot tersebut mengalami pertumbuhan yang signifikan. Pada masa-masa evolusi ini, grup sunspot mempunyai proyeksi polarisasi medan magnet yang tersebar dan konfigurasi semakin komplek, contoh Gambar 2-1, pada evolusi 1-5 dapat 30
Tabel 4-1: DAFTAR PROSES PENYUSUTAN SPOT/PENUMBRA
31
Tabel 4-2: DAFTAR PROSES PERKEMBANGAN SPOT/PENUMBRA
32
diklasifikasi kelas F dan evolusi 6-7 kelas E. Berdasarkan kondisi ini akan memberikan peluang terjadi persinggungan a n t a r a garis-garis medan magnet semakin besar sehingga sangat berpotensi membangkitkan flare H-a sampai berulang kali. Kedua, proses penyusutan g r u p sunspot menjadi semakin kecil, sempit dan konfigurasi spot/penumbra lebih sederhana, misalnya kelas C, D atau H (klasifikasi Zurich). Proses penyusulan m e r u p a k a n akibat yang dialami grup sunspot setelah kehiiangan banyak energi plasma yang teremisikan bersama flare, contoh Gambar 2-1 p a d a evolusi 6 terjadi flare besar (Importance 3 B) p a d a evolusi berikutnya terjadi p e n y u s u t a n b e n t u k penumbra yang signifikan. Konsekuensi dari evolusi tersebut, s u a t u grup sunspot mempunyai proyeksi polarisasi m e d a n magnet yang lebih s e d e r h a n a (tampakjelas pemisahan a n t a r a medan magnet b e r m u a t a n ncgatif dan positif dalam wilayah sempit). Analisis proses penyusutan bentuk, u k u r a n d a n jumlah spot/penumbra dari hasil pengamatan p a d a 50 data sampling. (Tabel 4-1) Analisis proses perkembangan bentuk, u k u r a n dan j u m l a h spot/ penumbra dari hasil pengamatan pada 50 d a t a sampling dituliskan p a d a Tabel 4-2. 5 PEMBAHASAN Dari hasil analisis secara komprehensif p a d a evolusi grup sunspot yang dihubungkan dengan p e r u b a h a n citra magnetogram dan fenomena flare H-a pada Tabel 4-1 dan Tabel 4-2 didapatkan r a n g k u m a n ciri-ciri p e r u b a h a n pada grup sunspot yang akan membangkitkan flare H-a d a n akibat yang ditimbulkan b e r u p a p e n y u s u t a n luas daerah aktif (grup sunspot\. Secara spesifik proses perkembangan grup sunspot selama evolusi hingga menghasilkan flare H-a dapat dibagi dalam analisis kualitatif dan kuantitatif. 5.1 Analisis Kualitatif Ciri-ciri daerah pasif menjadi aktif sebelum menghasilkan flare H-a • Ada trend kenaikan j u m l a h sunspot dalam beberapa kali evolusi. • Penggabungan b e b e r a p a p e n u m b r a kecil menjadi p e n u m b r a besar. • Luas p e n u m b r a kecil bertambah besar. • Daerah aktif (grup sunspot\ bertambah luas. • Ada pergeseran posisi titik berat di preceeding dan atau following. • Formasi spot d a n p e n u m b r a mendadak komplek. • Ada p e r t u m b u h a n j u m l a h spof/penumbra di daerah netral. • Ada p e r t u m b u h a n j u m l a h p e n u m b r a di bagian preceeding/following. Ciri-ciri d a e r a h aktif menjadi pasif setelah menghasilkan flare H-a • Pemecahan konsentrasi p e n u m b r a besar menjadi beberapa p e n u m b r a kecil. • Penyusutan l u a s p e n u m b r a dibanding evolusi sebelumnya. 33
• • • • •
Pengurangan luas daerah aktif grup sunspot. Ada trend penurunan jumlah sunspot dalam beberapa kali evolusi. Formasi spot dan penumbra dalam grup relatif stabil. Tidak ada pergeseran posisi titik berat di preceeding dan following. Bagian preceeding atau following grup sunspot tenggelam.
