Nama : Florensius Valentino

Prodi : Geofisika

NIM : 13/349885/PA/15594

1. Apakah Geofisika itu? Apa hubungannya dengan fisika, geologi, dan geodesi?

Geofisika adalah bagian ilmu dari ilmu bumi yang mempelajari bumi melalui kaidah atau prinsip

prinsip fisika, baik dibawah permukaan maupun diatas permukaan bumi.

- Hubungan dengan fisika adalah sudah tentu Geofisika sangat erat kaitannya dengan Fisika

karena ilmu Geofisika menerapkan konsep konsep dasar Fisika dalam penerapannya seperti

: Hukum Snellius dan Hukum Hooke. Contoh yang lain adalah tektonofisika ( ilmu fisika

untuk mempelajari proses tektonik)

- Hubungan dengan Geologi adalah Geologiawan dan Geofisikawan saling bahu membahu

dalam proses eksplorasi dan eksploitasi alam. Kegiatan eksplorasi alam yaitu kegiatan

pencarian dalam rangka penyelidikan dan penjajakan wilayah atau daerah yang diperkirakan

mengandung mineral atau berbagai hal yang menjadi target dengan menggunankan survey

Geologi dan survey Geofisika serta pengeboran. Eksploitasi sudah bukan lingkup kerja dari

Geologi dan geofisika.

- Hubugan dengan Geodesi adalah Geodesi adalah ilmu yang mempelajari tentang pemetaan

bumi. Sehingga ilmu Geodesi sangat berhubungan dengan ilmu Geofisika yang mempelajari

pemetaan bumi ( baik di atas maupun di bawah).

2. Bumi kita berbentuk ellipsoid dan berotasi. Berapa kilometer jejari ke arah equator dan

berapa kilometer jejari kea rah kutub? Berapa pula panjang kelilingnya?

Jejari ke arah equator : 6.378,1 km

Jejari ke arah kutub: 6356,8 km

Panjang kelilingnya : 40.075,02 km (khatulistiwa)

40.007.86 km (meridian)

40.041,47 km ( rata rata)

3. Bukti bahwa bumi berotasi adalah

1. Percobaan Pendulum Faucault merupakan alat yang digunakan untuk menunjukan arah

rotasi bumi, Alat eksperimen ini terdiri atas bandul panjang yang berbas bergerak ke sana

kemari pada latar vertikal. Baik di Kutub Utara maupun Selatann, latar osilasi bandul tetap

terpasang dengan memandang pada bintang tetap ketika Bumi berotasi di bawahnya,

memerlukan waktu sehari untuk menyelesaikan rotasi. Ketika bandul Foucault digantungkan

di khatulistiwa, latar osilasi tetap terfiksasi secara relatif ke Bumi. Pada garis lintang lain,

latar osilasi mempresesi Bumi secara relatif, namun lebih lambat daripada di kutub.

2. Adanya Efek Koriolis. Efek koriolis terjadi karena kita berdiri di atas bum yang beotasi contohnya adalah : arah angin katulistiwa yang berbeda antara utara kutub dengan selatan kutub. Ini menyebabkan bahwa sebenarnya arah angin luru lurus saja karena kerangka

pengamat yang bergerak menyebabkan arah angin berbelok

3. Aberasi Cahaya. Cahaya bintang masuk ke bumi dengan sudut tertentu. Namun karena mata kita(pengamat) bergeser menyebabkan kedudukan posisi bintang berubah karena bumi berotasi.

4. Efek Eotvos. Ketika kita menaiki suatu kapal, maka gaya dan kecepatan kita akan berlawana dengan arah dari rotasi bumi dan dengan laju kapal.

5. Logika satelit dengan orbit geostationer. Satelit yang dipasang diluar angkasa yang diam dengan koordinat suatu titik bumi. Dengan kata lain jika bum diam maka satelit geostationer pun akan diam. Tapi, kenyataan berbalik bahwa satelit geostationer bergerak dengan arah dan kecepatan yang sama dengan rotasi bumi.

Frekuensi rotasi bumi: 86164 detik. F= n/t. F= 1/86164= 1,606 e-5 Hz

Pengaruh bumi berotasi adalah: Terjadinya pasang surut air laut, terjadinya siang dan malam, perbedaan waktu di berbagai belahan bumi, perbedaan percepatan gravitasi bumi, peredaran semu benda benda langit.

