LAPORAN

KEGIATAN MAGANG MAHASISWA

MODEL EMPIRIK HARI TENANG GEOMAGNET DAERAH MANADO

DI

PUSAT SAINS ANTARIKSA LAPAN BANDUNG

Disusun Oleh:

MAHMUDAH SALWA GIANTI

M0213053

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

FEBRUARI 2016

HALAMAN PENGESAHAN PROPOSAL KMM

1. Judul KMM : Model Empirik Hari Tenang Geomagnet Daerah Manado

2. Peserta KMM:a. Nama Lengkap : Mahmudah Salwa Giantib. NIM : M0213053c. Jenis kelamin : Perempuand. Semester : 6e. IPK Sekarang : 3,06f. Fakultas/Program Studi/

Program : MIPA/Fisika/S1g. Universitas : Universitas Sebelas Maret

3. Tempat KMM:a. Nama Instansi : Pusat Sains Antariksa LAPANb. Alamat Instansi : Jl. Dr. Djunjunan No.133 Bandung

4. Waktu KMM : 12 Januari - 12 Februari 2016

Surakarta, 12 Februari 2016

Peserta KMM

(Mahmudah Salwa Gianti)

M0213053

Di setujui

Dosen Pembimbing KMM

(Prof. Drs. Cari, M.A., M.Sc., Ph.D.) NIP. 196103061985031002

Pembimbing Lapangan

(Dr s . Mamat Ruhimat , M. Si )

NIP. 195908231987021002

Mengetahui

Ketua Program Studi Fisika

FMIPA UNS

(Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si)

NIP. 197210132000031002

Pimpinan Instansi/Perusahaan

Tempat Magang

(Dr a . Clara Yono Yatini, M.Sc )

NIP. 196403091990072001

ii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi wabarakatuh

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga laporan Kegiatan Magang

Mahasiswa dengan judul “Model Empirik Hari Tenang Geomagnet Daerah

Manado” dapat terselesaikan dengan tepat waktu. Tak lupa salawat serta salam

kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW.

Kegiatan Magang Mahasiswa adalah mata kuliah yang berguna untuk

memperkenalkan mahasiswa terhadap lingkungan kerja. Laporan ini disusun

sebagai salah satu syarat memperoleh kelulusan mata kuliah Kegiatan Magang

Mahasiswa. Dalam penyusunan laporan ini tidak lepas dari bantuan berbagai

pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Fahru Nurosyid selaku Ketua Program Studi Fisika FMIPA UNS.

2. Ibu Kusumandari selaku koordinator KMM.

3. Ibu Clara Yono Yatini selaku Kepala Pusat Sains Antariksa LAPAN.

4. Bapak Mamat Ruhimat selaku Pembimbing Lapangan KMM di Pusat Sains

Antariksa LAPAN.

5. Bapak Anwar Santoso yang telah membantu jalannya KMM di Pusat Sains

Antariksa LAPAN.

6. Prof. Drs. Cari, M.A., M.Sc., Ph.D. selaku Pembimbing KMM dari Program

Studi Fisika FMIPA UNS.

7. Segenap Keluarga tercinta yang selalu memberikan dukungan dan semangat

serta dukungan baik moril dan materiil.

8. Dosen-dosen Program Studi Fisika FMIPA UNS yang telah memberikan ilmu

untuk bekal pelaksanaan KMM.

9. Seluruh karyawan dan Staff Pusat Sains Antariksa Bandung yang telah

membagikan ilmunya.

10. Teman-teman satu tempat KMM, Aulia, Esti dan Rumaisya yang telah

berjuang bersama-sama dan berbagi ilmu.

11. Teman-teman seperjuangan Program Studi Fisika angkatan 2013.

iii

Semoga Allah SWT memberikan balasan yang lebih baik atas kebaikan

dan bantuan yang telah diberikan. Penulis menyadari bahwa masih terdapat

banyak kekurangan baik dalam isi maupun cara penyajian materi. Oleh karena itu,

penulis mengharapkan kritik dan saran membangun guna perbaikan di masa

datang. Semoga laporan KMM ini dapat memberi manfaat bagi penulis khususnya

dan pembaca pada umumnya. Amin Yaa Allah Yaa Robbal ‘Alamin.

Wassalamu’alaikum warrahmatullahi Wabarakatuh

Surakarta, 12 Februari 2016

Mahmudah Salwa Gianti

M0213053

iv

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) melakukan

pemantauan geomagnet untuk mengetahui aktivitas geomagnet yang berkaitan

dengan cuaca antariksa. Pemantauan ini dilakukan di beberapa tempat yaitu di

stasiun pengamat geomagnet di Garut, Pasuruan, Agam, Pontianak, Manado,

Jayapura Parepare, Biak, Kupang, Sumedang serta Nagara-Bali. Komponen

magnet yang diukur terdiri dari komponen horizontal (H), komponen deklinasi

(D), dan komponen vertikal (Z) dengan resolusi waktu satu detik. Selain

melakukan pengamatan sendiri, dalam pengukuran geomagnet ini LAPAN juga

bekerjasama dengan Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG),

International Center for Space Weather Khyusu University dan Solar Terrestrial

Environment Labolatory Nagoya University. LAPAN yang memiliki stasiun

geomagnet tetap dan berkesinambungan pengukurannya sangat potensial untuk

memberikan layanan berupa gangguan geomagnet yang diperlukan dalam

kegiatan litbang cuaca antariksa (Ruhimat, 2010).