5.2 Analisis kuantitatif Tabel 5-1 hasil penelitian menyatakan bahwa pada selang selisih sudut kemiringan (Aa) pada selang 0,0 - 5,0 derajad selisih sudut kemiringan (Aa ada sejumlah 72 flare H-a atau ± 46,7 %. Sedangkan pada selang selisih sudut kemiringan 5,0 - 10,0 derajad terdapat 43 flare H-a atau ± 27,9 % dari
jumlah flare H-a dalam sampel. Tabel 5-1: SELISIH SUDUT KEMIRINGAN (Aa) VS KELAS FLARE H-a Tampak bahwa jarang sekali ada pergeseran posisi grup sunspot bagian preceeding atau following pada arah Lintang Utara atau Selatan secara signifikan (>20,0 derajad) dalam perbedaan perjalanan evolusi (selisih satu hari). Sebagian besar flare H-a diawali adanya pergeseran posisi titik berat bagian preceeding atau following pada arah lintang meskipun dengan Aa kecil.
34
Gambar 5-1: Jumlah kejadian flare H-a berdasarkan kategori kelas flare (sub, 1, 2 dan3)
35
Pada Gambar 5-1 memperlihatkan frekuensi flare H-a yang dipisahkan berdasarkan kategori Aa Pada Gambar 5-2 tampak bahwa sebagian besar flare kelas s u b flare dan kelas 1 terjadi oleh adanya p c r u b a h a n Aa yang kecil (< 10,0 derajat). Hal ini berkailan dengan p e r u b a h a n Aa sedikit saja sudah memungkinkan membangkitkan flare. 6
KESIMPULAN
Berdasarkan analisis secara komprehensif dari s e m u a sampel data evolusi grup sunspot, citra magnetogram dan flare H-a didapatkan kesimpulan sebagai berikut. Aktivitas flare H-a terjadi karena adanya indikasi pertambahan jumlah s p o t / p e n u m b r a p a d a salah satu bagian preceeding atau following, konfigurasi grup sunspot yang semakin komplek d a n pergeseran posisi titik berat bagian preceeding dan atau following secara serempak dan signifikan. Semakin l u a s d a n komplek konfigurasi s p o t / p e n u m b r a dari suatu grup sunspot dengan p e r u b a h a n yang sangat cepat (orde jam atau paling lambat harian) d a n citra magnetogram yang menunjukkan penyebaran medan magnet b e r m u a t a n positif dan negatif secara a c a k m a k a flare H-a yang ditimbulkannya juga semakin besar. Biasanya fenomena flare H-a besar terjadi p a d a grup sunspot kelas E atau F, karena potensi energi dalam plasma sangat besar. Konsekuensi yang dialami grup sunspot setelah terjadi flare H-a adalah adanya proses p e n y u s u t a n luas daerah aktif, j u m l a h spot d a n konfigurasi menjadi lebih s e d e r h a n a (kelas D atau C). Bila terjadi flare H-a kembali, m a k a j u m l a h energi yang ikut teremisikan bersama,/7arejuga semakin kecil. DAFTAR KBJUKAN Kaufmann, W., 1978. Exploration of the solar system, Macmillan Publishing Co. Widodo, N., 1996. Perbandingan data aktivitas matahari SPD Watukosek terhadap data NOAA, Majalah LAPAN No. 4 6 . Widodo, N-, 2 0 0 0 . Menentukan prakiraan u m u r produktif sunspot kelas D, E d a n F berdasarkan frekuensi flare, Warta LAPAN Vol. 2, No.2 Widodo, N., 2 0 0 1 . Anatisis berbagai fenomena yang terkait pada evolusi daerah aktif di matahari, Prosiding seminar Astronomi ITB.
36