4. Gambarkan struktur internal bumi! Jelaskan sifat sifat fisis tiap tiap bagiannya!

Sifat sifat fisis dari struktur internal bumi:

1. Inti Bumi. Dipusat bumi terdapat inti yang berkedalaman 2900-6371km. Terbagi

menjadi 2 macam yaitu : inti dalam dan inti luar. Komposisi penyusun dari inti luar

adalah zat cair yang memiliki kedalaman 2900- 5100 km dan komposisi penyusun

dari inti dalam adalah zat padat yang memiliki kedalaman 5100-6371 km. Inti luar

dan inti dalam dipisahkan oleh Lehman Discontinuity. Material dari inti bumi

mempunyai berat jenis yang sama dengan berat jenis meteorit logam yang tersusun

dari besi dan nikel.

2. Mantel Bumi. Inti bumi dibungkus oleh mantel yang berkomposisi kaya akan

magnesium. Inti dan mantel dibatasai oleh Gutenberg Discontinuity. Mantel bumi

juga terbagi 2 yaitu mantel bumi yang bersifat plastis sampai semiplastis yang

memiliki kedalaman hingga 400km dan mantel bawah yang bersifat padat dan

memiliki kedalaman hingga 2900km. mantel atas bagian atas yang mengalasi kerak

bersifat padat dan bersamaan dengan kerak membentuk satu kesatuan yang

bernama lithosfer. Mantel atas bagian bawah yang bersifat plastis sampai

semiplastis disebut athenosfer.

3. Kerak Bumi. Kerak bumi merupakan bagian terluar dari bumi yang memiliki

ketebalan 5- 80 km. kerak dan mantel dibatasi oleh Morovovic Discontinuity. Kerak

bumi dominana tersusun atas feldsfer dan mineral silikat lainnya.

Kerak bumi dibagi menjadi 2 yaitu:

1. Kerak samudra. Kerak samudra tersusun atas Fe, Si, Mg yang dikenal dengan

sima. Ketebalan kerak ini berkisar 5 – 15 km dengan berat jenis rata rata 3

gm/cc. kerak samudra biasa disebut basaltis karena karena batuan penyusunnya

terutama komposisi nya basalt.

2. Kerak benua. Kerak benua tersusun atas Si dan Al yang dikenal dengan sial.

Ketebalan kerak ini berkisar35 – 80 km dengan rata rata 35 km dan berat jenis

rata rata 2.85 gm/cc. Kerak benua biasanya disebut dengan granitis karena

komposisi penyusun batuannya terutama batuan granit.

5. Bagaimana orang dapat menentukan struktur bumi di atas?

Struktur internal Bumi diketahui melalui seismologi Inti padat, inti cair, mantel dan kerak. Kerapatan rata-rata berbeda dengan kerapatan batuan silikat ada materi lebih rapat di bagian dalam Bumi Seismologi: variasi amplitudo gelombang seismik bergantung kepada kerapatan dan elastisitas medium. Gelombang transversal (S-wave) merambat pada medium padat Gelombang longitudinal (P-wave) merambat pada medium padat maupun cair Ada juga dengan metode receiver function. Konsep dasar metode receiver function ini adalah pendekatan kedalaman kerak bumi dengan menggunakan informasi waktu tunda dari fase gelombang Ps yang merupakan konversi dari pantulan gelombang P menjadi gelombang S pada batas mantel-kerak

6. Bumi berada dalam system tata surya. Gambarkan system tersebut dan jelaskan nama nama

planetnya! Hukum apa yang mengendalikan planet planet untuk bergerak di dalam orbitnya? Dan

Bagaimana bunyinya?