Seperti diketahui bahwa matahari merupakan sumber penggerak cuaca

antariksa. Cuaca antariksa adalah kondisi di matahari, magnetosfer, ionosfer dan

termosfer yang dapat mempengaruhi kondisi dan kemampuan sistem teknologi

baik yang landas bumi maupun ruang angkasa dan membahayakan kehidupan dan

kesehatan manusia. Cuaca antariksa menjadi sangat penting untuk dipahami

mengingat makin basarnya ketergantungan manusia pada teknologi yang berbasis

antariksa. Salah satu femomena dalam sistem cuaca antariksa adalah gangguan

geomagnet yang dinamakan badai geomagnet yang dipicu oleh aktivitas matahari

seperti peristiwa flare, Coronal Mass Ejection (CME) dan Coronal Hole (CH)

(LAPAN, 2012). Badai geomagnet dapat menyebabkan diantaranya gangguan

medan geomagnet, gangguan ionosfer dan kerusakan trafo jaringan listrik. Oleh

karena itu, pemantauan dan prakiraan kondisi geomagnet penting dilakukan untuk

mendukung program pemantauan dan prakiraan cuaca atariksa di Pusat Sains

Antariksa, LAPAN.

1

Untuk mengetahui tingkat gangguan geomagnet atau intensitas badai

geomagner, maka terlebih dahulu menentukan pola hari tenang untuk masing-

masing bulan sesuai dengan aktivitas matahari. Kemudian, pola hari tenang

tersebut dikurangkan pada data medan geomagnet pengamatan lapangan

sehingga diperoleh deviasi medan geomagnet. Nilai deviasi merupakan besarnya

gangguan geomagnet akibat aktivitas matahari.

Dengan demikian, penentuan pola hari tenang medan geomagnet penting

untuk dilakukan terutama dapat memodelkannya dan digunakan untuk

memisahkan gangguan geomagnet dari variasi harian geomagnet. Oleh karena itu,

pada tulisan ini akan dibahas model empirik hari tenang dengan data yang diolah

dari stasiun pengamat geomagnet di Manado.

1.2 Rumusan Masalah

Berkaitan dengan latar belakang pada tulisan ini, masalah yang akan

diteliti adalah :

1. Bagaimana memperoleh model empirik hari tenang medan geomagnet

untuk regional Indonesia?

1.3 Batasan Masalah

Tulisan ini memiliki batasan makalah, yaitu :

1. Daerah pengamatan adalah stasiun Manado (1.48˚ LU, 124.85˚BT

koordinat geografis).

2. Data yang diolah adalah nilai komponen H (komponen horizontal

geomagnet).

1.4 Tujuan Penelitian

Dari perumusan masalah di atas, maka tujuan yang akan dicapai yaitu

memperoleh model empirik hari tenang medan geomagnet di Manado.

1.5 Manfaat KMM

Adapun manfaat dari kerja praktik di Pusat Sains Antariksa- LAPAN

adalah sebagai berikut

2

1.5.1 Bagi Universitas Sebelas Maret:

1) Menjalin hubungan kerjasama yang baik dalam bidang pengembangan

teknologi antara pihak LAPAN dengan kampus.

2) Mengenalkan Universitas kepada lembaga.

3) Mengetahui sejauh mana ilmu yang telah diperoleh dan dipahami oleh

mahasiswa selama studi dan implementasinya pada dunia kerja.

4) Memperoleh gambaran nyata tentang profil Pusat Sains Antariksa-

LAPAN.

5) Memperoleh informasi tentang perkembangan dunia Sains Antariksa

beserta komponen komponen di dalamnya.

1.5.2 Bagi Mahasiswa:

1) Sebagai persiapan untuk memasuki dunia kerja, belajar bersosialisasi

dan berkomunikasi dengan para karyawan/masyarakat di lingkungan

perusahaan atau industri.

2) Memahami kinerja perusahaan atau work order secara keseluruhan.

3) Menambah pengetahuan, wawasan dan pengalaman kerja di

lingkungan perusahaan.

4) Memperoleh wawasan tambahan dalam bidang Sains Antariksa serta

komponen-komponen di dalamnya.

1.5.3 Bagi Instansi:1) Menjalin kerjasama dalam menjalin hubungan dengan

mengembangkan mutu pendidikan.

2) Sebagai sarana perwujudan suatu generasi dengan bibit unggul

terhadap penguasaan dan pengaplikasian teknologi sains antariksa.

3) Mengenalkan lembaga kepada masyarakat umum melalui kerjasama

antara pihak lembaga dengan universitas.

3

BAB IILANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Umum LAPAN

Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) adalah

Lembaga Pemerintah non Kementrian (LPNK) yang didirikan pada

tanggal 27 November 1963 berdasarkan Keputusan Presiden (Keppres)

Nomor 236 Tahun 1963 untuk melembagakan penyelenggaraan program-

pogram pembangunan kedirgantaraan nasional.

Lapan memiliki visi untuk mewujudkan kemandirian dalam IPTEK

penerbangan dan antariksa untuk meningkatkan kualitas kehidupan

bangsa. Adapun misi LAPAN adalah:

1. Memperkuat dan melaksanakan pembinaan, penguasaan dan

pemanfaatan teknologi roket, satelit dan penerbangan.

2. Memperkuat dan melaksanakan pembinaan, penguasaan dan

pemanfaatan teknologi dan data penginderaan jauh.

3. Memperkuat dan melaksanakan pembinaan, penguasaan dan

pemanfaatan sains antariksa dan atmosfer serta kebijakan

kedirgantaraan.

4. Meningkatkan pemanfaatan hasil Litbang untuk pembangunan

Nasional.

Struktur organisasi Lembaga Penerbangan dan Antariksa (LAPAN) seperti

pada gambar di bawah ini:

4

Gambar 2. 1 Struktur Organisasi Lembaga Penerbangan dan Antariksa (LAPAN)

2.1.1 Pusat Sains Antariksa

Pusat Sains Antariksa berada di bawah Deputi Bidang Sains

Antariksa dan Atmosfer berada di bawah LAPAN Pusat. Berdasarkan

Perka LAPAN No. 02 Tahun 2011 tertanggal 04 Maret 2011, mempunyai

tugas pokok melaksanakan penelitian dan pengembangan sains antariksa

serta pemanfaatannya.

