DISTRIBUSI POSISI FLARE YANG MENYEBABKAN BADAI GEOMAGNET SELAMA SIKLUS MATAHARI KE 22 DAN 23 Tiar Dani dan Jalu Tejo Nugroho Peneliti Matahari dan Antariksa Pusat Pemanfaatan Sains Antariksa, LAPAN Jl. Dr. Djundjunan 133 Bandung e-mail:
[email protected] ABSTRACT Flare position distribution which caused geomagnetic storm during 22nd and 23rd (1986 – 2006) solar cycle was conducted. By plotted graph of flare heliographic position when geomagnetic storm occur with Dst index value is E - 100 nT during 22nd and 23rd solar cycle, flare position distribution evaluated from northern-southern solar hemisphere and eastern-western solar hemisphere which caused major geomagnetic storm. It was found that during 22nd solar cycle, flare distribution position for northernsouthern solar hemisphere is 41 % against 59 %. For eastern-western solar hemisphere is 45 % against 55 %. And for 23rd solar cycle, flare position distribution which caused geomagnetic storm for northernsouthern solar hemisphere is 53% against 47%. This result is not significant compare to same distribution pattern on 22nd solar cycle. Flare position distribution for eastern-western solar hemisphere for 23rd solar cycle is 47% against 53%. This result is more significant compare to same distribution pattern on 22nd solar cycle. ABSTRAK Distribusi posisi flare yang menyebabkan badai geomagnet selama siklus matahari ke-22 dan 23 (tahun 1986 – 2006) telah dilakukan. Dengan melakukan plot data posisi heliografis dari flare saat terjadi badai geomagnet dimana nilai indeks Dst b - 100 nT sepanjang siklus matahari ke-22 dan 23, akan dilihat distribusi posisi flare pada piringan matahari, baik tinjauan dari hemisfer utara-selatan matahari maupun hemisfer timur-barat matahari yang menyebabkan badai geomagnet besar. Diperoleh bahwa distribusi untuk posisi flare utaraselatan piringan matahari yang menyebabkan badai geomagnet untuk siklus matahari ke- 22 didapatkan sebesar 41% untuk heliografis utara dan 59% untuk heliografis selatan. Tetapi untuk distribusi posisi timurbarat piringan matahari yang menyebabkan badai geomagnet diperoleh perbedaan yang tidak terlalu signifikan, yaitu sebesar 45 % untuk heliografis timur dan 55% untuk heliografis barat. Sedangkan untuk siklus matahari ke-23 didapatkan sebesar 53% heliografis utara dan 47% heliografis selatan. Persentase ini tidak begitu signifikan dibandingkan dengan saat siklus matahari ke-22. Untuk komposisi distribusi posisi flare heliografis barat-timur piringan matahari untuk siklus ke-23 dimana posisi barat sebesar 69% dan timur 31% terlihat lebih signifikan dibanding distribusi posisi timur-barat saat siklus ke-22. Kata kunci : flare, badai geomagnet, indeks Dst, posisi heliografis
1. PENDAHULUAN Flare merupakan fenomena eruptif dipermukaan matahari. Flare juga merupakan salah satu bentuk aktivitas matahari yang berasosiasi dengan sunspot dan memiliki siklus 11 tahun. Saat aktivitas matahari maksimum, maka akan lebih muncul banyak sunpot dan flare dibandingkan saat aktivitas matahari minimum. Dalam kala hidupnya, sunspot muncul berotasi dari timur ke barat piringan matahari dan saat sunspot tersebut semakin komplek medan magnetnya, maka probabilitas untuk munculnya flare akan semakin besar. Munculnya flare ini akan menyebabkan gangguan pada medan magnet Bumi dimana pelepasan energi saat terjadi flare akan membawa medan magnetik dari matahari bersama dengan partikel-partikel bermuatan menuju magnetosfer Bumi dan berinteraksi dengan medan magnet Bumi. Interaksi antara partikel-partikel bermuatan dengan medan magnet Bumi akan menyebabkan adanya variasi medan magnet Bumi. Variasi medan magnet Bumi akan dianggap sebagai gangguan dan menyebabkan badai jika nilai dari Disturbance storm time (Dst) Proceeding Seminar Nasional Sains Antariksa IV ISBN : 978 – 979 – 1458 – 23 – 8 Halaman 38 – 44 April 2009