Hukum yang mengendalikan planet planet untuk bergerak di dalam orbitnya adalah Hukum

Keppler, Hukum Keppler ada 3 yaitu:

1. Hukum Kepler Pertama

“Orbit setiap planet berbentuk elips dengan matahari berada di salah satu fokusnya”

2. Hukum Kepler Kedua

“vektor radius suatu planet akan menempuh luas areal yang sama untuk selang

waktu yang sama”

3. Hukum Kepler Ketiga

“pangkat tiga sumbu semi major orbit suatu planet sebanding dengan kuadrat dari periode

revolusi planet tersebut”

7. Bumi mempunyai bulan. Apa pengaruh bulan terhadap bumi?

Pengaruh bulan terhadap bumi adalah

1. Kalender Bulan (Tahun Komariah) Kalender bulan, perhitungannya berdasarkan bulan sinodik, yaitu interval waktu yang dibutuhkan agar bulan melalui seluruh fasanya, misalnya dari bulan baru hingga bulan baru berikutnya. Lamanya peredaran bulan sinodik sekitar 29,5 hari (tepatnya 29 hari 13 jam) Kalender Hijriah (Kalender Islam) Kaum Islam mendasarkan perhitungan kalender berdasarkan peredaran bulan sinodik. Agar jumlah hari dalam sebulan bulat, maka umur bulan berselang-seling 30 dan 29 hari. Dengan demikian jumlah hari dalam satu tahun hijriah adalah 29,5 x 12 atau (6 x 30) + (6 x 29) hari = 354 hari. Kalender

Hijriah atau Kalender Islam dimulai dengan Bulan Muharam yang berjumlah 30 hari.

2. Gerhana bahwa bidang edar Bulan miring membetuk sudut5,10 (5,090) terhadap ekliptika (bidang edar Bumi). Bumi beredar mengelilingiMatahari dan Bulan beredar mengelilingi Bumi. Jadi, dalam peredaran Bulanmengelilingi Bumi, Bulan itu memotong bidang edar Bumi sebanyak dua kali.

3. Pasang Surut Air Laut Air laut terjadi pasang naik dan pasang surut disebabkan gaya tarik Bulan atau Gaya tarik Bulan dan Matahari terhadap Bumi. Pasang surut umumnya terjadi dua kali dalam sehari yang di tengah laut jugadapat menyebabkan mengalirnya arus laut, yaitu dari daerah dimana sedangmengalami pasang (air laut naik) dan akan mengalir ke segala jurusan, sehingga airlaut di sepanjang pantai itu terdesak dan naik maka terjadilah pasang.Kejadian pasang surut umumnya di pantai lepas (samudra), sehingga semalamitu terjadi dua kali pasang surut. Pasang mulai kira-kira pukul 12.00 siang dan pukul24.00 malam, sedangkan surut mulai pukul 06.00 pagi dan pukul 18.00 sore.

8. Apa yang Sdr. Ketahui dengan erupsi gunung api?

pelepasan magma, gas, abu, dll ke atmosfer atau ke permukaan dan letusan gunung berapi atau semburan sumber minyak dan uap panas dari dalam bumi.

9. Apa yang Sdr. Ketahui dengan gempa bumi?

getaran yang dirasakan di permukaan bumi yang disebabkan oleh gelombang-gelombang

seismik dari sumber gempa di dalam lapisan kulit bumi. Letusan gunung berapi pun dapat

menyebabkan gempa bumi.

10. Apa yang Sdr. Ketahui dengan tsunami?

Tsunami adalah gelombang air yang sangat besar yang dibangkitkan oleh macam-macam

gangguan di dasar samudra. Gangguan ini dapat berupa gempa bumi, pergeseran lempeng, atau

gunung meletus.

11. Bumi kaya bahan tambang. Bagaimana cara untuk mengeksplorasinya?

Untuk Mengeksplorasi bahan tambang yang ada di bawah bumi diperlukan beberapa metode

Geofisika:

1. Metode Seismik. Metode seismic merupakan metode yang paling banyak digunakan dalam

mengeksplorasi bahan tambang di Indonesia. Metode seismic terbagi 2 yaitu:

a. Metode Seismik Refraksi

Yaitu untuk mengetahui informasi bawah tanah dengan menjalarkan gelombang

seismic kebawah tanah yang akan dibiaskan oleh tanah dan hasilnya akan diterima

kembali oleh permukaan tanah

b. Metode Seismik Refleksi

Digunakan untuk memotret atau memetakan struktur bawah tanah dengan cara

menjalarkan gelombang seismic yang merupakan gelombang suara ( gelombang

wave ) ke dalam medium tanah kemudian dipantulkan kembali ke dalam permukaan

tanah. Untuk menggunakan metode ini, pemahaman akan gelombang sangat

dipentingkan terutama gelombang mekanik, gelombng longitudinal, dan gelombang

transversal

2. Metode Geolistrik. Metode Geolistrik adalah salah satu yang digunakan untuk memetakan

memetakan keadaan bawah tanah berdasarkan sifat sifat kelistrikan yaitu untuk mengetahui

perubahan tahanan jenis lapisan batuan bawah permukaan tanah, baik secara vertikal

maupun horizontal.