Dalam menyelenggarakan tugasnya, Pusat Sains Antariksa

menyelenggarakan fungsi:

1. Penelitian dan pengembangan pengetahuan matahari, orbit satelit, dan

lingkungan antariksa dan sekitarnya.

2. Penelitian dan pengembangan pengetahuan geomagnet,

seismoelektromagnet, dan magnet antariksa serta pemanfaatannya.

3. Penelitian dan pengembangan pengetahuan dinamika ionosfer dan

telekomunikasi serta pemanfaatannya.

4. Penelitian dan pengembangan instrumentasi pengamatan dan basis data

antariksa serta pemanfaatannya.

5. Pembinaan teknis di bidang sains antariksa.

5

6. Pelaksanaan kerjasama teknis di bidang sains antariksa.

Dalam melaksanakan tugas dan fungsinya, Pusat Sains Antariksa

dibantu oleh 2 (dua) bidang, yakni Bidang Diseminasi serta Bidang

Program dan Fasilitas (Profas) dan Bagian Administrasi serta Kelompok

Jabatan Fungsional. Bidang-bidang tersebut memiliki tugas pokok dan

fungsi masing-masing. Struktur organisasi Pusat Sains Antariksa, LAPAN

seperti pada gambar di bawah ini

Gambar 2. 2 Struktur Organisasi Pusat Sains Antariksa- LAPAN

Bidang Diseminasi mempunyai tugas untuk mendiseminasikan

hasil-hasil penelitian dan mempersiapkan kerjasama litbang. Bidang

Program dan fasilitas mempunyai tugas untuk mengkoordinir kegiatan

6

litbang dan memfasilitasi kebutuhan sarana penelitian demi tercapainya

tujuan litbang.

2.2 Tinjauan Pustaka

2.2.1 Kopling Matahari-Bumi

Matahari merupakan sumber kehidupan di Bumi dan juga sebagai

penggerak cuaca antariksa dalam kopling matahari-Bumi. Cuaca antariksa

adalah kondisi di matahari, magnetosfer, ionosfer dan termosfer yang

dapat mempengaruhi kondisi dan kemampuan sistem teknologi baik yang

landas bumi maupun ruang angkasa dan membahayakan kehidupan dan

kesehatan manusia. Aktivitas matahari yang menjadi sumber penggerak

cuaca antariksa diantaranya: flare, coronal mass ejection-CME dan

coronal holes-CH.

2.2.2 Matahari

Matahari merupakan sumber utama penggerak cuaca antariksa.

Cuaca antariksa menunjukkan kondisi yang terjadi di Matahari dan di

ruang antarplenet yang dipengaruhi oleh Matahari. Cuaca antariksa

menjadi sangat penting untuk dipahami mengingat makin basarnya

ketergantungan manusia pada teknologi yang berbasis antariksa. Cuaca

antariksa dapat mempengaruhi orbit dan operasional satelit dan juga

astronot yang sedang menjalankan misi ruang angkasanya (LAPAN,

2008).

2.2.2.1 Medan Magnet Matahari

Medan magnet bintang adalah medan magnet yang

dihasilkan oleh gerakan plasma konduktif dalam bintang. Gerakan ini

diciptakan melalui konveksi, yang merupakan bentuk transportasi

energi yang melibatkan gerakan fisik material. Sebuah medan magnet

lokal memberikan gaya pada plasma, secara efektif meningkatkan

tekanan tanpa terjadi perubahan densitas. Akibatnya ,wilayah magnet

naik relatif terhadap sisa plasma , hingga mencapai fotosfer bintang.

Hal ini menciptakan starspots di permukaan, dan fenomena terkait

coronal loop (Brainerd, 2005).  

7

2.2.2.2 Sunspot (Bintik Matahari)

Bintik matahari (sunspot) merupakan perpotongan tabung

medan magnet matahari (magnetic flux tube) dengan fotosfer. Bintik

matahari tampak hitam karena medan magnet mempunyai efek

pendinginan sehingga suhuh bintik matahari lebih rendah dari

sekitarnya. Medan magnet bintik matahari terbukti merupakan sumber

energi gangguan dari matahari, misalnya ledakan dahsyat (flare) atau

pelontaran massa korona (Coronal Mass Ejection/CME) (Setiahadi

et.al., 2006).

Fenomena ini dapat mengganggu lingkungan antariksa

disekitar Bumi maupun fasilitas teknologi dan kehidupan di permukaan

Bumi (Lanzerroti, 2001).

Gambar 2. 3 Daerah bintik Matahari adalah daerah dimana medan magnetnya sekitat 2500 kali lebih kuat daripada medan magnet bumi, nilai medan magnet yang lebih

besar dari daerah manapun di Matahari. (Sumber: NASA)

2.2.2.3 Flare

Pada umumnya, daerah-daerah aktif di matahari, yaitu

disekitar sunspot, dapat memicu ledakan besar di matahari yang

memancarkan energi yang sangat besar. Peristiwa ledakan tersebut

dinamakan flare. Flare terjadi akibat bertemunya dua garis gaya magnet

yang saling berlawanan (rekoneksi). Selain mampu melepaskan partikel

yang berenergi tinggi terutama proton, maka flare juga memancarkan

radiasi gelombang elektromagnet terutama sinar-x dan UV (Johan dkk.,

2014). Flare matahari seperti terlihat pada Gambar 2.3.

