284
Prosiding Pertemuan Ilmiah XXIV HFI Jateng & DIY, Semarang 10 April 2010 hal. 284-288
STUDI TENTANG BADAI MAGNET MAGNETOMETER DI INDONESIA
MENGGUNAKAN
DATA
Setyanto Cahyo Pranoto Pusat Pemanfaatan Sains Antariksa, Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Dr. Djunjunan No. 133 Bandung, Indonesia, 40173. Email :
[email protected]
INTISARI Badai geomagnet merupakan salah satu fenomena cuaca antariksa sebagai akibat dari hubungan antara matahari dan bumi. Badai geomagnet terjadi ketika orientasi medan magnet antar planet menuju arah selatan. Untuk studi badai geomagnet ini digunakan data hasil observasi magnetometer landas bumi stasiun pengamatan Biak yang mengukur variasi medan magnet bumi dengan resolusi 1 detik dan data Dst (Disturbance Storm Time) yang merupakan sebuah indeks global perubahan medan magnet bumi. Kata kunci : badai geomagnet, medan magnet bumi, medan-magnet antar-planet arah selatan
I.
PENDAHULUAN
Fluxgate magnetometer pada stasiun pengamatan Biak merupakan salah satu magnetometer pada jaringan magnetometer global CPMN-(Circum-pan Pacific Magnetometer Network). Magnetometer ini melakukan pengukuran terhadap tiga komponen variasi medan magnet bumi H (arah utara-selatan), D (arah timur-barat), Z(arah vertikal) dengan resolusi 1 detik. Pada saat terjadi perubahan orientasi medan magnet antar planet menuju arah selatan terjadi transfer energi menuju magnetosfer yang mengakibatkan terjadinya pertumbuhan arus cincin, yang ditandai dengan terjadinya peningkatan aktivitas medan magnet bumi yang dikenal sebagai badai magnet. Ketika orientasi medan magnet kembali ke arah utara maka terjadi pengurangan transfer energi yang menuju magnetosfer disertai penurunan arus cincin menuju kodisi tenang. Skema rekoneksi antara garis medan magnet bumi dengan medan magnet ruang antar planet ditunjukkan pada Gambar 1 Interplanetary Magnetic Field arah
IM Utar Angin surya
IM
Interplanetary Magnetic Field arah
Utar
Angin surya
Gambar 1. Skema rekoneksi garis medan magnet bumi dan medan magnet ruang antar planet. Indek Dst (Disturbances Storm Time) merupakan indeks aktivitas magnetik secara global pada daerah ekuator. Nilai dari indek ini dinyatakan dalam nanotesla (nT) yang merupakan nilai rata-rata dari komponen H medan magnet bumi yang dihitung secara periodik setiap jam dari empat lokasi observasi medan magnet bumi disekitar equator. Nilai negatif pada indek Dst menunjukkan tingkat gangguan magnetik, dimana semakin negatif maka tingkat gangguan magnetiknya semakin besar. Ini bersesuaian dengan pertumbuhan arus cincin pada daerah equator dari timur ke barat. Pertumbuhan arus cincin ini berkaitan dengan arah medan magnet antar ruang yang menuju arah selatan. II. METODE PENELITIAN Untuk studi tentang badai geomagnet ini digunakan data komponen H variasi medan magnet bumi stasiun pengamatan Biak tahun 2000 dengan resolusi 1 detik dan data Dst (Disturbance Storm Time) yang merupakan ukuran badai magnet secara global pada rentang tahun yang sama sebagai data pembanding. Adapun metode yang dilakukan adalah dengan; mengekstrak data medan magnet dari resolusi detik menjadi menit; pengurangan data medan magnet dengan hari tenangnya, kemudian dibandingkan dengan data Dst.
