ANALISIS KORELASI PENURUNAN INTENSITAS SINAR KOSMIK (FORBUSH DECREASE) TERKAIT DENGAN LONTARAN MASSA KORONA (CME). FLARE, DAN PARAMETER DI MEDIUM ANTARPLANET LAINNYA.

(1)

Yoana Nurul Asri, 2013

Analisis Korelasi Penurunan Intensitas Sinar Kosmik (Forbush Decrease) Terkait Dengan Lontaran Massa Korona (CME). Flare, Dan Parameter Di Medium Antarplanet Lainnya

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu

ANALISIS KORELASI PENURUNAN INTENSITAS SINAR KOSMIK (FORBUSH DECREASE) TERKAIT DENGAN LONTARAN MASSA

KORONA (CME), FLARE, DAN PARAMETER DI MEDIUM ANTARPLANET LAINNYA

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Fisika

Bidang Keahlian Fisika Bumi dan Antariksa

Oleh

YOANA NURUL ASRI

0909043

PROGRAM STUDI FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

(2)

Yoana Nurul Asri, 2013

ANALISIS KORELASI PENURUNAN INTENSITAS SINAR KOSMIK (FORBUSH DECREASE) TERKAIT DENGAN LONTARAN MASSA

Oleh Yoana Nurul Asri

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Oktober 2013

Hak Cipta dilindungi undang - undang.

(3)

Yoana Nurul Asri, 2013

LEMBAR PENGESAHAN

YOANA NURUL ASRI

0909043

ANALISIS KORELASI PENURUNAN INTENSITAS SINAR KOSMIK (FORBUSH DECREASE) TERKAIT DENGAN LONTARAN MASSA

DISETUJUI DAN DISAHKAN OLEH

Pembimbing I

Dra. Clara Y. Yatini, M.Sc.

NIP. 196403091990072001

Pembimbing II

Judhistira Aria Utama, M.Si.

NIP. 197703312008121001

Mengetahui,

Ketua Jurusan Pendidikan Fisika

Dr. Ida Kaniawati, M.Si.

(4)

Yoana Nurul Asri

Nama : Yoana Nurul Asri

NIM : 0909043

Pembimbing : 1. Dra. Clara Y.Yatini, M.Sc.

2. Judhistira Aria Utama, M.Si

Penguji : 1. Taufik Ramlan Ramalis, M.Si

2. Lina Aviyanti, M.Si

ABSTRAK

Sinar kosmik memiliki peranan yang penting bagi bumi diantaranya mengakibatkan ionisasi dilapisan ionosfer dan juga berpengaruh terhadap instrumen elektronik satelit. Dalam penelitian ini dikaji penurunan intensitas sinar kosmik lebih dari 3 % dengan durasi kurang dari satu hari yang disebut Forbush decrease (Fd). Fd ini diidentifikasi penyebabnya dari Coronal Mass Ejection

(CME). CME yang dimaksud ialah CME halo dengan kemungkinan terbesar untuk sampai ke bumi. Untuk melihat seberapa besar kontibusi terhadap Fd, yang pertama kali dilakukan adalah membuat koefisien korelasi antara Fd dengan kecepatan CME halo, lalu Fd dengan keberadaan flare serta Fd dengan keberadaan parameter yang berpengaruh dalam perambatannya menuju bumi yaitu awan magnet, gelombang kejut, dan medan magnet antarplanet. Dari hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa keberadaan flare memperlihatkan koefisien korelasi lebih baik saat disertai flare yaitu sebesar 0,41 dibandingkan tanpa flare

sebesar 0,11 begitu pula dengan keberadaan awan magnet diperoleh koefisien korelasi lebih baik saat disertai awan magnet sebesar 0,53 dan tanpa awan magnet sebesar 0,37. Namun keberadaan gelombang kejut malah membuat koefisien korelasi lebih baiknya saat tanpa disertai gelombang kejut sebesar 0,61 dibandingkan disertai gelombang kejut sebesar 0,35. Koefisien korelasi yang lebih baik ini menandakan bahwa parameter itulah yang lebih dapat memberikan pengaruh terhadap besarnya Fd. Medan magnet antarplanet pun menunjukkan pengaruh badai geomagnet secara minor terhadap besarnya Fd. Perbandingan kejadian Fd disertai keberadaan flare, awan magnet, dan gelombang kejut secara bersamaan memperlihatkan koefisien korelasi yang lebih baik sebesar 0,53 dibandingkan dengan seluruh kejadian Fd sebesar 0,38. Rata-rata besarnya Fd

dengan CME halo yang disertai flare sebesar 6,3 % dan tanpa flare sebesar 6,2 %, disertai awan magnet sebesar 7,2 % dan tanpa awan magnet 5,8 %, serta disertai gelombang kejut sebesar 6,1 % dan tanpa gelombang kejut 6,7 %.