8

Gambar 2. 4 Letusan pada tanggal 16 April 2012 yang ditangkap oleh NASA Solar Dynamics Observatory (Sumber: NASA)

2.2.2.4 Prominensa

Lidah api Matahari (prominensa atau protuberans) muncul

akibat gangguan pada permukaan Matahari. Prominensa terjadi pada

bagian tepi kromosfer. Prominensa merupakan gas panas yang

tersembur dengan dahsyat dari permukaan Matahari. Semburan tersebut

menyerupai lidah api besar berwarna kemerahan dan memiliki bentuk

yang bervariasi. Prominensa dapat berbentuk seperti pita, simpal (loop),

spiral, gunung, atau tabir (Kanginan, 1999)

2.2.2.5 Lontaran Massa Korona (CME)

Gambar 2. 5 CME yang ditangkap oleh NASA Solar Dynamics Observatory (Sumber: NASA)

Ketika flare berlangsung, maka akan terjadi lemparan

partikel bermuatan yang didominasi elektron dan menyebabkan

timbulnya suatu kejutan. Akibat kejutan tersebut maka terjadilah suatu

9

gelombang yang disbut gelombang kejut (schock wave) sebagai

lontaran massa korona (coronal mass ejection/CME) (Newkirk,1961).

2.2.2.6 Angin Surya (Solar Wind)

Gambar 2. 6 llustrasi oleh Janet Kozyra dengan gambar dari NASA, courtesy of  Journal of Geophysical Research - Space Physics.

Aktivitas Matahari selama terbentuknya suatu bintik

Matahari maupun terbentuknya lidah api Matahari selalu disertai

dengan pancaran partikel-partikel bermuatan listrik seperti proton-

proton dan elektron-elektron yang melewati korona ke arah planet-

planet. Pancaran partikel bermuatan ini disebut sebagai angin

Matahari (solar wind). Jika dibandingkan dengan atmosfer Bumi yang

mengandung sekitar 10 19 partikel/cm 3 , konsentrasi partikel pada

angin Matahari sangat kecil, yaitu hanya mengandung sekitar 5

partikel/cm 3 . Meskipun demikian kecepatan gerak partikel-partikel

tersebut amatlah tinggi sehingga memiliki energi yang sangat tinggi

pula (Kanginan, 1999).

2.2.2.7 Fluks MatahariPertambahan jumlah sunspot di Matahari menyebabkan

adanya peningkatan intensitas emisi gelombang radio, dari gelombang

pendek (mikro) sampai dengan gelombang panjang (km). Pengamatan

yang dilakukan untuk mengukur gelombang- gelombang ini dilakukan

dengan menggunakan pengamatan radio menggunakan panjang

gelombang 1 cm s.d 15 meter atau frekuensi 20 MHz s.d30 GHz

karena emisi ruang angkasa yang mencapai permukaan Bumi melalui

jendela radio ada pada panjang gelombang tersebut. Dari hasil

10

pengamatan menunjukkan bahwa nilai fluks Matahari pada panjang

gelombang 10,7-cm (F10,7) atau 2800 MHz dapat dijadikan sebagai

parameter yang baik aktivitas Matahari karena memiliki nilai korelasi

yang cukup tinggi dengan bilangan sunspot dibandingkan dengan

pengamatan fluks pada panjang gelombang yang lain. (Jasman, 2001).

2.2.3 Magnetosfer

Bumi memiliki medan magnet yang dibangkitkan oleh inti Bumi.

Seperti halnya pada magnet batang, magnet Bumi juga memilki kutub-

kutub (Utara dan Selatan), letaknya dekat dengan kutub-kutub Bumi. Di

atas eksosfer ada satu daerah yang menunjukkan sifat-sifat magnet Bumi

dan berinteraksi dengan arus radiasi Matahari korpuskuler yang mengisi

ruang antar planet yang disebut angin surya (solar wind) yang setelah

sampai ke Bumi berinteraksi dengan magnet Bumi yang disebut

magnetosfera. Akibat interaksi ini, magnetosfera bentuknya menjadi

seperti komet karena adanya hembusan angin surya tersebut. Perhatikan

gambar berikut

Magnetosfer merupakan perisai Bumi terhadp partikel-partikel dari

Matahari yang dapat membahayakan kehidupan makhluk hidup di Bumi.

Partikel-partikel yang datang ke arah Bumi dihadang oleh magnetosfer

sehingga terkungkung di dalam medan ini. Daerah tempat terkungkungnya

11

Gambar 2. 7 Magnetosfer Bumi terbentuk akibat interaksi antara gaya magnet

Bumi dengan angin surya

(Sumber : NASA. SVG rendering oleh Aaron Kaase)

partikel-partikel tersebut dinamakan Sabuk Van Allen (Van Allen Belts)

sesuai dengan nama yang menemukannya, James A. Van Allen. Jadi Van

Allen belts adalah pita-pita radiasi yang berbentuk kue donat terbuat dari

partikel-partikel bermuatan yang terperangkap dalam medan magnet Bumi

(Mulyo, 2004).

2.2.4 Medan Magnet BumiBumi merupakan sebuah benda magnet raksasa. Letak kutub utara

dan selatan magnet bumi tidak berimpit dengan kutub geografis. Pengaruh

kutub utara dan selatan magnet bumi dipisahkan oleh khatulistiwa magnet.

Intensitas magnet akan bernilai maksimum di kutub dan minimum (nol) di

khatulistiwa. Karena letak yang berbeda terdapat perbedaan antara arah

utara magnet dan geografi yang disebut deklinasi. Arah polarisasi benda

magnet akan ditentukan oleh nilai inklinasi dimana benda tersebut

diletakkan ( Broto & Putranto 2011).

Inti bumi memiliki sifat seperti magnet yang sangat besar. Medan

magnet terhubung dengan inti bumi seperti magnet yang memiliki kutub

Selatan-Utara. Medan geomagnet memiliki variasi yang berkala pada

beberapa perioda spesifik dari 27 hari atau 11 tahun. Variasi berkala ini

dipengaruhi oleh pergerakan atau aktivitas matahari. Medan geomagnet

juga menunjukan variasi harian yang dikarenakan oleh perputaran bumi

(siang-malam) (Kyoto).