Metode ini umumnya dilakukan di daratan, namun pada tahun 2010 telah dikembangkan dilautan yaitu Marine Geoelectric. Metdoe ini dilapangan dapat digunakan beberapa cara berikut :

1. Metode Geolistrik Sounding Digunakan untuk memetakan perlapisan tanah berdasarkan perubahan resistivitas secara v ertikal dengan bantuan metode Schlumberger.

2. Metode Geolistrik Mapping Digunakan untuk memetakan informasi bawah tanah secara horizontal berdasarkan perubahan tahanan jenis dengan bantuan konfigurasi Wenner

3. Metode Mise Ala Mase Digunakan untuk memetakan urat-urat mineral logam.

3. Metode Elektromagnet

Digunakan untuk mendapatkan informasi bawah permukaan tanah dengan menggunakan gelombang elektromagetik.

12. Ada berapa macam batuan di bumi ini? Jelaskan proses terjadinya!

Batuan di kulit bumi dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu :

1. Batuan beku, yaitu batuan yang berbentuk dari magma pijar yang mendingin menjadi padat.

Berdasarkan tempat pendinginannya, ada tiga macam batuan beku.

Batuan tubir (batuan beku dalam), disebut juga batuan plutonis(obyssis), terjadi jauh di bawah permukaan kristalisasi sangat leluasa. Oleh karena itu batuan beku dalam terdiri dari kristal - kristal yang penuh dan mempunyai struktur halokristalin atau granitis. Contoh: granit, gabro, dan seynit.

Batuan leleran (batuan beku luar), batu ini membeku di luar kulit bumi, sehingga temperatur turun sangat cepat. Zat - zat dari magma hanya dapat membentuk kristal - kristal kecil dan sebagian ada yang sama sekali tidak dapat menjadi kristal. Contoh: batu apung.

Batuan korok (batuan beku gang), batu ini terbentuk di dalam korok - korok atau gang - gang. Karena tempatnya dekat permukaan, pendinginannya lebih cepat. Itulah sebabnya batuan terdiri atas kristal besar, kristal kecil, dan bahkan ada yang tidak mengkristal yaitu batu amorf. Contoh: granit profirit, dan diorit profirit.

2. Batuan sedimen. Batuan ini mula - mula lunak, tapi lama-kelamaan menjadi keras karena proses pembatuan. Dilihat dari tenaga pengangkutnya, batuan sedimen dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu:

Batuan sedimen aeris atau aeolis, yakni batuan sedimen yang tenaga pengangkutnya adalah angin. Contoh : tanah loss, tanah tuff, dan tanah pasir di gurun

Batuan sedimen glasial, yakni batuan sedimen yang tenaga pengangkutnya es. Contoh : morena

Batuan sedimen aquatis, yakni batuan sedimen yang tenaga pengangkutnya adalah air. Contoh : breksi, konglomerat, batu pasir.

Dilihat dari tempat pengendapannya ada 3 macam batuan sedimen, yaitu :

1. Batuan fluvial ialah batuan sedimen yang mengendap di sungai. Contoh : pasir dan tanah liat

2. Batuan sedimen teristris ialah batuan sedimen yang mengendap di daratan. Contoh : batu pasir dan tanah loss

3. Batuan sedimen marine ialah batuan sedimen yang mengendap di laut. Contoh : batu karang dan batu garam

4. Batuan sedimen limnis ialah batuan sedimen yang mengendap di rawa / danau. Contoh : tanah rawa dan tanah lim

5. Batuan sedimen glasial ialah batuan sedimen yang mengendap di es. Contoh : batu morena dan batu lim

Dilihat dari proses terbentuknya, batuan sedimen dibagi menjadi:

6. Batuan sedimen klastik / mekanik, merupakan batuan sedimen yang terdiri dari endapan pecahan atau hancuran berbeda. Contoh : batu breksi terdiri dari kerikil kecil dengan sudut - sudut tajam, batu konglomerat terdiri dari kerikil dengan sudut - sudut tumpul

7. Batuan sedimen kimiawi - anorganik, merupakan batuan sedimen hasil pelarutan secara kimia. Contoh : batu garam, gips

8. Batuan sedimen kimiawi - organik, merupakan batuan sedimen yang terjadinya dipengaruhi unsur organik, Contoh : batu gamping

Batuan metamorf, merupakan batuan yang telah mengalami perubahan dari batuan beku/batuan sedimen.

Batuan metamorf dibedakan menjadi tiga macam yaitu sebagai berikut :

Batuan metamorf kontak / thermal, yakni batuan metamorf yang terjadi akibat suhu yang sangat tinggi karena terletak dekat kapur magma. Contoh: marmer dan batu bara yang terdapat di bukit asam

Batuan metamorf dinamo, yakni batuan metamorf yang terjadi akibat tekanan yang tinggi dalam waktu lama. Batuan ini juga disebut sebagai batuan metamorf kinetis. Contohnya : batu sabak, antrosit, dan schist

Batuan metamorf pneumatolistis kontak, yakni batuan metamorf yang terjadi akibat suhu yang patkan tambahan gas lain pada waktu terbentuknya batuan. Contoh : batu permata

Contoh beberapa batuan:

13. Bagaimana cara mengukur umur bumi? Dan berapa kira kira umurnya?

Observasi (Pengamatan)

Untuk menentukan umur bumi, dapat dilakukan berdasarkan observasi (pengamatan) terhadap kejadian alam yang ada di muka bumi. Jika diamati bahwa beberapa peristiwa geologis terjadi pada masa tertentu, maka bisa diasumsikan dengan mempergunakan data ini, kejadian yang sama telah terjadi dalam kurun waktu yang sama di masa lalu.

Tes Radiometrik

Test ini ditemukan awal abad 20 dan menjadi sangat populer. Teknik tes Radiometrik terletak pada prinsip bahwa “atom tidak stabil” di material radioaktif akan berubah menjadi “atom stabil” dalam satu interval waktu tertentu. Kenyataan bahwa perubahan ini terjadi dengan jumlah yang sudah dipastikan dan juga dalam periode waktu yang tertentu, membuat timbulnya gagasan untuk mempergunakan data ini sebagai penentu dari umur fosil dan umur bumi.

Tes Uranium

Test Uranium adalah yang pertama kali digunakan, tetapi kemudian tidak dipakai lagi. Prinsip dari test ini adalah perubahan uranium menjadi timah. Uranium berubah menjadi atom thorium saat memancarkan radiasinya. Thorium adalah sebuah elemen radioaktif, berubah menjadi protactinium setelah beberapa waktu tertentu. Setelah tiga belas perubahan tambahan, uranium pada akhirnya berubah menjadi timah yang merupakan elemen stabil.

Teori menghitung Kadar Garam

Diasumsikan bahwa saat Bumi berumur nol, kadar garam dari Laut dan Sungai adalah sama, yaitu sama-sama air tawar. Lalu diukur, dalam waktu tertentu, jumlah garam yang dibawa oleh sungai ke laut. Pengukuran dilakukan bisa dengan mengambil beberapa sample dari hulu, badan, dan hilir sungai, untuk melihat berapa banyak penambahan mineral garam dari lingkungan (tanah/pasir) yang dilewati. Setelah mengetahui berapa banyak garam yang dibawa oleh sungai, kemudian hitung berapa banyak garam yang dikandung oleh laut saat ini. Dari dua data tersebut, bisa dihitung perkiraan usia Bumi.

Umur dari bumi kira kira 4.5 miliar tahun.

14. Pertanyaan yang sama dengan no.13 untuk alam raya(universe)

Pembentukan alam raya mungkin sangat erat kaitannya dengan Teori Bigbang karena teori

Bigbang merupakan suatu teori yang mengemukakan tentang pertama jagad raya terbentuk.