index ≤ - 100 nT (Yatini, 2008). Indeks Dst sendiri adalah ukuran dari aktivitas geomagnet yang dipergunakan untuk mengukur besarnya badai geomagnet (Hamilton, 1988). Gangguan pada geomagnet ini ternyata juga dipengaruhi oleh posisi dimana terjadinya flare dan CME, dimana flare dan CME yang posisinya berada pada pinggir piringan matahari tidak mempengaruhi medan magnet tetapi hampir selalu menyebabkan gangguan pada ionosfer (Dani, 2008). Beberapa badai geomagnet skala besar juga tercatat diakibatkan oleh flare besar yang posisinya tepat mengarah ke Bumi. Diketahui pula flare besar yang terjadi saat posisinya berada di pinggir piringan matahari tidak terlalu mengganggu medan magnet Bumi. Untuk itu perlu dikaji bagaimana distribusi posisi flare pada piringan matahari yang menyebabkan badai geomagnet, baik ditinjau dari hemisfer Utara-Selatan piringan matahari maupun hemisfer Timur-Barat piringan matahari selama siklus matahari ke-22 dan 23. 2. METODOLOGI 2.1 Pengumpulan Data Data yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah : a. Data kejadian flare dan CME yang berpengaruh terhadap lingkungan Bumi tahun 1986 – 2006 yang diunduh dari National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Space Environment Center. b. Data Flare X-Ray tahun 1986 – 2006 yang diunduh dari National Geophysical Data Center (NGDC). c. Data indeks Dst global jam-an yang diperoleh dari NGDC. 2.2 Pengolahan dan Analisis Data Melakukan identifikasi indeks Dst ≤ -100 nT selama siklus matahari 22 dan 23 (1986 – 2006) untuk kemudian ditabelkan tanggal terjadinya badai saat nilai indeks Dst mencapai maksimum, waktu, dan besarnya nilai Dst saat mencapai maksimum. Kemudian menetapkan selang waktu 15 – 120 jam ke belakang sejak indeks Dst mencapai maksimum untuk mencari flare penyebab gangguan, dengan asumsi kecepatan angin surya minimum 350 km/detik dan maksimum 2657 km/detik (Yatini, 2008). Selang waktu ini adalah perbedaan waktu saat flare maksimum terjadi hingga indeks Dst mencapai nilai maksimum. Flare penyebab gangguan ini diambil dari data kejadian flare dan CME yang berpengaruh terhadap lingkungan Bumi dan diperiksa ulang dengan melihat data flare X-Ray dari NGDC. Flare yang dianggap sebagai penyebab gangguan kemudian ditabelkan tanggal, waktu, kelas flare dan posisinya. Dari tabel flare yang menyebabkan badai geomagnet yang telah diperoleh kemudian diplot posisi heliografis dari flare selama siklus matahari 22 dan dilakukan hal yang sama untuk siklus matahari yang ke- 23. Dilakukan pula perhitungan persentase distribusi posisi flare penyebab badai geomagnet ditinjau dari posisi utara-selatan dan timur-barat hemisfer matahari, baik untuk siklus matahari ke-22 dan 23. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Siklus Matahari ke-22 Hasil yang diperoleh bahwa flare kelas M lebih banyak menyebabkan badai geomagnet dibandingkan dengan flare kelas X dan C seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Diketahui pula bahwa selama siklus matahari ke-22 ini flare M lebih banyak terjadi sehingga memberikan kontribusi lebih banyak untuk menyebabkan badai geomagnet. Terlihat pula banyaknya flare kelas C yang menyebabkan badai geomagnet lebih sedikit dengan sebaran posisi flare yang secara kasar terlihat lebih banyak berada pada bagian barat piringan matahari sedangkan untuk sebaran posisi flare kelas X dan M terlihat lebih merata. Secara umum sebaran flare yang menyebabkan badai geomagnet berada pada posisi 40o Utara Heliografis dan 40o Selatan Heliografis serta 60o Timur Heliografis hingga 60o Barat Heliografis. Proceeding Seminar Nasional Sains Antariksa IV ISBN : 978 – 979 – 1458 – 23 – 8 Halaman 38 – 44 April 2009
Gambar 1. Plot posisi flare kelas X (a), flare kelas M (b), dan flare kelas C (c) yang menyebabkan badai geomagnet selama siklus matahari ke-22
Faktor posisi dari piringan matahari tempat terjadinya flare juga memberikan pengaruh yang besar dalam menyebabkan terjadinya badai geomagnet. Untuk itu, jika ditinjau dari posisi hemisfer utaraselatan dan timur-barat dengan tidak memandang kelas flare didapatkan hasil sebagai berikut : a. Utara-Selatan Hemisfer Matahari Gambar 2 menunjukkan bahwa distribusi posisi flare yang menyebabkan badai geomagnet untuk hemisfer utara-selatan terlihat perbedaan cukup signifikan dimana flare yang terjadi pada hemisfer selatan piringan matahari lebih banyak sebesar 59% dibanding flare yang terjadi di hemisfer utara piringan matahari yang hanya sebesar 41%. Hal ini diduga akibat adanya rotasi diferensial medan magnet dari matahari yang mengarah dari utara ke selatan.
