ANAL1SIS EMPIRIK KEJADIAN FLARE TIRKAIT
DENGAN PERUBAHAN FIS1K SUNSPOT
Tiar Dani, Suprijatno J, dan Gunawan A.
Peneliti Pusat Pemanfaatan Sains Antariksa, LAPAN
ABSTRACT
Sunspot class a n d magnetic field complexity of the s u n s p o t group, determine the productivity of the flare production. Sunspot group class that m o s t productive for flare appearance is FKC, and for magnetic complexity class is BGD. At the moment of maximum s u n s p o t group area, magnetic complexity B are the most appearance. Magnetic complexity B, BG, and BGD are productive for flare occurrence.
ABSTRAK
Kelas grup sunspot dan kompleksitas m e d a n magnetiknya sangat m e n e n t u k a n produktivitas pembentukan flare. Kelas grup sunspot yang paling produktif menghasilkan
flare adalah kelas FKC, s e d a n g k a n kelas kompleksitas m e d a n magnetik yang paling
produktif menghasilkan flare adalah BGD. Pada saat grup sunspot mencapai fuas maksimum, kelas kompleksitas m e d a n magnetik yang paling b a n y a k m u n c u l adalah kelas B, dan kompleksitas m e d a n magnetik yang paling b a n y a k menghasilkan flare adalah kelas B, BG, d a n BGD.
Kata kunci : Klasifikasi grup sunspot, Kompleksitas magnetik, Flare 1 PENDAHULUAN
Selama fase p e r t u m b u h a n sunspot a n t a r a 3 s a m p a i 10 hari, fluks magnetic akan terus b e r t a m b a h . Spot p a d a awal pembentukannya a k a n mempunyai bentuk p a s a n g a n (bipolar grup), masing-masing disebut sebagai preceeding spot dan following spot. Preceeding spot berada di sebelah barat m a t a h a r i dan following
spot berada di sebelah timur matahari.
Selanjutnya p a d a saat p e r t u m b u h a n grup, m u n c u l spot-spot di a n t a r a
preceeding dan following, dan a k a n
membentuk g r u p sunspot menjadi lebih kompleks.
Peristiwa flare m a t a h a r i terjadi di atas dan di lingkungan grup sunspot, sehingga sunspot dipakai u n t u k mem-perkirakan terjadinya peristiwa flare. Banyaknya flare yang terjadi pada u m u m -nya ditentukan oleh j u m l a h , u k u r a n dan
sampai m e n c a p a i k e a d a a n m a k s i m u m dan k e m u d i a n lenyap dari p e r m u k a a n matahari, grup sunspot bisa menjalani beberapa t a h a p a n kelas grup, yaitu kelas A, B, C, D, E, F, G, H, dan J yang dikenal sebagai klasifikasi grup sunspot Zurich. Oleh Mcintosh, klasifikasi Zurich diubah menjadi kelas A. B, C, D, E, F, dan H, Kemudian klasifikasi grup sunspot Zurich tersebut dikembangkan/diperbaiki oleh Mcintosh dengan m e n a m b a h k a n d u a p a r a m e t e r baru berkaitan dengan p e n u m b r a dan distribusi/populasi spot di dalam grup.
Flare m a t a h a r i y a n g terjadi di
lingkungan grup sunspot, berdasarkan p e n g a m a t a n soft x-ray {1- 8 A), terdiri atas b e b e r a p a kelas yaitu : A, B, C, M, dan X, yang masing-masing dengan intensitas < 10?, 1(H - 1 06, 10-6 - 10-5,
10-5 - 1 0 " , dan > 1 0 " Watt/ntf. Pada p e m b a h a s a n selanjutnya yang ditinjau
akan direlasikan dengan kelas grup
sunspot Mcintosh, dengan data
pengamatan m e n c a k u p periode siklus aktivitas matahari yang ke 2 3 , yaitu dari tahun 1996 sampai dengan t a h u n 2006. 2 KLASIFIKASI GRUP SUNSPOT Mc
INTOSH
Klasifikasi grup sunspot Mcintosh merupakan p e r u b a h a n d a n penyem-purnaan dari klasifikasi grup sunspot Zurich. Pada klasifikasi grup Mcintosh dilaksanakan dengan penulisan tiga huruf. Huruf p e r t a m a m e n u n j u k k a n modifikasi klasifikasi Zurich, huruf kedua m e n u n j u k k a n b e n t u k p e n u m b r a pada spot yang terbesar di dalam grup, dan huruf ketiga menunjukkan distribusi
spot yang m e m b e n t u k grup.