Untuk mengukur umur alam raya digunakan jumlah unsur hydrogen dan helium di alam semesta

yang sesuai dengan perhitungan konsentrasi hydrogen-helium merupakan sisa dari ledakan

dahsyat tersebut.

Dan ini merupakan beberapa cara yang dikemukakan para ahli untuk menghitung umur alam

raya:

Alam semesta tidak mungkin statis dengan perhitungan - perhitungan berdasarkan teori relativitas (yang mengantisipasi kesimpulan Friedman dan Lemaitre). Terkejut oleh temuannya, Einstein menambahkan "konstanta kosmologis" pada persamaannya agar muncul "jawaban yang benar", karena para ahli astronomi meyakinkan dia bahwa alam semesta itu statis dan tidak ada cara lain untuk membuat persamaannya sesuai dengan model seperti itu. Beberapa tahun kemudian, Einstein mengakui bahwa konstanta kosmologis ini adalah kesalahan terbesar dalam karirnya. Ditemukan perhitungan yang menunjukkan bahwa struktur alam semesta tidaklah statis dan bahwa impuls kecil pun mungkin cukup untuk menyebabkan struktur keseluruhan mengembang atau mengerut menurut Teori Relativitas Einstein. Dengan mengembangkan perhitungan George Lemaitre lebih jauh dan menghasilkan gagasan baru mengenai Dentuman Besar. Jika alam semesta terbentuk dalam sebuah ledakan besar yang tiba-tiba, maka harus ada sejumlah tertentu radiasi yang ditinggalkan dari ledakan tersebut. Radiasi ini harus bisa dideteksi, dan lebih jauh, harus sama di seluruh alam semesta. (Pengemuka : George Gamov, tahun 1948) Penciptaan alam dalam pandangan kosmologi modern, secara kronologis alam tercipta

bermula dari ruang kosong, kemudian inti atom padat meledak, lalu menjadi galaksi, dan

menjadi bintang-bintang dengan tata suryanya sendiri-sendiri.

Dan samapi saat ini diperkirakan umur jagat raya sekitar 13,7 miliar tahun.

15. Percayakah Saudara dengan teori “BigBang”? Mengapa anda percaya?

Sebelum itu, mari kita ketahui teori Bigbang adalah sebuah peristiwa yang menyebabkan

pembentukan alam semesta berdasarkan kajian kosmologi mengenai bentuk awal dan

perkembangan alam semesta (dikenal juga dengan Teori Ledakan Dahsyat atau Model Ledakan

Dahysat). Berdasarkan permodelan ledakan ini, alam semesta, awalnya dalam keadaan sangat

panas dan padat, mengembang secara terus menerus hingga hari ini.

Saya percaya karena saya telah membaca hal hal berikut yang merupakan bukti ilmiah tentang

teori Bigbang tersebut dan sesuai dengan konsep penciptaan Katholik. Beberapa bukti ilmiah:

1. Radiasi latar belakang mikro dari berbagai arah di antariksa merupakan radiasi dari Dentuman Besar

2. Rasio hidrogen terhadap helium penjelasan yang benar atas pertanyaan mengapa terdapat hidrogen tiga kali lebih banyak daripada helium dalam alam semesta.

Dari kedua bukti ilmiah tersebut sangat erat kaitannya dengan teori Bigbang saat ini.

16. Bagaimanakah caranya menerapkan semua metode fisika untuk mempelajari struktur bawah

permukaan bumi?

Bidang studi yang menerapkan semua metode fisika adalah bidang Geofisika. Contoh metode

Geofisika yang menggunakan metode fisika adalah:

Metode Parameter yang diukur Sifat-sifat fisika yang terlibat

Seismik Waktu tiba gelombang seismik pantul atau bias, amplitudo dan frekuensi gelombang seismik

Densitas dan modulus elastisitas yang menentukan kecepatan rambat gelombang seismik

Gravitasi Variasi harga percepatan gravitasi bumi pada posisi yang berbeda

Densitas

Magnetik Variasi harga intensitas medan magnetik pada posisi yang berbeda

Suseptibilitas atau remanen magnetik

Resistivitas Harga resistansi dari bumi Konduktivitas listrik

Polarisasi terinduksi

Tegangan polarisasi atau resistivitas batuan sebagai fungsi dari frekuensi

Kapasitansi listrik

Potensial diri Potensial listrik Konduktivitas listrik

Elektromagnetik Respon terhadap radiasi elektromagnetik Konduktivitas atau Induktansi listrik