Proceeding Seminar Nasional Sains Antariksa IV ISBN : 978 – 979 – 1458 – 23 – 8 Halaman 38 – 44 April 2009
Gambar 2. Distribusi posisi flare untuk hemisfer utara-selatan piringan matahari yang menyebabkan badai geomagnet selama siklus matahari ke-22.
b. Timur-Barat Hemisfer Matahari Distribusi posisi flare yang menyebabkan badai geomagnet selama siklus matahari ke-22 ini untuk hemisfer barat piringan matahari lebih banyak 55% dibanding hemisfer dibelahan timur yang hanya 45% seperti yang ditunjukkan pada gambar 3. Perbedaan ini dianggap tidak cukup signifikan dalam distribusi posisi flare di timur-barat hemisfer piringan matahari yang menyebabkan badai geomagnet.
Gambar 3. Distribusi posisi flare untuk hemisfer timur-barat piringan matahari yang menyebabkan badai geomagnet selama siklus matahari ke-22
3.2 Siklus Matahari ke-23 Dari gambar 4 terlihat bahwa flare kelas M masih menjadi penyebab terjadinya badai geomagnet terbanyak yang diikuti oleh flare kelas X dan C. Hal ini juga disebabkan selama siklus matahari keProceeding Seminar Nasional Sains Antariksa IV ISBN : 978 – 979 – 1458 – 23 – 8 Halaman 38 – 44 April 2009
23, flare kelas M lebih banyak terjadi dibanding dengan flare kelas X dan C sehingga probabilitas untuk mengakibatkan terjadinya badai geomagnet lebih besar. Terlihat juga pula banyaknya flare kelas C yang menyebabkan badai geomagnet lebih sedikit dibanding flare kelas X dan M. Secara umum terlihat sebaran flare lebih banyak di hemisfer barat piringan matahari sedangkan sebaran untuk utara-selatan tidak begitu signifikan.
Gambar 4. Plot posisi flare kelas X (a), flare kelas M (b), dan flare kelas C (c) yang menyebabkan badai geomagnet selama siklus matahari ke-23
Sedangkan untuk distribusi posisi flare ditinjau dari hemisfer utara-selatan dan hemisfer timurbarat dijelaskan sebagai berikut : a. Utara-Selatan Hemisfer Matahari Dari seluruh data kelas flare yang menyebabkan terjadinya badai geomagnet, diperoleh bahwa distribusi posisi flare tidak terlalu signifikan untuk posisi utara-selatan, dimana untuk posisi flare yang terjadi di belahan matahari utara sekitar 53% dan belahan matahari selatan sekitar 47% seperti Proceeding Seminar Nasional Sains Antariksa IV ISBN : 978 – 979 – 1458 – 23 – 8 Halaman 38 – 44 April 2009
yang terlihat pada gambar 5. Hal ini berbeda dengan hasil yang diperoleh saat siklus matahari ke-22 dimana perbedaannya terlihat begitu signifikan.
Gambar 5. Distribusi posisi flare untuk hemisfer utara-selatan piringan matahari yang menyebabkan badai geomagnet selama siklus matahari ke-23
b. Timur-Barat Hemisfer Matahari Diperoleh perbedaan yang cukup besar bahwa posisi flare yang menyebabkan badai geomagnet terbesar berada disebelah barat piringan matahari sebesar 69% dibanding flare yang terjadi disebelah timur piringan matahari sebesar 31% seperti yang diperlihatkan pada gambar 6. Hal ini juga berbeda bila dibandingkan saat siklus matahari ke-22 dimana perbedaannya tidak begitu signifikan.