Klasifikasi Zurich yang terdiri dari sembilan kelas, A, B, C, D, E, F, G, H, dan J oleh Mcintosh dimodifikasi menjadi tujuh kelas, yaitu A, B, C, D, E, F, dan H dengan menghilangkan kelas G dan J. (Mcintosh, 1990).
Kelas A : Spot tunggal a t a u g r u p t a n p a p e n u m b r a d a n tidak bersifat bipolar.
Kelas B : Spot grup bipolar t a n p a pe-n u m b r a .
Kelas C ; Grup bipolar dimana spot u t a m a memiliki p e n u m b r a .
Kelas D : Grup bipolar dengan spot u t a m a b e r p e n u m b r a . Satu atau d u a dari spot u t a m a memiliki struk-tur yang simpel. Panjang grup biasanya k u r a n g dari 10° heliografis.
Kelas E : Grup bipolar yang sangat besar dimana spot u t a m a dikelilingi oleh p e n u m b r a dan memiliki s t r u k t u r yang kompleks. Spot kecil sangat banyak. Panjang grup biasanya 10° heliografis atau lebih.
Kelas F : Grup sunspot bipolar kompleks yang sangat b e s a r d e n g a n
u k u r a n paling sedikit 15° heliografis.
Kelas G : Grup bipolar yang sangat besar t a n p a s u n s p o t kecil, m e m u t a r paling sedikit 15° heliografis. Kelas H : Spot unipolar dikelilingi oleh
p e n u m b r a dengan diameter k u r a n g dari 2,5° heliografis. Kelas J : Spot unipolar dikelilingi oleh
p e n u m b r a d e n g a n diameter k u r a n g dari 2,5° heliografis. Bentuk p e n u m b r a dari spot ter-besar di dalam grup Mc. Intosh dinyatakan dengan huruf x, r, s, a, h, dan k. (Mcintosh, 1990)
Kelas x : Tidak ada p e n u m b r a Kelas r : P e n u m b r a tidak s e m p u r n a
Kelas s : P e n u m b r a simetris hampir lingkaran, diameter <2.5°
Kelas a : P e n u m b r a tidak simetris atau kompleks. Diameter sepanjang meridian m a t a h a r i < 2.5°
Kelas h : P e n u m b r a n y a simetris dan besar, diameter > 2.5°
Kelas k : P e n u m b r a n y a b e s a r tapi tidak simetris, diameter > 2.5°
Distribusi sunspot dalam grup
sunspot Mc. Intosh dinyatakan dengan
huruf x, o,i, d a n c (Mcintosh, 1990) Kelas x : Spot tunggal
Kelas o : S u a t u distribusi spot terbuka, tidak a d a spot di a n t a r a leading dan following spot
Kelas i ; Ada distribusi spot a n t a r a
leading d a n following, tetapi
tidak a d a yang mempunyai p e n u m b r a
Kelas c : Distribusi spot yang padat. Daerah a n t a r a leading dan
following spot diisi oleh banyak spot k u a t , sedikitnya satu spot
m e m p u n y a i p e n u m b r a .
Ketiga parameter yang membentuk klasifikasi Mcintosh ditunjukkan pada G a m b a r 2 - 1 . (Mcintosh, 1990)
3 KOMPLEKSITAS MEDAN MAGNETIK GRUP SUNSPOT
Klasifikasi kompleksitas medan magnetik grup s u n s p o t terdiri atas beberapa kelas, yaitu : A, B, BG, BGD, BD, GD, dan D (Solar Geophysical Data). A. : Merupakan m e d a n magnetik grup
sunspot d e n g a n s a t u polarisasi
(unipolar)
B. : Merupakan m e d a n magnetik grup
sunspot dengan d u a polarisasi
(bipolar)
BG : Merupakan m e d a n magnetik grup
sunspot dengan polarisasi kompleks
BGD : Merupakan m e d a n magnetik g r u p
sunspot dengan polarisasi kompleks,
dan di dalam grup sunspot tersebut ada m e d a n magnetik yang bersifat delta, yaitu d u a polarisasi berbeda berada di dalam satu daerah
(bipolar), tetapi d u a polarisasi berbeda b e r a d a di dalam satu daerah p e n u m b r a
G : Merupakan m e d a n magnetik grup
sunspot dengan polaritas komplek,
tidak t e r a t u r
GD : Merupakan m e d a n magnetik grup
sunspot dengan polarisasi komplek,
dan di dalam ada medan magnetik polaritas delta
D : Merupakan m e d a n magnetik grup
sunspot yang didalamnya
mem-punyai polarisasi delta
P e m u n c u l a n flare paling banyak adalah p a d a s a a t l u a s g r u p sunspot-nya mencapai m a k s i m u m , k e m u d i a n disusul p a d a satu hari sebelum dan satu hari sesudah hari pencapaian luas maksimum. (Suprijatno J. dkk, 2005)
pada setiap grup sunspot yang meng-hasilkan p e m u n c u l a n flare M & X, dilihat kompleksitas m e d a n magnetik p a d a saat luasnya m a k s i m u m . Dilakukan peng-amatan u n t u k periode dari t a h u n 1996 sampai dengan t a h u n 2 0 0 6 .