Radar Waktu tiba perambatan gelombang radar Konstanta dielektrik

17. Bagaimankah prinsip kerja GPS( Global Positioning System )?

bagaimana cara kerja GPS hingga bisa mengetahui posisi dimana kita berada. Anggaplah kita

sedang berada di suatu tempat dan sedang kebingungan tidak tahu dimana tempat kita berada

saat itu. Pada saat itu kita hanya mengetahui bahwa posisi saat itu berjarak 7 km dari suatu titik

acuan yang kita sebut dengan “A”. Dari hal tersebut, gambarkanlah sebuah lingkaran dengan

jari-jari yang mewakili 7 km.

Setelah menggambarkan lingkaran tersebut perlu diingat bahwa disamping acuan titik “A” , kita

juga berada sejauh 14 km dari suatu titik dengan nama “B”. Kemudian gambarkanlingkaran

tersebut.

Setelah penggambaran lingkaran dari titik dengan nama “B” maka akan di dapat informasi ada

dua titik yang saling berpotongan. Kedua titik perpotongan tersebut merupakan titik dimana kita

berada. Tetapi tentunya tidak memungkinkan kita berada di dua titik secara bersamaan. Maka

daripada itu kita memerlukan satu acuan lagi yang akan berfungsi sebagai titik penentu dimana

kita berada dari ke dua titik potong sebelumnya. Anggaplah saat ini kita berada 3 km dari suatu

titik reference C yang sudah kita ketahui lokasinya. Dan gambarkan lingkaran tersebut.

Hasilnya kita akan menemukan satu titik potong yang mewakili tiga lingkaran yang kita buat

sebelumnya. Titik ini bisa berkemungkinan merupakan tempat dimana kita berada dan juga

mungkin tidak. Untuk mengatasi hal ini kita membutuhkan informasi data ketinggian, sehingga

lokasi kita benar-benar unik di bidang tiga dimensi. Untuk memperoleh informasi ketinggian

tersebut kita membutuhkan satu satelit yang bertugas untuk mendapatkan informasi data

ketinggian.

Pada saat ini kita perlu memahami prinsip kerja proses pengiriman data oleh satelit. Saat satelit

GPS mengirimkansinyal kepada GPS penerima, sinyal tersebut berisi informasi posisi satelit dan

waktu pengiriman sinyal. Dengan adanya jarak antara satelit dengan GPS penerima, tentunya

akan ada perbedaan waktu saat pertama kali sinyal dipancarkan dengan saat diterima oleh

perangkat GPS. Kecepatan sinyal yang dipancarkan tersebut adalah setara dengan kecepatan

cahaya pada ruang hampa. Namun dengan adanya lapisan atmosfir tentunya kecepatannya ini

mengalami perlambatan, tapi dengan suatu metode tertentu kelemahan ini bisa diminimalkan.

Anggaplah bahwa ruang antara pemancar dan penerima sinyal berada dalam ruang hampa,

sehingga kecepatannya sama dengan kecepatan cahaya. Dengan beda waktu sebesar T, maka

diperoleh jarak:

Jarak (S) = Waktu (T) x Kecepatan Cahaya (V)

Jarak (S) inilah yang merupakan jari-jari lingkaran yang kita pergunakan tadi.

Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa GPS penerima tidak memiliki pembangkit waktu

(time generator) secanggih yang dimiliki satelit. Pembangkit waktu merupakan alat yang

digunakan sebagai pedoman penentuan lamanya suatu waktu. Kalau di jam tangan yang biasa

dipakai sekarang ini, pembangkit waktunya berupa sebuah kristal yang bergetar pada frekuensi

tertentu. Lama satu detik ditentukan berapa kali satu periode pulsa (satu frekuensi) terjadi,

misalkan dalam gambar di bawah ini satu detik dibentuk dari 6 kali periode yang berarti memiliki

frekuensi 6 Hertz..Satelit itu sendiri berada pada ketinggian sekitar 20.200km dari permukaan

laut. Bila kecepatan cahaya, anggaplah kita bulatkan menjadi 300.000 km/detik maka waktu

tempuh yang diperlukan sinyal GPS hingga ke objek penerima dibumi hanyalah 20.200/300.000