Kata kunci : CME halo, flare, dan Forbush decrease

ANALISIS KORELASI PENURUNAN INTENSITAS SINAR KOSMIK

(FORBUSH DECREASE) TERKAIT DENGAN LONTARAN MASSA

KORONA (CME). FLARE, DAN PARAMETER DI MEDIUM

(5)

ABSTRACT

Cosmic rays have an important role for the earth which affect the ionization layer of the ionosphere and the satellite electronic instrument as well. In this study we investigate the decrease of the intensity of cosmic rays more than 3 % which last less than one day, and called as the Forbush decrease ( Fd ). Fd is identified influenced by Coronal Mass Ejection ( CME ). In this study we use the halo CMEs since they are most likely to reach the Earth. To see the influence of halo CMEs to Fd, we calculate the correlation coefficient between halo CME and Fd. Furthermore we also calculate the correlation coefficient of Fd with flares and with others interplanetary parameters, such as magnetic clouds, shock waves, and interplanetary magnetic field. The results show that the presence of flares will give better correlation (=0.41) than the absence of flare (=0.11). Similarly, the presence of magnetic cloud give correlation coefficien better (=0.53) than without magnetic cloud (0.37). In the contrary, the existence of shock waves make the correlation coefficient (=0.35), less than without shock waves (=0,61). The better correlation coefficient indicates that they can impact the intensity of Fd. Interplanetary magnetic field also shows the minor effect of southward interplanetary magnetic field to the intensity of Fd. Generally, the presence of such interplanetary parameters will lead the better correlation (=0.53) compared with the correlation of Fd with the halo CMEs (=0.38). The average intensity of Fd with flare accompanied halo CMEs is 6.3%, and 6,2% without flares, 7,2% and 5,8% for with and without magnetic clouds, 6,1% and 6,7% for with and without shock waves respectively.

(6)

DAFTAR ISI

PERNYATAAN ... i

ABSTRAK ... ii

KATA PENGANTAR ... iv

UCAPAN TERIMA KASIH ... v

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL ... xi

BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Masalah ... 1

1.2Rumusan Masalah ... 5

1.3Batasan Masalah ... 5

1.4Tujuan Penelitian ... 5

1.5Manfaat Penelitian ... 6

1.6Metode Penelitin ... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1Sinar Kosmik ... 7

2.2CME-Corronal Mass Ejection ... 12

2.3Flare ... 17

2.3.1 Pengaruh Flare Terhadap Bumi ... 22

2.3.2 Keterkaitan Flare dengan CME ... 23

2.4Parameter Di Medium Antarplanet ... 24

2.4.1 Awan Magnet ... 24

2.4.2 Gelombang Kejut ... 25

(7)

Yoana Nurul Asri, 2013

BAB III METODE PENELITIAN

3.1Metode Penelitian ... 29

3.2Alur Penelitian ... 30

3.3Langkah Penelitian ... 31

3.4Data yang Digunakan ... 33

3.5Pengambilan Data ... 34

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 37

4.1Keterkaitan Fd dengan CME halo ... 41

4.2Keterkaitan Fd dengan flare... 45

4.3Keterkaitan Fd dengan awan magnet dan gelombang kejut ... 50

4.4Keterkaitan Fd dengan komponen gangguan geomagnet arah selatan ... 54

BAB V KESIMPULAN - SARAN ... 56

4.1Kesimpulan ... 56

4.2Saran ... 57

DAFTAR PUSTAKA ... 58

LAMPIRAN ... 62

(8)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Stasiun Pengamatan Sinar Kosmik ... 9

Gambar 2.2. Contoh Forbush decrease dari berbagai lintang ... 10

Gambar 2.3. Contoh Forbush decrease ... 11

Gambar 2.4. Grafik hubungan antara banyaknya kejadian Fd dan bilangan sunspot yang diamati dari tahun yang sama ... 12

Gambar 2.5. Aurora ... 14

Gambar 2.6. Struktur magnetosfer bumi saat angin surya melewatinya ... 15

Gambar 2.7. Coronal Mass Ejection (CME) ... 16

Gambar 2.8. Flare matahari ... 19

Gambar 2.9. Sinar X-flare menembus lapisan D ionosfer ... 21

Gambar 2.10. Pemodelan awan magnet ... 25

Gambar 2.11. Peristiwa gelombang kejut pada 11 April 2001 ... 27

Gambar 3.1. Diagram alir proses penelitian ... 30

Gambar 3.2. Data sinar kosmik yang telah diunduh... 34

Gambar 3.3. Data kejadian flare yang telah diunduh ... 35

Gambar 3.4. Data Bz ... 36

Gambar 4.1. Hasil grafik merajah intensitas penurunan Fd dengan waktu kejadian pada Januari 2007 ... 40

(9)

Yoana Nurul Asri, 2013

Gambar 4.3. Hasil grafik merajah intensitas penurunan Fd dengan waktu

kejadian pada Maret 2002 ... 44

kejadian pada Agustus 2002 ... 44

Gambar 4.5. Hasil grafik merajah intensitas Fd dengan waktu kejadian pada

November 1999 ... 47

kejadian pada Desember 2001 ... 47

Gambar 4.7. Banyaknya kejadian flare yang berasosiasi dengan CME

halo... 48

Gambar 4.8. Banyaknya kejadian flare dan kelas flare ... 49

Gambar 4.9. Rata-rata besarnya Fd dibandingkan dengan keberadaan gelombang

(10)