ISSN 0853 - 0823
Setyanto Cahyo Pranoto / Studi Tentang Badai Magnet Menggunakan Data Magnetometer Di Indonesia
285
III. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari hasil ekstrak data variasi medan magnet komponen H stasiun pengamatan Biak pada tahun 2000 didapat sebanyak 28 peristiwa badai geomagnet untuk skala menengah dan besar dengan klasifikasi badai magnet ditunjukkan pada Tabel 1. Sedangkan kejadian SC (Sudden Commencement) yang merupakan peristiwa terjadinya peningkatan intensitas medan magnet secara mendadak, terindikasi sebanyak 44 kejadian yang terekam selama tahun 2000. Tabel 1. Klasifikasi intensitas badai geomagnet berdasarkan pola indeks Dst (Gonzales dan Tsurutani ,1987; Gonzales dkk,-1994) Kelas Lemah Sedang Kuat Sangat Kuat
Dst (nT) -30 > Dst ≥ -50 -50 > Dst ≥ -100 -100 > Dst ≥ -200 Dst < -200
Badai sedang (Moderate Storm) umumnya terjadi pada saat aktivitas matahari maksimum dan saat aktivitas matahari minimun yang disebabkan aliran angin surya berkecepatan tinggi yang berasal dari Co-rotating Interaction Regions(CIRs) (Ricardson dkk.,2001). Sedangkan badai kuat (Intense Storm) biasanya terjadi pada saat aktivitas matahari maksimum yang disebabkan oleh lontaran massa korona (Coronal Mass Ejection-CME) (Ricardson dkk.,2001). Tabel 2. Peristiwa badai magnetik skala menengah dan kuat yang terekam selama tahun 2000. Fase Awal (Initial Phase) Waktu 2000-01-11 09 am 2000-01-22 06 am 2000-02-11 04 am 2000-03-06 16 pm 2000-03-30 17 pm 2000-04-01 12 pm 2000-04-15 18 pm 2000-05-16 14 pm 2000-05-23 19 pm 2000-06-08 09 am 2000-06-26 01 am 2000-07-14 19 pm 2000-07-15 15 pm 2000-07-19 18 pm 2000-08-09 20 pm 2000-08-28 08 am 2000-08-30 20 pm 2000-09-12 00 am 2000-09-15 19 pm 2000-09-17 19 pm 2000-09-24 17 pm 2000-10-12 23 pm 2000-10-22 08 am 2000-10-28 20 pm 2000-11-04 03 am 2000-11-10 07 am 2000-11-26 15 pm 2000-12-22 20 pm
nT 12 11 5 1 13 3 8 5 36 11 8 2 7 4 4 16 1 11 20 28 9 16 25 15 35 6 41 23
Fase Utama (Main Phase) Waktu 2000-01-11 22 pm 2000-01-23 01 am 2000-02-12 12 pm 2000-03-08 22 pm 2000-03-31 12 pm 2000-04-07 01 am 2000-04-16 11 am 2000-05-17 05 am 2000-05-24 08 am 2000-06-08 19 pm 2000-06-26 17 pm 2000-07-15 13 pm 2000-07-16 00 pm 2000-07-20 09 am 2000-08-12 09 am 2000-08-29 06 am 2000-09-02 14 pm 2000-09-12 19 pm 2000-09-16 23 pm 2000-09-17 23 pm 2000-10-05 13 pm 2000-10-14 14 pm 2000-10-23 07 am 2000-10-29 03 am 2000-11-06 21 pm 2000-11-10 12 pm 2000-11-29 13 pm 2000-12-23 04 am
nT -81 -97 -133 -51 -60 -288 -79 -92 -147 -90 -76 -57 -301 -93 -235 -60 -57 -73 -68 -201 -182 -107 -53 -127 -159 -96 -119 -62
Fase Pemulihan (Recovery Phase) Waktu nT 2000-01-17 12 pm 0 2000-01-27 08 am 5 2000-02-19 13 pm 2 2000-03-10 02 am 1 2000-04-01 11 am 3 2000-04-12 19 pm 2 2000-04-18 14 pm 0 2000-05-21 04am 1 2000-06-02 15 pm 1 2000-06-13 01 am 0 2000-06-30 09 am 0 2000-07-15 15 pm 7 2000-07-19 18 pm 4 2000-08-09 19 pm 0 2000-08-19 07 am 0 2000-08-30 19 pm 1 2000-09-04 14 pm 1 2000-09-15 05 am 17 2000-09-17 17 pm 16 2000-09-24 14 pm 1 2000-10-12 22 pm 5 2000-10-20 00 am 2 2000-10-27 19 pm 0 2000-11-02 21 pm 3 2000-11-10 06 am 0 2000-11-15 14 pm 1 2000-12-03 05 am 0 2000-12-24 18 pm 0
ISSN 0853 - 0823
286
Setyanto Cahyo Pranoto / Studi Tentang Badai Magnet Menggunakan Data Magnetometer Di Indonesia
Tabel 3. Peristiwa SC (Sudden Commencement) yang terekam selama tahun 2000. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Waktu Kejadian 2000 01 11 2000 01 27 2000 02 05 2000 02 11 2000 02 11 2000 02 14 2000 02 20 2000 03 29 2000 05 01 2000 05 23 2000 05 23 2000 06 04 2000 06 08 2000 06 11 2000 06 12
No 14:26 14:53 15:44 02:58 23:52 07:31 02:39 19:24 15:09 14:25 17:02 15:02 09:10 08:01 22:08
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Waktu Kejadian 2000 06 23 2000 07 10 2000 07 13 2000 07 14 2000 07 15 2000 07 19 2000 07 23 2000 07 26 2000 07 28 2000 08 10 2000 08 11 2000 09 04 2000 09 06 2000 09 15 2000 09 15
No 13:03 06:38 09:42 15:32 14:37 15:27 10:41 18:57 06:34 05:01 18:46 13:33 17:01 04:50 19:12
31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44
Waktu Kejadian 2000 09 18 2000 10 03 2000 10 05 2000 10 12 2000 10 28 2000 10 31 2000 11 04 2000 11 06 2000 11 10 2000 11 26 2000 11 26 2000 11 28 2000 12 03 2000 12 22