= 0,0673 detik. Hal itu berarti jika terjadi kesalahan atau perbedaan pengukuran waktu antara

satelit dengan GPS penerima selama 1/1000 detik saja maka lokasi objek yang diukur akan

meleset sejauh 300 km. Untuk itu diperlukan pembangkit waktu yang sangat presisi agar

kesalahan pengukuran bisa diminimalisir. Satelit GPS sendiri menggunakan "atomic clock"

sebagai pembangkit waktunya dengan tingkat ketepatan perhitungan hingga sepersembilan

milyar detik. Sayangnya harga atomic clock sangat mahal sekita USD 100K yang tentunya tidak

akan mampu kita beli bila dipasang di GPS penerima.

Untuk mengukur data ketinggian dibutuhkan 4 satelit. Alasannya yaitu setiap satelit GPS

mengirimkan data posisi (X,Y,Z) kepada penerima. Nah anggaplah hanya tiga satelit yang bisa

diterima oleh GPS kita, itu berarti ada 3 variabel dalam 3 persamaan yang diterima oleh GPS. Hal

itu berarti ketiga persamaan tersebut nantinya akan menghasilkan satu perhitungan yang

menunjukkan dimana lokasi kita berada.

X 1+Y1+Z1 = X2+Y2+X2 = X3+Y3+Z3

Karena masing-masing nilai (X,Y,Z) tiap satelit tersebut berbeda-beda maka agar bisa

menghasilkan perhitungan yang sama perlu ditambahkan 3 variabel lagi yang berlaku untuk

semua informasi tersebut, sebutlah (a,b,c) sehingga formulanya berubah menjadi:

aX 1+bY1+cZ1 = aX2+bY2+cX2 = aX3+bY3+cZ3

Variabel (a,b,c) tersebut adalah merupakan informasi ketinggian kita. Karena ada tiga variabel

yang tidak kita ketahui dalam tiga persamaan yang berbeda maka secara matematika hal itu bisa

dilakukan. Bila proses pengiriman informasi satelit ke GPS penerima berlaku di kondisi sempurna

maka dengan ke tiga informasi tersebut kita sudah mengetahui dimana posisi dan pada

ketingian berapa kita berada. Sayangnya secara praktek hal itu tidak terjadi. Terdapat

perbedaan atau kesalahan saat pembacaan sinyal satelit akibat dari perlambatan sinyal GPS di

atmosfir dan juga pembangkit waktu GPS kita yang tidak seakurat seperti apa yang digunakan

oleh GPS satelit. Itu berarti ada satu variabel lagi yang tidak kita ketahui yakni "waktu” (T).

Berarti kita memiliki 4 variabel yang tidak kita ketahui yakni X,Y,Z dan T. Untuk menghitungnya

dibutuhkan 4 persamaan metematika yang berbeda, oleh karena itulah kita butuh informasi

posisi dari satelit ke empat.

Dengan 4 variable dari 4 persamaan yang berbeda, secara matematis kita akan tahu dimana

posisi kita berada. Hal ini pula mengapa pada saat kita menerima informasi dari 3 satelit GPS kita

sudah tahu dimana posisi kita berada secara 2 dimensi bukan 3 dimensi, karena pada saat itu,

data ketinggian diabaikan. Yang dihitung adalah data X,Y dan T. Kenapa data ketinggian di

abaikan ? Karena GPS device lebih mengutamakan posisi secara 2 dimensi terlebih dahulu,

sehingga variabel ketiga digunakan untuk menghitung beda waktu agar hasil perhitungan posisi

bisa dipertanggungjawabkan.

Data ketinggian yang diperoleh dari perhitungan matematika tadi nantinya akan di sesuaikan

dengan "geodetic DATUM" yang saat itu digunakan oleh GPS device. Sehingga hasil

pengukurannya lebih sesuai dengan kondisi data ketinggian dimana GPS penerima tersebut

berada. Berikut gambarnya:

Kemudian hasil perhitungan matematika tadi ditambah penyesuaian dengan "geodetic DATUM"

tertentu maka kita akan memperoleh nilai (h) dari gambar diatas