Medan geomagnet memiliki beberapa sumber, baik dari dalam

maupun dari luar bumi. Sumber-sumber medan itu memberikan dampak

bergantung pada waktu, dengan skala waktu mulai dari detik hingga ribuan

tahun. Biasanya, survey magnet fokus pada kerak yang bervariasi dalam

jangka waktu yang panjang. Upaya yang signifikan telah dilakukan dalam

menghilangkan efek yang berasal dari luar, dengan skala waktu yang

singkat, dari data survei magnet (Hitchman & Campbell, 1998).

12

2.2.4.1 Komponen Medan Geomagnet

Gambar 2.2. 1 Gambaran komponen medan geomagnet (Campbell, 2003)

dengan

X = komponen kuat medan arah Utara-Selatan geografi

Y = komponen kuat medan arah Timur-Barat geografi

Z = komponen kuat medan arah vertikal

H = komponen kuat medan arah horizontal

F = komponen kuat medan total

D = sudut antara X dan H yang dinamakan deklinasi

Variasi harian komponen H geomagnet dapat diuraikan dalam

berbagai kondisi atau pola yang terbentuk sesuai dampak gangguan

yang berpengaruh pada saat tertentu. Sehubungan sumber gangguan

yang mempengaruhi medan magnet bumi (geomagnet) secara umum

dapat digolongkan dalam dua katagori yakni gangguan internal dan

gangguan eksternal. Gangguan internal adalah gangguan yang

mempengaruhi medan magnet bumi berasal dari dalam bumi itu sendiri,

diantaranya akibat dampak dari pergeseran batuan dalam bumi.

Dampak seperti itu biasanya baru terlihat dengan jelas sekitar 40 tahun

kemudian yang disebut trend variasi sekuler (Habirun, 2007).

Demikian pula gangguan eksternal adalah gangguan yang

mempengaruhi medan magnet bumi cukup banyak terutama dari

aktivitas matahari. Sedangkan gangguan dari aktivitas matahari terdiri

13

dari gangguan aktivitas matahari jangka panjang yang dinyatakan siklus

bintik matahari sekitar 11 tahun dan gangguan jangka pendek yang

disebut gangguan yang bersifat temporal (Habirun, 2007).

Penentuan tingkat gangguan geomagnet setiap saat cukup rumit,

karena melibatkan berbagai pengaruh gangguan yang sifatnya temporal

hingga pengaruh gangguan yang berperiodik (Zhou dan Wei, 1998).

Tingkat gangguan geomagnet (medan magnet bumi) merupakan

ukuran/besaran, akibat dampak pengaruh gangguan dari berbagai

sumber. Diantaranya pengaruh gangguan dari matahari, permukaan

bumi, dan aktivitas geomagnet itu sendiri. Dan dari matahari seperti

akibat aktivitas flare, sedangkan dari permukaan bumi seperti aktivitas

gempa bumi dan letusan gunung berapi serta dari geomagnet akibat

aktivitas badai magnet (Suhartini,1999). Kondisi yang demikian

menyebabkan karakteristik medan magnet bumi menjadi sangat

kompleks dan berfluktuasi terhadap waktu. Walaupun demikian ukuran

tingkat gangguan pada medan magnet bumi ini dari waktu ke waktu

masih di perlukan oleh pengguna di antaranya team surveyor geologi

dan eksplorasi geofisika untuk akurasi data hasil survey dari lapangan.

Berkaitan dengan itu maka informasi tingkat gangguan

geomagnet regional dari waktu ke waktu perlu ditentukan. Sedangkan

penentuan tingkat gangguan geomagnet setiap saat cukup rumit, karena

melibatkan berbagai pengaruh gangguan yang sifatnya temporal hingga

pengaruh gangguan yang berperiodik (Zhou dan Wei, 1998). Gangguan

temporal yang sifatnya sementara merupakan tingkat gangguan yang

berpengaruh pada medan magnet bumi pada saat tertentu. Sedangkan

gangguan yang berperiodik juga bersifat periodik dan terjadi secara

terus-menerus tanpa batas yang disebut gangguan reguler. Untuk

mengetahui tingkat gangguan geomagnet, maka gangguan-gangguan

yang sifatnya periodik atau reguler perlu dipisahkan atau dihilangkan

data yang berperiodik ini sehingga yang tertinggal hanya tingkat

gengguannya (Habirun, 2007).

14

2.2.4.2 Variasi geomagnet terganggu (Badai Geomagnet)

Seperti diketahui bahwa matahari merupakan sumber

penggerak cuaca antariksa. Fenomena yang timbul di matahari terutama

pada saat matahari aktif, seperti Coronal Mass Ejection-CME dan flare

serta Coronal Hole-CH. CME dan flare serta CH menyebabkan

gangguan terhadap angin matahari dan berakibat pada peningkatan

aktivitas medan nagnet bumi melalui kopling angin matahari-

magnetosfer-ionosfer. CME dan flare lazim disebut badai matahari.

Badai Matahari bisa langsung berdampak pada wahana antariksa

termasuk yang berada di ruang antar planet (di luar magnetosfer)

melalui badai partikel (SPE) atau berdampak secara tidak langsung

melalui badai geomagnet.

Ketika terjadi CME, partikel-partikel dan medan magnet akan

dilontarkan ke angkasa terbawa serta oleh angin surya. Beberapa

diantara lontaran tersebut mengarah ke Bumi. Partikel-partikel dalam

angin surya yang mengarah ke bumi ketika sampai ke bagian luar

magnetosfer maka akan terjadi interaksi yang dinamakan Interplanetary

Shock (IPS). Interaksi ini menyebabkan masuknya partikel-partkel

angin surya ke dalam magnetosfer melalui mekanisme rekoneksi.