Yoana Nurul Asri, 2013

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Klasifikasi flare berdasarkan luas area saat kecerlangan

maksimum ... 22

Tabel 2.2. Klasifikasi nilai komponen Bz ... 28

Tabel 3.1. Kategori koefisien korelasi Menurut Goilford ... 33

Tabel 4.1. Data Fd yang berasosiasi dengan CME halo,flare, gelombang kejut,

serta awan magnet ... 38

Tabel 4.2. Perbandingan koefisien korelasi seluruh kejadian dan irisan seluruh

kejadian ... 42

Tabel 4.3. Perbandingan koefisien korelasi kejadian disertai flare dan tanpa

disertai flare ... 45

Tabel 4.4. Perbandingan koefisien korelasi kejadian disertai awan magnet dan

tanpa awan magnet ... 52

Tabel 4.5. Perbandingan koefisien korelasi kejadian disertai gelombang kejut

dan tanpa gelombang kejut ... 53

(11)

Yoana Nurul Asri, 2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bumi setiap saat selalu dihujani oleh atom-atom yang terionisasi dan partikel

subatomik lainnya yang disebut sinar kosmik. Sinar kosmik ini terdiri dari partikel

yang berenergi tinggi dan dibagi menjadi dua komponen yaitu partikel yang

berasal dari luar heliosfer dan yang berasal dari matahari. Energi yang dibawanya berkisar antara 100 MeV sampai 10 GeV (Crosby, 2007 dalam Yatini, 2010).

Peran yang sangat signifikan dari atmosfer bumi dan medan magnetnya dapat

mengurangi sinar kosmik yang menuju bumi. Partikel-partikel sinar kosmik

apabila masuk ke atmosfer bumi, akan bertumbukan dengan partikel-partikel

atmosfer bumi (biasanya nitrogen dan oksigen).

Sinar kosmik memiliki peranan yang penting bagi bumi diantaranya

mengakibatkan ionisasi dilapisan ionosfer, karena pada saat proton dari sinar

kosmik berinteraksi dengan atmosfer atas. Laju banyak partikel yang dihasilkan

sebagian mencapai atmosfer bawah yang dapat mempengaruhi produksi aerosol

dan inti kondensasi awan sehingga mempengaruhi sifat awan dan variabilitas

iklim bumi. Selain itu sinar kosmik berbahaya terhadap instrumen elektronik pada

satelit, karena partikel yang dipancarkan dapat membuat komponen elektronik

yang ada tidak berfungsi. Seperti pada kejadian pada tahun 1998, satelit Galaxy 4

milik Amerika Serikat pada ketinggian sekitar 36.000 km mengalami kerusakan

pada sistem kontrol satelit yang mempengaruhi sistem komunikasi satelit tersebut

terhadap bumi. Kejadian ini menyebabkan terganggunya layanan komunikasi

pada 45 juta pelanggannya. Pada tahun 2003 pun, satelit Midori 2 pada ketinggian

sekitar 800 km milik Jepang mengalami kerusakan pada sistem tenaga yang

menyebabkan satelit ini kehilangan kontak dengan stasiun bumi. Badan

Eksplorasi Ruang Angkasa Jepang (JAXA) menyatakan kemungkinan kerusakan

(12)

2

Yoana Nurul Asri, 2013

Kerusakan pada satelit yang sering disebut anomali satelit, akibat semburan

partikel bermuatan tinggi ini bergantung pada beberapa hal di antaranya posisi

satelit di antariksa dan tingkat aktivitas matahari. Meningkatnya jumlah dan

intensitas flare menjelang puncak aktivitas matahari mengakibatkan peningkatan

radiasi khususnya sinar-X dan extreme ultra-violet (EUV) di atmosfer. Satelit

akan mengalami peningkatan kerapatan atmosfer sehingga geraknya melambat

dan lebih cepat jatuh ke bumi. Variasi kerapatan atmosfer yang meningkat seiring

meningkatnya aktivitas matahari juga mempengaruhi akurasi pengukuran orbit.

Akibatnya, resiko tubrukan antar benda buatan semakin besar. Jumlah dan

intensitas CME (coronal mass ejection) pun meningkat menjelang puncak

aktivitas matahari. Ini setidaknya menimbulkan dua konsekuensi. Pertama,

meningkatnya jumlah solar proton event (SPE) yang seringkali mengakibatkan

anomali satelit melalui mekanisme single-event upset (SEU). Kedua,

meningkatnya jumlah dan intensitas badai geomagnet yang berpengaruh pada

populasi partikel energetik di sekitar bumi. Ini ditentukan juga oleh struktur

medan magnet antarplanet yang berperan sebagai pembuka bagi kemungkinan

masuknya sejumlah besar partikel energetik ke magnetosfer (Ahmad, 2013).

Jumlah sinar kosmik yang masuk ke atmosfer bumi berbanding terbalik

dengan aktivitas matahari karena pada saat fase maksimum, angin surya akan

semakin kuat mempengaruhi medan magnet bumi akibatnya medan magnet bumi

akan bereaksi dinamis dan berperan sebagai pelindung bumi dari partikel

bemuatan. Medan magnet bumi akan mengurangi jumlah sinar kosmik yang

masuk ke bumi karena partikel bermuatan mengikuti garis medan magnet bumi.

Oleh sebab itu daerah di equator menerima besarnya sinar kosmik yang lebih

rendah jika dibandingkan dengan di daerah kutub (Yatini, 2010).