4 DATA
Data yang d i p e r g u n a k a n adalah perkembangan grup sunspot harian dengan periode p e n g a m a t a n dari t a h u n 1996 sampai dengan 2006. Dari setiap perkembangan grup sunspot p a d a periode tersebut, dicari grup sunspot yang menghasilkan p e m u n c u l a n flare-M
dan flare-X. P e m u n c u l a n flare u n t u k setiap grup sunspot sangat bervariasi, ad a yang menghasilkan satu peris tiwa
flare sampai yang menghasilkan beberapa
kali flare. Tidak s e r a u a g r u p sunspot menghasilkan peristiwa flare-M dan
flare-X.
Sebagai contoh d a t a p e n g a m a t a n adalah p e r k e m b a n g a n h a r i a n grup
sunspot 10375 yang m u n c u l di pinggiran
matahart sebelah timur p a d a tanggal 2 J u n i 2003, dan menghilang di sebelah barat piringan m a t a h a r i p a d a tanggal 14
J u n i 2 0 0 3 . P e r k e m b a n g a n harian grup s u n s p o t 10375 diperlihatkan p a d a Tabel 4-1 .(Solar Geophysical Data)
Kolom 1: Menunjukkan tanggal pemun-culan grup s u n s p o t 10375 di p e r m u k a a n m a t a h a r i . Muncul di sebelah timur dan menghilang di sebelah b a r a t piringan m a t a h a r i .
Kolom 2: Menunjukkan kelas grup sunspot M c i n t o s h p a d a setiap hari p e m u n c u l a n .
Kolom 3: Menunjukkan luas grup sunspot p a d a hari p e n g a m a t a n dengan s a t u a n 10f> solar hemisphere. Kolom 4: M e n u n j u k k a n b a n y a k n y a spot
di dalam grup p a d a setiap hari p e n g a m a t a n
Kolom 5: Menunjukkan pemunculan flare p a d a hari p e n g a m a t a n . Pada tanggal 9, 10, dan 11 selain p e m u n c u l a n flare-M, j u g a m u n c u l flare-X.
Pada hari p e n g a m a t a n tanggal 1 p e m u n c u l a n di sebelah timur belum begitu kelihatan jelas, tetapi p a d a hari tersebut terjadi p e m u n c u l a n flare-M, yaitu M 1.4; M 1.0, d a n M 1.0.
Tabel 4 - 1 : PERKEMBANGAN HARIAN GRUP SUNSPOT NO. 10375, STASIUN P E N G A M A T
5 HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Kombinasi Parameter untuk Menentukan Tipe Klasifikasi Grup
Kombinasi a n t a r p a r a m e t e r u n t u k menghasilkan tipe kombinasi klasifikasi Mcintosh, memberikan hasil seperti yang diperlihatkan p a d a Tabel 5-1, yang secara keseluruhan j u m l a h tipe kombinasi adalah 60 b u a h . Dari ke 60 b u a h tipe kombinasi tersebut, ternyata bisa dikelompokan menjadi lima kelompok, yang masing-masing terdiri dari 12 b u a h tipe kombinasi, seperti diperlihatkan pada Tabel 5-2. Pengelompokan kombinasi parameter d id a sa r ka n p a d a peninjauan :
1. tanpa p e n u m b r a (X) d a n rudimentary penumbra (R); 2. p e n u m b r a simetris kecil (S); 3. p e n u m b r a asimetris kecil (A); 4. p e n u m b r a simetris besar (H); dan 5. penumbra asimetris b e s a r (K). (Mcintosh, 1990)
5.2 Pemunculan Flare Selama Per-kembangan Grup Sunspot
Pemunculan flare selama per-kembangan grup sunspot, dikaitkan dengan p e r k e m b a n g a n p e r u b a h a n luas, memberikan hasil b a h w a frekuensi pemunculan flare t e r b a n y a k m u n c u l pada satu hari sebelum, p a d a saat, dan satu hari setelah pencapaian luas maksimum, seperti diperlihatkan p a d a Gambar 5-1. (Suprijatno J, dkk, 2005)
Selanjutnya dilihat frekuensi pemunculan setiap tipe kelas grup Mcintosh, p a d a saat p e n c a p a i a n luas maksimum selama p e r k e m b a n g a n grup
sunspot, dengan tidak melihat a p a k a h
menghasilkan flare a t a u tidak, hasilnya diperlihatkan p a d a Gambar 5-2. Yang tercantum pada Gambar 5-2 adalah kelas grup sunspot yang frekuensi p e m u n -culannya £ 10.