Jumlah partikel yang dapat masuk ke dalam magnetosfer saat rekoneksi

bergantung pada intensitas CME dan orientasi arah medan magnet antar

planet (Interplanetary Magnetic Field, IMF. Jumlah partikel akan

semakin banyak saat tumbukan angin surya dan magnetosfer bersamaan

dengan IMF yang berorientasi ke selatan (IMF Bz(-)). Pada kondisi ini,

umumnya rekoneksi dominan terjadi di bagian sisi siang bumi

(dayside). Sebaliknya jumlah partikel akan semakin sedikit pada saat

bersamaan dengan IMF yang cenderung berorientasi ke utara (IMF

Bz(+)) ketika IPS. Pada kondisi ini, biasanya rekoneksi terjadi di bagian

sisi malam bumi (nightside) atau bagian ekor magnetosfer

(magnetotail). Ilustrasinya seperti ditunjukkan pada Gambar 2.10

(Russell, 2006).

15

Gambar 2.10 Ilustrasi mekanisme terbentuknya badai geomagnet setelah “interplanetary shock” (Russell, 2006). IMF mempunyai 3 komponen yaitu Bx, By dan Bz. Diantara ketiga komponen tersebut yang dominan berperan dalam pembentukan badai geomagnet adalah IMF Bz. Dalam gambar IMF Bz mengarah ke utara (ke atas, IMF Bz(+))-selatan (ke bawah, IMF Bz(-)).

Pada saat terjadi badai geomagnet, magnetometer akan

memberikan gambaran berupa grafik medan geomaget yang juga

mengalami penurunan dan tampak jelas pada komponen H medan

geomagnet. Penurunan ini sebgai respon atas besarnya badai geomagnet

yang diterima oleh bumi (Loewe dan Prolss, 1997).

Besar kecilnya gangguan geomagnet atau badai geomagner

dibutuhkan pola variasi hari tenang untuk masing-masing bulan sesuai

dengan aktivitas matahari sebagai koreksi. Hasil korekasi ini

mendefinisikan besarnya gangguan geomagnet akibat aktivitas

matahari.

2.2.5 Indeks Kp

Indeks Kp merupakan perhitungan rata-rata indeks K dari

pengamatan geomagnet yag pertamakali diperkenalkan oleh Bartels tahun

1949, sedangkan indeks K sendiri adalah ganggun komponen horizontal

dari medan magnet bumi dalam rentang 0-9, dari koponen horizontal yang

diamati oleh magnetometer selama interval 3-4 jam. Semakin besar indeks

( ≥ 7 ) maka medan magnet bumi lebih aktif karena pengaruh badai dari

matahari. Semakin kecil indeks (1-2) maka semakin tenang. Terkadang

perubahan aktivitas matahari bisa menyebabkan perubahan besar dalam

indeks Kp (Belov, 2008).

Tabel 2. 1 Tabel dibawah menunjukkan skala indeks Kp dari skala 0-9 dan penunjukkan aktivitas aurora/ geomagnet (Sumber: http://www.spaceweatherlive.com/en/help/the-kp-index)

16

Kp Kp in decimals Auroral activity

0o 0,00 Very low

0+ 0,33 Very low

1- 0,67 Very low

1o 1,00 Low

1+ 1,33 Low

2- 1,67 Low

2o 2,00 Low

2+ 2,33 Low

3- 2,67 Unsettled

3o 3,00 Unsettled

3+ 3,33 Unsettled

4- 3,67 Active

4o 4,00 Active

4+ 4,33 Active

5- 4,67 Minor storm

5o 5,00 Minor storm

5+ 5,33 Minor storm

6- 5,67 Moderate storm

6o 6,00 Moderate storm

6+ 6,33 Moderate storm

7- 6,67 Strong storm

7o 7,00 Strong storm

7+ 7,33 Strong storm

8- 7,67 Severe storm

8o 8,00 Severe storm

8+ 8,33 Severe storm

9- 8,67 Severe storm

9o 9,00 Extreme storm

17

2.2.6 Variasi Hari TenangPola hari tenang (Sq) melukiskan kondisi variasi harian geomagnet

yang tidak mengalami gangguan setiap bulan. Pola hari tenang dari data

harian, dengan menggunakan model statik dan model Sq dinyatakan

sebagai deret Fourier ganda dalam waktu jam T dan bulan M (McPherron,

2005).

..........(2.1)

Hari tenang ditandai dengan nilai indeks Kp ≤ 3. Dalam

mengembangkan model empirik hari tenng variasi geomagnet perlu

diperhatikn keterkaitan atau kebergantungan hari tenang variasi geomagnet

terhadap beberapa komponen yang dapat mempengaruhinya. Komponen-

komponen tersebut antara lain adalah aktivitas matahari, waktu lokal, hari

dalam tahun (Day of Year), dan umur bulan (Ruhimat, 2013).

..................................................................(2.2)

.............(2.3)

.........................(2.4)

....................(2.5)

dengan f merupakan fungsi linier aktivitas matahari (SA), dalam hal ini

menggunakan F10.7, sedangkan yang lainnya berupa fungsi polinom fourier

berturut-turut, g fungsi dari hari dalam tahun (day of year/DOY), h fungsi dari usia

bulan (lunar age/LA) dan i fungsi dari waktu lokal (local time/LT). Sehingga

variasi hari tenang dapat dinyatakan sebagai:

18

...(2.6)

dengan

SA= aktivitas matahari yang diwakili dengan F10.7

DOY= hari dalam tahun

LA= usia bulan

LT= waktu lokal

...................................(2.7)

................................................................(2.8)

...............(2.9)

19

BAB IIIDATA DAN METODOLOGI

3.1 Data

Berikut adalah stasiun pengamatan variasi medan magnet- LAPAN, yaitu

balai pengamatan Kototabang(KTB), Watukosek(WTK), Pontianak(PTN),

Tanjungsari(TJS), Pameungpeuk(PMK), Manado(MND), Pare-Pare(PRP),

Kupang(KPG), Biak(BIK), dan Jayapura(JYP). Data yang digunakan pada

penelitian ini adalah data dari stasiun pengamat Manado (1.48˚ LU, 124.85˚BT

koordinat geografis). Dalam penelitian ini digunakan data geomagnet dari stasiun

Manado pada tahun 2007 sampai 2014. Data tahun 2007 sampai dengan tahun

2009 mengandung komponen X, Y, Z, dan F. Data tahun 2010 sampai dengan

tahun 2013 mengandung tiga komponen, yatitu komponen H, D dan Z. Data untuk

tahun 2014 mengandung tiga komponen yaitu X, Y, dan Z.