Gambar 6. Distribusi posisi flare untuk hemisfer timur-barat piringan matahari yang menyebabkan badai geomagnet selama siklus matahari ke-23
Proceeding Seminar Nasional Sains Antariksa IV ISBN : 978 – 979 – 1458 – 23 – 8 Halaman 38 – 44 April 2009
Selama siklus matahari ke-22 dan 23 diperoleh bahwa kelas flare tidak mempengaruhi akan terjadinya badai geomagnet tetapi lebih banyak dipengaruhi oleh posisi dimana flare tersebut terjadi seperti yang diperoleh oleh Dani (2008) dimana flare dengan posisi yang berada dipinggir piringan matahari hampir dapat dipastikan tidak akan menyebabkan badai geomagnet. Jika ditinjau badai geomagnet akibat flare yang terjadi dibelahan hemisfer utara-selatan piringan matahari diperoleh bahwa untuk siklus matahari ke-22 terlihat lebih dominan terjadi di belahan hemisfer selatan dibanding saat siklus matahari ke-23 yang dominan di belahan hemisfer utara. Hal ini berkaitan bahwa selama siklus ke-22, dominansi flare dan sunspot lebih banyak terjadi di hemisfer selatan piringan matahari dibanding dibelahan hemisfer utara seperti hasil yang didapatkan oleh Olliver & Ballester dan Atac & Ozgus (dalam Li, et al., 1998) sehingga probabilitas terjadinya badai geomagnet akibat flare yang terjadi di hemisfer selatan lebih besar daripada flare yang terjadi dibelahan hemisfer utara. Demikian pula distribusi posisi utara-selatan untuk siklus matahari ke-23 hampir sama dengan yang diperoleh oleh Tang, et al.(2005) dimana perbedaan distribusi posisi hemisfer utara-selatan tidak terlalu berbeda jauh. Hasil yang sama juga diperoleh Sulistiani dan Jalu (2008) yang menyatakan selama siklus matahari 21 hingga 23 dominasi flare terjadi di hemisfer selatan piringan matahari. Sedangkan tinjauan dari flare dibelahan hemisfer timur-barat yang menyebabkan badai geomagnet untuk siklus matahari ke-22 dan 23 lebih dominan terjadi di belahan hemisfer barat piringan matahari dan distribusi ini terlihat sangat jelas walaupun tinjauan dari hemisfer timur-barat ini masih dalam perdebatan dalam mekanisme fisisnya. Hasil yang sama juga diperoleh Tang (2005) yang meneliti asimetri timur-barat untuk siklus matahari ke-23 dan tidak dikaitkan dengan kejadian badai geomagnet. Tetapi hasil ini berbeda dengan yang diperoleh Li, et al.(2008) dimana distribusinya tidak terlalu signifikan untuk siklus matahari ke-22. 4. KESIMPULAN Flare kelas M lebih banyak yang menyebabkan badai geomagnet dibandingkan flare kelas X dan C selama siklus matahari ke-22 dan 23, tetapi perlu diperhitungkan juga faktor posisi saat terjadinya flare di piringan matahari. Distribusi posisi flare pada piringan matahari yang menyebabkan badai geomagnet ditinjau dari hemisfer utara-selatan piringan matahari lebih banyak terjadi pada belahan hemisfer selatan piringan matahari selama siklus matahari ke-22 dan 23. Sedangkan tinjauan dari distribusi posisi flare yang menyebabkan badai geomagnet pada hemisfer timur-barat piringan matahari lebih banyak terjadi pada posisi hemisfer barat piringan matahari selama siklus matahari ke-22 dan 23. DAFTAR RUJUKAN Dani, Tiar. 2008. Pengaruh Flare dan Coronal Mass Ejection (CME) Terhadap Indeks Dst Geomagnet dan foF2 Ionosfer Diatas Tanjungsari Sumedang. Karya Tulis Ilmiah Diklat Fungsional Peneliti Gelombang XIII LIPI. Hamilton, D. C., et al. 1988. Ring Current Development During The Great Geomagnetic Storm of February 1986, J. Geophys. Res., 93, 14343. Li, K.J, B. Schmeider, and Q. Sh. Li. 1998. Statistical analysis of the X-ray flares (M _ 1) during the maximum period of solar cycle 22. Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 131, 99-104. Sulistiani, Santi dan Jalu Tejo Nugroho. 2007. Asimetri Hemisfer Utara – Selatan Kejadian Flare Sinar-X Untuk Siklus 21 – 23. Buku Sains Atmosfer & Iklim, Sains Antariksa serta Pemanfaatannya, hal. 108 – 111. Tang, Y.Q dan G. M. Le. 2005. Statistical Analysis of Soft X-ray Flares during the 23rd Solar Cycle. 29th International Cosmic Ray Conference Pune 1, 5.8 Yatini, Clara Y. 2008. Identifikasi Sumber Badai Geomagnet Dari Matahari, Buku Matahari dan Lingkungan Antariksa, hal. 39 – 44. Proceeding Seminar Nasional Sains Antariksa IV ISBN : 978 – 979 – 1458 – 23 – 8 Halaman 38 – 44 April 2009