Dalam perambatannya sinar kosmik seringkali disertai penurunan intensitas

yang bervariasi. Belov (2008) menyatakan bahwa penurunan yang besar dapat

ditandai dengan besarnya penurunan lebih dari 3 % dan dikenal sebagai

penurunan Forbush (Fd-Forbushdecrease). Batas nilai penurunan sebesar 3 % ini

(13)

3

Yoana Nurul Asri, 2013

indeks Kp maksimum ≥ 7. Indeks Kp merupakan perhitungan rata-rata indeks K

dari pengamatan geomagnet yang pertama kali diperkenalkan oleh Bartels tahun

1949, sedangkan indeks K sendiri adalah gangguan komponen horizontal dari

medan magnet bumi dalam rentang 0-9, dari komponen 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.

Penurunan Forbush ini dapat diakibatkan oleh beberapa fenomena salah

satunya karena lontaran massa korona (CME- Coronal Mass Ejection). Dalam

penelitian yang dilakukan oleh Gupta (2011), diperoleh pula koefisien korelasi

antara kecepatan CME baik itu halo ataupun parsial dengan besarnya Fd sebesar

0,25 dan ini tergolong koefisien korelasi yang normal karena banyak hal yang

begitu kompleks yang mempengaruhi keduanya., hal ini mengindikasi bahwa ada

kemungkinan CME memiliki pengaruh terhadap Fd. Lalu dari penelitian yang

dilakukan Gopalswamy (2008) diperoleh bahwa CME yang berasosiasi dengan

sinar X-flare akan meningkat terhadap puncak fluksnya, total fluks, dan durasinya.

Flare terbesar cenderung berasosiasi dengan CME dan dapat dikatakan bahwa

CME akan lebih kuat jika disertai oleh flare.

Dari kedua penelitian ini diperoleh bahwa CME berkaitan dengan Fd dan

CME akan lebih kuat jika disertai flare. Namun untuk CME masih bersifat umum

karena CME sendiri terbagi menjadi dua katagori besar yaitu CMEhalo dan CME

parsial. CME halo merupakan lontaran massa korona yang tersebar merata

sehingga mempunyai kemungkinan cukup besar untuk sampai ke bumi dan dapat

mengakibatkan turunnya besarnya sinar kosmik yang teramati di bumi. Lontaran

massa korona yang menyebabkan gangguan terhadap angin surya dan berakibat

pada peningkatan aktivitas medan magnet bumi melalui kopling angin

(14)

4

Yoana Nurul Asri, 2013

Lontaran massa korona merupakan peristiwa terlontarnya plasma dalam

jumlah besar dan membawa medan magnet dari matahari yang seringkali

berasosiasi dengan flare. Materi ini menuju medium antarplanet dan bila

mengarah ke bumi akan mencapai waktu 1- 5 hari. CME ini dianggap sebagai

salah satu penyebab terjadinya gangguan diruang antarplanet yang akan memicu

terjadinya badai geomagnet (Thompson, 1989; Webb et al. 2000 dalam

Kesumanigrum 2010). Akan tetapi tidak semua CME dapat menyebabkan

terjadinya badai geomagnet (Cane et al. 2000 dalam Kesumaningrum, 2010).

Parameter di medium antarplanet seperti awan magnet, gelombang kejut, dan

gangguan geomagnet arah selatan pun berpengaruh pada penurunan sinar kosmik.

Dalam penelitian yang dilakukan oleh Verma (2009) bahwa awan magnet dan

gelombang kejut berpengaruh pada besarnya Fd.

Berdasarkan latar belakang tersebut maka penulis tertarik untuk mengamati

bagaimanakah keterkaitan antara Forbush decrease (Fd) yang diakibatkan oleh

CME halo dan flare serta mengetahui seberapa besar pengaruh masing-masing

parameter antarplanet yang mempengaruhi perambatan CME halo terhadap

besarnya Fd seperti awan magnet, gelombang kejut, dan besarnya gangguan

geomagnet arah selatan.

Dari beberapa hubungan tersebut maka penulis mengamati pola kejadian

penurunan sinar kosmik yang dikenal sebagai Fd-Forbush decrease dengan

menentukan seberapa besar pengaruh setiap parameter antarplanet terhadap

(15)

5

Yoana Nurul Asri, 2013

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah di paparkan, maka permasalahan yang

akan dikaji pada penelitian ini adalah menentukan seberapa besar pengaruh

keberadaan CME, flare, dan parameter di medium antarplanet lainnya terhadap

penurunan intensitas sinar kosmik (Forbush decrease) yang ditunjukkan dengan

besarnya koefisien korelasi.

1.3 Batasan Masalah

Yang menjadi batasan masalah dalam penelitian ini yaitu:

1. Forbush decrease yang ditinjau yaitu yang memiliki keterkaitan dengan

CME halo dilihat dari waktu awal kejadian Forbush decrease dan

memiliki kemungkinan bahwa berlangsungnya itu akibat pengaruh CME

halo yang memiliki sudut 360o sehingga memiliki pengaruh paling besar

untuk sampai ke bumi.

2. Parameter di medium antarplanet lainnya yang digunakan ialah awan

magnet, gelombang kejut, serta gangguan geomagnet arah selatan yang

ditinjau yaitu yang mempunyai keterkaitan dengan kejadian Forbush

decrease dilihat dari waktunya yang relatif berdampingan sehingga dapat

diketahui pengaruh ketiganya dalam menentukan besarnya Forbush

decrease.

3. Keterkaitan antara Forbush decrease, CME halo, flare, dan parameter di

medium antarplanet lainnya dinyatakan dalam koefisien korelasi.