3.2 Metodologi

Pengumpulan informasi untuk landasan teori didapat dari jurnal-jurnal

ilmiah yang berkaitan dengan bidang ini. Data yang diperoleh adalah dalam betuk

heksadesimal yang kemudian dikonversi ke desimal oleh aplikasi Matlab 7.1

dengan program pembaca heksadesimal yang telah dibuat oleh Setyanto Cahyo-

LAPAN.

Data variasi distandarisasi yaitu rata-rata jam data dalam waktu lokal

dikurangi dengan perata-rataan 6 jam data malam hari pukul 22.00 WITA sampai

pukul 03.00 WITA dini hari.

Data Kp indeks lebih kecil sama dengan 2+ dari World Data Center for

Geomagnetism Kyoto University digunakan untuk menentapkan kriteria hari

tenang, dan data emisi radio matahari (F10,7) dari National Geophysical Data

Center, NOAA digunakan untuk mengetahui tingkat aktivitas matahari. Metode

yang digunakan dalam mengembangkan model empirik ini, merupakan gabungan

dari metode regresi linier dan polinomial (Yamazaki et al., 2011). Metode yang

sama juga pernah digunakan oleh Mamat Ruhimat dkk. pada tahun 2013 dengan

menggunakan persamaan 2.2 sampai 2.8. Sehingga komponen alfa dapat

diperoleh seperti persamaan berikut :

20

.............(3.1)

Semua perhitungan dilakukan dengan menggunakan program Matlab (script

terlampir). Setelah koefisien alfa diperoleh, maka dapat dicari pola hari tenang

pada 2015 dengan memasukkan data berupa Kp indeks dan nilai F10.7 observasi

rata-rata setiap hari sepanjang tahun 2015, tanpa harus menginputkan nilai

komponen geomagnet pada tahun tersebut. Kemudian akan diperoleh data berupa

nilai SQ (Solar Quite) dalam satuan nT (10−9T). Data diplot menjadi grafik

hubungan antara UT (Universal Time) dengan komponen horizontal H (nT).

3.2.1 Flowchart Program Pengolah Data

21

Sampai semua data komponen H terhitung

B=

[ ∑ ∆ H 1' . ∆ H 1

' …∑ ∆ H 1' . ∆ H270

'

.∑ ∆ H 270

' . ∆ H 1' …∑ ∆ H 270

' .∆ H 270' ]

Start

H , DOY, SA, LA, LT, Kp

f ( SA )=α 1+α2∗SA

g ( DOY )=a1+∑k=1

2 [b2 k cos (2 πk . DOY365 )+b2 k+1 sin(2 πk . DOY

365 )]h ( LA )=c1+c2cos (2π . 2LA

24 )+c3sin (2π . 2 LA24 )

DOY= hex2dec(H)

A=

[∑ ∆ H . ∆ H 1'

.∑ ∆ H . ∆ H 1

' ]

alpa=C

End

DOY= H(:,1)DatM= load SA

Start

H, DOY, SA, LA, LT, Kp

i=1:length(DatM(:,1))

3.2.2 Flowchart Program SQ

22

C= [ α1

.α270

]

htot=0k=k+1

dha(k)=ca*cb*cc*cdhtot=htot+alpa(k,2)*dha(1,k)

LT=8BW=LT

SQh(i,wt)=htot

plot(UTh(i,:))

Grafik pola hari tenang

end

j=1:BW

UTh(i,(24-BW)+j)=SQh(i,j)

23

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

Amplitudo dan fase hari tenang variasi medan geomagnet bergantung pada

aktivitas matahari. Juga diketahui bahwa variasi medan geomagnet harian

berubah-ubah, bergantung pada posisi bulan, dalam penelitian ini disebut LA

(Lunar Age).

Model empiris ini diidentifikasi menggunakan deret Fourier. Hasil

prediksi hari tenang komponen H geomagnet terganggu yang diperoleh dan

dikontrol oleh nilai alfa yang didapat dari perhitungan gabungan dari variabel SA,

DOY, LA dan LT seperti pada persamaan 3.5.

Dari pengolahan data yang telah dilakukan, didapat pola hari tenang pada

tanggal 17 Maret, 18 Maret dan 24 November di tahun 2015. Pada gambar 4.1-

4.2, 4.3-4.4,dan 4.5-4.6 menunjukan korelasi antara data pengamatan variasi

harian komponen H stasiun geomagnet Manado dibandingkan terhadap model

variasi harian komponen H pola hari tenang.

Gambar 4.1 dan 4.2 menggunakan data hari terganggu pada tanggal 18

Maret 2015. Hari terganggu ditandai dengan nilai Kp yang relatif besar, dalam

kasus ini indeks Kp nya adalah sebesar -48.

Gambar 4. 1 Komponen H pada hari terganggu tanggal 17 Maret

Gambar 4. 2 Model hari tenang untuk tanggal 17 Maret 2015

24

Gambar 4.1 menunjukkan komponen H pada hari terganggu dimana polanya terlihat berbeda dengan model hari tenangnya, hal ini karena pada tanggal 17 Maret bukan termasuk hari tenang melainkan hari terganggu.

Gambar 4. 3 Komponen H pada hari terganggu pada 18 Maret 2015

Gambar 4. 4 Model hari tenang untuk tanggal 18 Maret 2015

Gambar 4.3 dan 4.4 memiliki variasi terganggu dengan indeks Kp sebesar

+39. Sama halnya dengan Gambar 4.1 dan 4.2 bahwa terdapat perbedaan pola

yang mencolok antara komponen H dengan model empirik hari tenangnya yang

berarti menunjukkan bahwa tanggal 18 Maret bukan termasuk hari tenang

melainkan termasuk hari terganggu.