14:44 00:54 03:26 22:28 09:54 17:14 02:21 09:47 06:28 07:58 11:58 05:31 04:09 19:25
Hasil plot data stasiun pengamatan Biak selama tahun 2000 menunjukkan adanya badai magnet dengan skala sedang dan kuat. Untuk studi kasus pada makalah ini hanya ditunjukan untuk badai dengan skala menegah dan kuat yang terjadi pada bulan juni dan juli 2000. Dari data Dst selama bulan juni 2000 terindikasi dua kali badai yang pertama pada tanggal 8juni 2000 dan 26 juni 2000. Namun dari data medan magnet pada stasiun biak hanya even badai tangal 8 juni 2000 yang terindikasi adanya SC (Sudden Commencement). Gambar 2a memperlihatkan kejadian badai magnet dengan skala menengah pada stasiun Biak tanggal 8 juni 2000 dimana badai ini memiliki fase pertumbuhan dimulai pada pukul 13:00. Hal ini terlihat dari adanya gangguan pada waktu tersebut dan fase pemulihan terjadi sekitar pukul 17:00. Sedangkan dari data pengamatan variasi medan magnet untuk stasiun Biak pada waktu tersebut terindikasi terjadi SC pada jam 9:10. Efek terjadinya badai ini terekam sekitar rentang waktu 7 jam setelah terindikasi SC. Kejadian badai magnet dengan skala kuat pada stasiun Biak tanggal 15 juli 2000 ditunjukkan pada Gambar 3. Sebelum terjadinya badai magnet terindikasi kemunculan SC pada pukul 14:37 yang diikuti kejadian badai magnet dengan fase pertumbuhannya dimulai pada pukul 19:00 dan puncaknya terjadi pada pukul 22:00. Efek terjadinya badai ini terekam sekitar rentang waktu 7 jam setelah terindikasi SC.
ISSN 0853 - 0823
Setyanto Cahyo Pranoto / Studi Tentang Badai Magnet Menggunakan Data Magnetometer Di Indonesia
SC
287
Fase Pertumbuhan Fase Pemulihan
(a)
(b)
(c) Gambar 2. (a) Plot data medan magnet 8 juni 2000 stasiun pengamatan Biak dimana terindikasi SC pada puku 9:10 (b). Plot data medan magnet 26 juni 2000 stasiun pengamatan Biak dimana pada waktu ini tidak terindikasi adanya SC. Sumbu horisontal menyatakan waktu sedangkan sumbu vertikal menyatakan amplitudo. (c) Plot data Dst juni 2000
SC
Fase Pertumbuhan
Fase Pemulihan
Gambar 3. Plot data medan magnet 15 juli 2000 stasiun pengamatan Biak dimana terindikasi SC sekitar pada puku 14:37 ISSN 0853 - 0823
288
Setyanto Cahyo Pranoto / Studi Tentang Badai Magnet Menggunakan Data Magnetometer Di Indonesia
Gambar 4. Plot data Dst juli 2000. IV. KESIMPULAN Dari hasil ekstrak data variasi medan magnet stasiun pengamatan Biak dan data Dst selama tahun 2000 terdapat 28 kejadian badai magnet skala menengah dan kuat dengan 44 kejadian terindikasi adanya SC. Fase pemulihaan badai yang terjadi selama tahun tersebut pada stasiun Biak terjadi lebih cepat jika dibandingkan dengan fase pemulihan global yang terlihat dari data Dst hal ini menunjukkan bahwa sumber terjadinya pertumbuhan arus cincin berada dekat dengan stasiun Biak. Untuk memperkirakan waktu fase pemulihan ini masih diperlukan kajian dan studi lebih lanjut. V. DAFTAR PUSTAKA Cade III, W. B., J. J. Sojka, and L. Zhu, A correlative comparison of the ring current andauroral electrojets using geomagnetic indices, J. Geophys. Res., 100, 97-105, 1995. Campbell, W. H., Occurrence of AE and Dst geomagnetic index level and the selection ofthe quietest days in a year, J. Geophys. Res., 84, 875-881, 1979. Gonzalez, W. D., Joselyn, J.A., Kamide, Y., Kroehl, H. W., Rostoker, G., Tsurutani, B. T., and Vasyliunas, V. M.: 1994, What is a Geomagnetic Storm?, J. Geophys. Res. 99 (A4), 5771-5792. Liemohn, M. W., Kozyra, J. U., Thomsen, M. F., Roeder, J. L., Lu, G., Borovsky, J. E. and Cayton, T. E., 2001, Dominant role of the asymmetric ring current in producing the stormtime Dst, J. Geophys. Res., 96, 5811-10904. Mayaud, P. N., Derivation, meaning and use of geomagnetic indices, Rev. Geophys. Space Phys., 10, 935-950, 1972. McPherron, R. L., 1991, Physical process producing magnetospheric substorm and magneticstorms, in Jacob (ed), Geomagnetism, Academic Press, London, pp. 593-739. Shinohara M., Kikuchi T., and Nozaki K., (2005), Automatic Realtime detection of Sudden Commencement of geomagnetic storms, Journals of the National Institute of Information amd Communications Technology, Vol. 52 Nos. 3/4.
ISSN 0853 - 0823