1.4 Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh CME, flare, dan

parameter di medium antarplanet lainnya terhadap penurunan intensitas sinar

kosmik (Forbush decrease) yang ditunjukkan dengan besarnya koefisien

(16)

6

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari dilakukannya penelitian ini ialah dapat dijadikan sebagai

referensi bagi lembaga tertentu, misal LAPAN untuk dapat mengembangkan

sebuah sistem informasi dengan tujuan mengidentifikasi dan menganalisis

kejadian anomali satelit serta distribusi partikel bermuatan tinggi (sinar kosmik).

1.6Metode Penelitian

(17)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metode yang digunakan

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah deskriptif analitik. Data

sinar kosmik merupakan data sekunder dari Stasiun Calgary periode tahun 1996

sampai 2008 yang berada di Canada dengan menggunakan data pengamatan perjam kemudian tiap datum dirajah berdasarkan besarnya sinar kosmik dan waktu terjadinya. Pola penurunan sebesar ≥ 3% dikumpulkan karena termasuk

Forbush decrease.

Setelah ditentukan waktu maksimum penurunannya kemudian menentukan

kejadian Fd yang berlangsung karena pengaruh CME halo yang diperoleh dari

data lontaran massa korona-CME dengan meninjau kecepatan linearnya serta jarak

bumi-matahari yang bersesuaian dengan waktu maksimum Fd.

Selanjutnya dengan menggunakan waktu kejadian CME halo dapat

ditentukan berasosiasinya dengan kelas flare melalui data flare, yaitu dengan

melihat waktu terjadinya CME halo yang bersesuaian dengan rentang waktu

terjadinya flare. Analisis dilanjutkan dengan mengetahui seberapa besar Forbush

decrease akan selalu berkaitan erat dengan CME halo serta akan diketahuinya

kaitan antara CME halo dengan flare dengan melihat koefisien korelasinya.

Parameter antarplanet yang ditinjau pun berdasarkan waktu maksimum Fd.

Koefisien korelasi yang akan diperoleh nanti akan menggambarkan seberapa besar

keterkaitan antara Fd, CME halo, keberadaan flare serta pengaruh parameter

antarplanet seperti awan magnet, gelombang kejut, serta gangguan geomagnet

(18)

30

Yoana Nurul Asri, 2013

3.2 Alur penelitian

Gambar 3.1. Diagram alir proses penelitian Mengidentifikasi CME

halo yang berasosiasi dengan flare

Mengidentifikasi data

CME halo yang berasosiasi dengan Fd

Membuat klasifikasi Fd

yang bersesuaian dengan awan magnet, gelombang

kejut dan gangguan geomagnet arah selatan Melakukan seleksi data sinar

kosmik yang mengalami penurunan mulai ≥ 3%

(Forbush decrease) Mengumpulkan data sinar kosmik tahun

1996-2008

Kesimpulan Analisis Koefisien korelasi antara

kecepatan linear CMEhalo

dengan Fd, flare, awan magnet,gelombang kejut,

dan komponen Bz

Membuat studi kasus

(19)

31

Yoana Nurul Asri, 2013

3.3 Langkah-langkah penelitian

Dalam kegiatan penelitian ini, penulis melakukan beberapa tahapan sebelum

dapat mendeskripsikan pengaruh CME halo terhadap besarnya sinar kosmik dan

hubungannya dengan kelas flare.

1. Data sinar kosmik yang diambil dari stasiun Calgary yang dapat diunduh

dari ftp://ftp.pjl.ucalgary.ca/calgary_neutron_monitor/ kemudian diolah

dan diseleksi mana saja pola penurunan yang melebihi 3 %, jika ada maka

dikatagorikan sebagai Fd dan ditandai kapan waktu maksimumnya.

2. Dari waktu maksimum Fd dapat diperkirakan apakah bersesuaian dengan

CME halo atau tidak. Data yang bersesuaian ditandai dengan data CME

yang terjadi 1-5 hari sebelum kejadian Fd berdasarkan kecepatan CME

untuk sampai di bumi yaitu dengan menggunakan persamaan , tapi

sebelumnya disesuaikan dengan kandidat CME dengan kecepatan rata-rata

angin surya sebesar 350 km/s. Kecepatan CME bisa digunakan untuk

memperkirakan sampainya CME ke bumi dimana adalah waktu tiba

CME ke bumi dalam satuan sekon, adalah jarak rata-rata matahari-bumi

dalam satuan km, dan adalah kecepatan linear CME dalam satuan km/s.

3. Data CME yang bersesuaian dengan Fd ditandai dengan hasil perhitungan

t sebagai waktu tiba CME yang rentang waktunya tidak jauh berbeda

dengan terjadinya Fd. Hal pertama yang dilakukan adalah mencari

kandidat CME halo yang memungkinkan dalam selang waktu antara 1

sampai 5 hari sebelum terjadinya Fd. Rentang waktu tersebut merupakan

perbedaan waktu antara mulainya CMEhalo sampai waktu maksimum Fd.

Batas waktu 5 hari diambil dengan pertimbangan bahwa kecepatan angin

surya dalam kondisi normal adalah sekitar 350 km/detik, sehingga apabila

dengan kecepatan ini maka dapat mencapai bumi dalam waktu kira-kira 5

hari. Sedangkan batas bawah 1 hari diambil dari kecepatan CME yang

(20)

32

Yoana Nurul Asri, 2013

mencapai bumi kurang dari 1 hari. Lalu dari data yang ada dibuatlah

koefisien korelasi antara kecepatan CME dan besarnya Fd.