Gambar 4. 1 Komponen H pada hari tenang tanggal 24 November 2015

25

Gambar 4. 2 Model hari tenang untuk tanggal 24 November 2015

Grafik-grafik di atas menunjukkan bahwa amplitudo maksimum berada

pada UT antara 2 sampai 4. Amplitudo maksimum menunjukkan aktivitas

matahari yang paling besar. Jika di konversi ke Local Time (LT), amplitudo paling

besar berada antara pukul 11 dan 13 WITA. Amplitudo maksimum dari variasi

hari tenang ini berkaitan dengan posisi matahari.

Data pola hari tenang diatas hanya diambil sebagai contoh analisis pola

hari tenang pada tanggal-tanggal tertentu dengan memperhitungkan syarat nilai

Kp≤ 3 untuk hari tenang. Dari perbandingan grafik-grafik tersebut dapat dihitung

nilai gangguan dengan cara mengurangkan nilai-nilai komponen H dengan nilai-

nilai pada model hari tenang. Nilai gangguan yang didapat adalah gangguan yang

berasal dari matahari.

26

BAB VKESIMPULAN

Model empirik hari tenang untuk daerah Manado dapat diperoleh dengan

melakukan pengolahan data geomagnet dari stasiun pengamatan Manado dengan

memeperhitungkan parameter indeks Kp dan F10.7. Variasi hari tenang

geomagnet dipengaruhi oleh aktivitas matahari yang diwakili oleh F10.7, waktu

lokal, day of year dan umur bulan (Lunar Age). Dengan mebuat model empirik,

dapat dilihat keterkaitan variasi tersebut terhadap komponen-komponen yang

mempengaruhinya. Dari perbandingan nilai komponen H dengan model empirik

hari tenang dapat diperoleh nilai gangguan dengan penguran nilai komponen H

dengan nilai pada model hari tenang. Amplitudo variasi geomagnet menunjukkan

kecenderungan yang semakin besar dengan meningkatnya aktivitas matahari.

Posisi matahari juga memberikan pengaruh yang signifikan. Hal ini ditunjukkan

dengan amplitudo yang paling tinggi pada pukul 4 waktu universal atau pukul 12

waktu lokal, pada saat matahari berada di zenith.

27

DAFTAR PUSTAKA

Belov.(2008). Forbush Effect and Their Connection With Solar, Interplanetary and Geomagnetic Phenomena. Proceeding IAU Symposium.(257)

Brainerd, J. J. (2005). X-Rays from Stellar Coronas. The Astrophysics Spectator

Broto, S.,Putranto, T.T. (2011). Aplikasi Metoda Panas Bumi dalam Eksplorasi Panas Bumi, TEKNIK, Vol. 32 No.1.2011 Hal. 79 - 87 ISSN 0852-1697

Campbell W.H., (2003). Introduction to Geomagnetic Fields, Cambridge University Press. Second Edition.

Hitchman, F. E., Campbell, W. H., & Lilley, F. E. M. (1998). The quiet daily variation in the total magnetic field: global curves

http://science.nasa.gov/newhome/headlines/guntersville98/images/mag_sketch_633.jpg

http://thesuntoday.wpengine.netdna-cdn.com/wp-content/uploads/2014/06/2014_06_10_12_09_05_AIA_304__LASCO_C2.png

http://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/news/News041612-M1.7flare.html

http://www.weather.gov/fsd/sunspots

https://www2.ucar.edu/atmosnews/news/907/more-solar-cycle-sunspots-sun-also-bombards-earth-high-speed-streams-wind

Kanginan, M., (1999), Fisika SMU kelas 3, Erlangga, Jakarta

Lanzerotti, L.J. (2001). Space Weather Effects on Technologies. Space Weather, Geophysical Monograph

Loewe C.A dan Prolss G.W.,(1997).Classsification and mean behaviour of magnetic stroms, J. Geophys. Res.A 102 14209-14213

McPherron, R.L.. (2005).Calculation of the Dst index, Presentation at LWS CDAW Workshop Fairfax, Virginia.by using adaptive filtering. Eart Planet Space, 50.839-845)

Mulyo, Agung. (2004). Pengantar Ilmu Kebumian. Bandung: CV Pustaka Setia

Newkirk, G.Jr. (1961). The Solar Corona In Active Regions and The Thermal Origin of The Slowly Varying Comonent of Solar Radio Radiation, Astrophysical Journal, vol.133, p.983

Russel, C.T. (2006). The Solar Wind Interaction with the Earth’s Magnetosphere : Tutorial. Departement of Earth an Space Science and Institute of Geophysich and Space Physich of University of Calofornia, Los Angles.

28

Setiahadi, B. (2006). Research on Magnetohydrodynamic Transport Phenomena in Solar-Terrestrial Space at LAPAN Watukosek 2006. Prosiding Seminar Antariksa Nasional III, Pusat Pemanfaatan Sains Antariksa, LAPAN, Bandung,pp. 17

Suhartini,S. (1999). Dampak Flare Tanggal 21 dan 25 Agustus 1998 Pada Medan Magnet Bumi Dan Lapisan Ionosfer

Yamazaki Y., K.Yumoto,. G. Cardinal, B.J. Fraser, P M. Hattori, Y. Kakinami, J. Y. Liu, K.J.W. Lynn, R. Marshall, D. Mc. Namara, T. Nagatsuma, V.M. Nikivorov, R.E. Otadoy, M. Ruhimat, B.M. Shevtsov, K. Shiokawa, S. Abe, T. Uozumi, A. Yoshikawa. (2011). An Empirical model of the quiet daily geomagnetic field variation. J. Geoph. Res. Vol 116, A10312

Zhou, X.Y. and Wei, F.S.(1998). Prediction of recurrent geomagnetic disturbance by using adaptive filtering. Earth Planets Space 50,839-845

29