4. Data CME dibatasi pada CME halo dengan sudut radial 360o. Diambil

CME halo karena memiliki kemungkinan terbesar untuk sampai ke Bumi.

5. Berdasarkan waktu terjadinya CME, maka dapat ditentukan kelas flare

yang bersesuaian. Data flare dilengkapi dengan waktu tiba, puncak dan

berakhirnya flare.

6. Dari rentang waktu kejadian awal sampai berakhirnya flare dapat

ditentukan CME yang bersesuaian dengan flare atau tidak. Jika waktu

terjadinya CME berada pada rentang kejadian flare tersebut maka CME itu

bersesuaian dengan flare, namun jika data kejadian CME diluar rentang

waktu terjadinya flare maka dapat dikatakan CME tersebut tidak

berasosiasi dengan flare.

7. Menentukan keterkaitan serta pengaruh besarnya besarnya Fd terhadap

keberadaan gelombang kejut dan awan magnet.

8. Membuat koefisien korelasi antara besarnya besarnya Fd dengan

komponen Bz.

9. Langkah terakhir ialah membuatnya menjadi tampilan grafik sehingga

dapat disimpulkan pengaruh Fd dalam kaitannya dengan CMEhalo, flare,

dan parameter di medium antarplanet lainnya. Untuk mencari koefisien

korelasi antara besarnya penurunan besarnya sinar kosmik dengan

kecepatan CME halo maka kedua variabel ini saling dihubungkan untuk

dicari harga koefisien korelasinya dalam bentuk grafik. Koefisien korelasi

merupakan angka yang menunjukkan tinggi atau rendahnya hubungan

antara dua variabel atau lebih (Susetyo,2010) dengan melihat bagaiamana

keeratan hubungan antar variabel. Adapun klasifikasi koefisien korelasi

(21)

33

Yoana Nurul Asri, 2013

Tabel 3.1. Kategori Koefisien Korelasi Menurut Goilford (1965) dalam

Asrifah (2012)

Koefisien korelasi Kategori

0,00 – 0,20 Tidak ada korelasi

0,21 – 0,40 Rendah atau kurang

0,41 – 0,70 Cukup

0,71 – 0,90 Tinggi

0,91 - 1,00 Sangat tinggi atau sempurna

3.4 Data yang digunakan

1. Data sinar kosmik merupakan data sekunder dari Stasiun Calgary

(ftp://ftp.pjl.ucalgary.ca/calgary_neutron_monitor/) yang berada di Canada

N 51o 06’,W 114o 06’,1128 m dengan menggunakan data pengamatan

perjam yang telah dikoreksi berdasarkan koreksi tekanan di sekitar stasiun

pengamatan. Kemudian masing-masing diseleksi berdasarkan pola penurunannya dengan penurunan sebesar ≥ 3%.

2. Data CME halo yang diperoleh dari data lontaran massa korona-CME

(http://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list) dengan meninjau kecepatan

linearnya serta jarak rata-rata bumi-matahari yang bersesuaian dengan

waktu maksimum Fd.

3. Lalu data flare dari

ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/space-weather/solar-data/solar-features/solar-flares// yang bersesuaian dengan waktu kejadian

CME. Penentuan suatu kejadian CME halo bersesuaian dengan flare atau

tidak, dapat dilihat dari waktu kejadian CME halo yang berada pada

rentang terjadinya flare baik itu mulai terjadinya flare, saat puncak

terjadinya flare, ataupun sesaat sebelum kejadian flare berakhir.

4. Data gelombang kejut diambil dari http://umtof.umd.edu/pm/figs.html

dengan meninjau waktu tiba gelombang kejut yang bersesuaian dengan

(22)

34

Yoana Nurul Asri, 2013

5. Data awan magnet diambil dari

http://wind.gsfc.nasa.gov/mfi_swe_plot.php dengan melihat rentang waktu

tiba sampai waktu berakhirnya awan magnet yang bersesuaian dengan

waktu maksimum Fd.

6. Data komponen Bzyang diambil berupa nilai Bz terkecil yang terjadi pada

hari tersebut dari

http://www.srl.caltech.edu/ACE/ASC/level2/lvl2DATA_MAG.html

3.5Pengambilan Data

1. Data sinar kosmik diunduh dari

ftp://ftp.pjl.ucalgary.ca/calgary_neutron_monitor/. Kemudian dipilih data

perjam yang telah dikoreksi. Baris pertama menunjukkan waktu terjadinya

Fd dimulai dari tahun, bulan, serta tanggal dalam DOY (Day of Year) dan

baris kedua menunjukkan besarnya Fd dalam satuan persen.

Gambar 3.2 Data sinar kosmik yang telah di unduh

Langkah selanjutnya data diubah ke dalam bentuk Microsoft Excel untuk

dibuat grafik agar dapat menentukan besarnya Fd dan waktu awal kejadian.

Untuk mengetahui besarnya Fd grafik yang dibuat ditentukan titik

maksimum sesaat sebelum penurunan dan titik minimum sebelum

(23)

35

Yoana Nurul Asri, 2013

2. Data CME diunduh dari http://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list. Data yang

dipakai berawal dari penentuan waktu tiba CME halo (luas sudut 360o)

yang bersesuaian dengan waktu terjadinya Fd. Selain itu ditinjau pula

kecepatan CMEhalo saat itu untuk dapat mengetahui hubungan kecepatan

CMEhalo dengan besarnya Fd.

3. Data flare diunduh dari

http://www.ngdc.noaa.gov/stp/solar/solarflares.html. Selanjutnya tinggal

dipilih data tahun berapa saja yang akan digunakan.

Data yang digunakan adalah waktu terjadinya flare (kolom satu), waktu

awal berupa jam dalam satuan UT (kolom dua), waktu berakhirnya flare

(kolom tiga), waktu puncak flare (kolom empat), dan kelas flare (kolom

enam).

4. Data gelombang kejut yang diunduh dari

http://umtof.umd.edu/pm/figs.html. Data yang digunakan hanya waktu

terjadinya gelombang kejut yang bersesuaian dengan waktu awal kejadian

Fd.

5. Data awan magnet. Data yang digunakan berupa waktu terjadinya yang bersesuaian dengan waktu maksmum terjadinya Fd.

(24)

36

Yoana Nurul Asri, 2013

6. Gangguan geomagnet yang ditunjukkan oleh komponen Bz seperti pada

gambar dibawah ini.

Gambar 3.4 Data Bz

Dari beberapa nilai komponen Bz ini maka diambilah nilai yang paling kecil,

lalu nilai ini di buatlah koefisien korelasinya dengan besarnya kecepatan CME

(25)

Yoana Nurul Asri, 2013

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

1. Dalam beberapa peristiwa terlihat bahwa pengaruh CME halo terhadap

besarnya Fd tidak mempunyai pola yang sama. Ini dikarenakan pengaruh

beberapa fenomena lain di ruang antarplanet selama penjalaran CME ke

bumi seperti gelombang kejut dan awan magnet. Koefisien korelasi yang

diperoleh antara besarnya Fd seluruh kejadian dan kecepatan CME halo

ialah 0,38 dan saat irisan kejadian yang disertai flare, awan magnet, dan

gelombang kejut sebesar 0,53 nilai ini jauh lebih besar dikarenakan

pengaruh dari keterlibatan awan magnet, gelombang kejut, dan gangguan

geomagnet arah selatan sebagai parameter yang mempengaruhi penjalaran

CME ke bumi.

2. Dengan membandingkan kontribusi keberadaan flare dan tanpa disertai

flare maka koefisien korelasi terbaik saat disertai flare. Kejadian saat

berasosiasi CME halo disertai flare memiliki koefisien korelasi sebesar

0,41 dengan rata-rata besarnya Fd 6,3 % sebanyak 22 kejadian lalu 6

kejadian lainnya tidak disertai flare dengan koefisien korelasi sebesar 0,11

dengan rata-rata besarnya Fd 6,2 %. Hasil ini menandakan bahwa

pengaruh keberadaan flare terhadap CME akan membuatnya lebih kuat

dan membuat Fd semakin besar.

3. Keberadaan parameter antarplanet juga mempengaruhi penjalaran CME

halo yang nantinya mempengaruhi besarnya Fd. Parameter itu diantaranya

awan magnet, gelombang kejut, dan besarnya ganguan geomagnet arah

selatan.

a. Kontribusi keberadaan awan magnet terhadap besarnya Fd

mendapatkan korelasi terbaik saat Fd yang disertai awan magnet,

dengan koefisien korelasi sebesar 0,53 dengan rata-rata besarnya Fd

sebesar 7,2 % sebanyak 6 kejadian sedangkan saat tanpa awan magnet

(26)

57

Yoana Nurul Asri, 2013

5,8 % sebanyak 22 kejadian. Hasil ini pun menandakan bahwa

keberadaan awan magnet memiliki pengaruh terhadap CME untuk

membuat Fd semakin besar.

b. Sebanyak 20 kejadian Fd disertai gelombang kejut dan 8 kejadian

tidak disertai gelombang kejut. Rata-rata besarnya Fd dengan CME

halo yang disertai gelombang kejut sebesar 6,1 % dengan koefisien

korelasi sebesar 0,35 dan yang tanpa gelombang kejut sebesar 6,7 %

dengan koefisien korelasi sebesar 0,61. Bertolakbelakang dengan teori

yang ada bahwa keberadaan gelombang kejut seharusnya memiliki

korelasi terbaiknya saat disertai gelombang kejut, justru dalam

penelitian ini diperoleh bahwa korelasi terbaik saat tanpa disertai

gelombang kejut. Ini menandakan bahwa data yang dianalisis harus

diperbanyak dengan mempertimbangkan kedua tipe gelombang kejut.,

sehingga besarnya Fd karena pengaruh keberadaan gelombang kejut

dapat di ketahui lebih jelas.

c. Koefisien korelasi antara besarnya penurunan sinar kosmik dengan

gangguan geomagnet arah selatan yang ditunjukkan oleh komponen

Bz negatif sebesar -0,20 yang menandakan adanya pengaruh badai

geomagnet minor terhadap penurunan sinar kosmik.

5.2 Saran

Atas dasar kesimpulan yang telah diperoleh maka penulis mengajukan saran

bagi yang tertarik untuk melakukan penelitian selanjutnya yaitu dalam

mengidentifikasi terkait Forbush decrease, data yang digunakan untuk melihat

seberapa besar kontribusi gelombang kejut terhadap besarnya Fd sebaiknya

melibatkan kedua tipe gelombang kejut. Sehingga besarnya Fd karena

(27)

Yoana Nurul Asri, 2013

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad (2013). Anomali Satelit dan Lingkungan Antariksa. (Online). Tersedia:

http://www.alpensteel.com/article/55-114-artikel-non-energi/1775--satelit-yang-mengorbit-bisa-terkena-semburan-partikel-antariksa. [5Oktober 2013]

Ananth dan Venkatesan.(1991). Effect of interplanetary shocks and magnetic

clouds on onset of cosmic-ray decrease. Solar Physics 143:373-383,1993.

Asrifah, Evih. (2012). Karakteristik Awan Magnet Yang Mengakibatkan Badai

Geomagnet Kuat. Skripsi Sarjana pada FPMIPA UPI Bandung: tidak

diterbitkan.

Badruddin dan Singh.(2006). Study of Short Term-Modulation of Galactic Cosmic

Rays: A New Approch. ILWS Workshop GOA, February 19-24.

Belov. (2008). Forbush Effect and Their Connection With Solar, Interplanetary

and Geomagnetic Phenomena. Proceedings IAU Symposium. (257)

Dremukhina. (2011). The Solar Wind Bz Event and Their Effect On The

Geomagnetic Activity. Proc XXXIII Annual Seminar, Apatity. 55-58.

Gopalswamy, Nat dan Yasiro, Seiji. (2008). Statical Relationship Bettween Solar

Flare and Coronal Mass Ejections. Proceeding IAU Symposium. (257).

Gupta N., Tiwari D.P, Shrivastava P.K., Gupta R.S., Singh R.P., dan Jain P.P

(2011). Average Characteristics of Forbush decreases of Galactic Cosmic

(28)

59

Yoana Nurul Asri, 2013

Howard, R. A., D. J. Michels, N. R. Sheeley, Jr., dan M. J. Koomen. (1982).

The observation of a coronal transient directed at earth, Astrophysical Journal 263, L 101.

Kane. (2012). Cosmic Ray Forbush Decrease After the Giant Solar Flare of 15

February 2011. Indian Journal of Radio & Space Physics, 41.

Kane. (2010). Severe geomagnetic storm and Forbush Decrese : interplanetary

relation reexamined. Ann.Geophys.,28, 479–489.

Krivsky dan Topolova R. (1987). Parameter of Forbush Decrease and Their

Parent Flares in The Solar Cycle. (29), 1.

Mishra, R.K., Agarwal R., Tiwari S. (2011). Depression In Cosmic Ray Intensity

Influenced by Interplanetary Disturbance. 32nd International Cosmic Rays

Conference, Beijing.

Prayitno, Abadi. (2009). Kajian Awal Absorpsi dengan Menggunakan Data Fmin

(Frekuensi Minimum) di Tanjungsari. Berita Dirgantara, (10), 3, 86-91.

Provornikova, Opher, Izmodenov V., dan Toth G. (2012). Do Corotating

Interaction Region Associated shocks Survive When They Propagate Into

The Heliosheath?.The Astophysical Journey Letter 756, L37.

Proyek Lembaga Penerbangan Dan Antariksa Nasional (2010). Modul Diseminasi

Interaksi Matahari-Bumi Untuk Kalangan Guru Sekolah Menengah Atas.

Bandung.

Rachman Abdul dan Ahmad Nizam (2009). Pembangunan Sistem Informasi Anomali

Satelit. (2009) Jurnal Sains Dirgantara, (6), 2.

Susetyo, Budi. (2010). Statistika Untuk Analisis Data Penelitian. Bandung. PT.

(29)

60

Yoana Nurul Asri, 2013

Verma P., Tiwari, Kumar, Nigam, Sharma, dan Khare. (2009). Halo Coronal

mass Ejections: The Cause of Large Forbush decreases and Geomagnetic

Storms. Proceeding of the 31st ICRC, LODZ 2009.

Yatini, C.Y. (2008). Karaktaristik Lontaran Massa Korona (CME) yang

Menyebabkan Badai Geomagnet. Jurnal Sains Dirgantara. (6), 47.

Yatini, C.Y. (2010). Analisis Penurunan Intensitas Sinar Kosmik. Jurnal Sains

Dirgantara. (6), 1.

Yatini, C.Y. (2010). Keterkaitan Awan Magnet Dengan Intensitas Sinar Kosmik

Pada Saat Aktivitas Matahari Maksimum Pada Siklus ke-23, Jurnal Sains

(30)

61

Yoana Nurul Asri, 2013

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu ftp://ftp.pjl.ucalgary.ca/calgary_neutron_monitor/

http://umtof.umd.edu/pm/figs.html

http://www.ngdc.noaa.gov/stp/solar/cosmic.html

http://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list

http://www.ngdc.noaa.gov/stp/solar/solarflares.html

http://umtof.umd.edu/pm/figs.html

http://wind.gsfc.nasa.gov/mfi_swe_plot.php

http://apod.nasa.gov/apod/ap071009.html

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Structure_of_the_magnetosphere_mod.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/Coronal_mass_ejection