Pada saat p e n c a p a i a n luas maksi-mum grup sunspot, dilihat b a g a i m a n a frekuensi pemunculan flare-M dan flare-X u n t u k setiap kelas grup. Hasilnya diper-lihatkan pada Gambar 5-3, a) pemunculan setiap kelas grup b e s e r t a p e m u n c u l a n
flare total (flare-M+flare-X), b) pemunculan
Secara keseluruhan kelas grup FKC adalah yang paling banyak menghasilkan
flare M + X.
5.3 Kompleksitas Me dan Magnetik Selanjutnya ditinjau bagaimana kompleksitas m e d a n magnetik grup sunspot yang menghasilkan flare, pada saat pencapaian l u a s m a k s i m u m , hasilnya diperlihatkan p a d a G a m b a r 5-4. Gambar 5-4a adalah p e m u n c u l a n setiap kelas kompleksitas m e d a n magnetik, 5-4b adalah p e m u n c u l a n flare-M d a n flare-X u n t u k setiap kelas kompleksitas magnetik. 5.4 Produktivitas Grup Sunspot untuk
Pemunculan Flare
Setiap grup sunspot tidak selalu m e m p u n y a i produktivitas yang s a m a u n t u k menghasilkan flare. Produktivitas s u a t u grup sunspot ditentukan oleh kondisi aktif a t a u tidaknya grup sunspot tersebut, yang d i t e n t u k a n oleh kelas grup dan kelas kompleksitas magnetik.
Produktivitas suatu tipe kelas grup
sunspot Mcintosh u n t u k menghasilkan flare, didefinisikan sebagai perbandingan
j u m l a h p e m u n c u l a n flare dengan j u m l a h grup sunspot yang menghasilkan flare. Data p e n g a m a t a n selama siklus aktivitas matahari yang ke 2 3 , dari t a h u n 1996 sampai dengan 2006, dilihat grup sunspot yang menghasilkan baik flare-M a t a u p u n
flare-X. Selanjutnya ditentukan jumlah flare yang d i m u n c u l k a n u n t u k setiap
kelas grup sunspot. Dari jumlah flare yang terjadi dan j u m l a h grup sunspot yang menghasilkan flare tersebut akan diketahui produktivitas setiap kelas grup
sunspot u n t u k menghasilkan flare.
Dalam penelitian ini ditinjau b a g a i m a n a produktivitas setiap kelas kompleksitas m e d a n magnetik u n t u k menghasilkan flare, dan produktivitas setiap grup sunspot Mcintosh u n t u k menghasilkan flare. Produktivitas s u a t u kompleksitas medan magnetik setiap grup
sunspot u n t u k menghasilkan flare M + X,
diperlihatkan p a d a Gambar 5-5. Gambar 5-5 memperlihatkan bahwa kelas kompleksitas magnetik BGD, m e r u p a k a n
Tabet 5-l:MASlNG-MASlNG PARAMETER MCINTOSH YANG BISA D1KOMBINASIKAN Kelas A B C D, E, F D, E, F H
Total tlpe yang dimungkinkan
"
Penumbra Spot Terbesar X X R. S, A. H, K R S. A. H, K R, S, A. H, K Distribusi X 0 , I O. 1 O, I 0 . 1, C X J u m l a h tipe Komblnasi 1 2 10 6 36 5 60
Tabel 5-2 : PENGELOMPOKAN TIPE KOMBINASI KLASIFIKAS1 GRUP SUNSPOT MCINTOSH
No,
1. 2. 3. 4. 5.Komblnasi parameter klaslfikasi firup M6c„ JEntosh AXX CSO CAO CHO CKO BXO CSI CAI CHI CKI BX1 DSO DAO DHO DKO CRO DSI DAI DHI DKI CRI DSC DAC DHC DKC DRO ESO EAO EHO EKO DRI ESI EAI EHI EKI ERO ESC EAC EHC EKC ER1 FSO FAO FHO FKO FRO FSI FAI FHI FKI FRI FSC FAC FHC FKC HXX HSX HAX HHX HKX
Gambar 5-6: Produktivitas kelas grup Mcintosh u n t u k menghasilkan flare.
Produktivitas kelas grup Mcintosh u n t u k menghasilkan flare M + X dapat dilihat p a d a Gambar 5-6. P a d a Gambar 5-6 tidak seluruh kelas Mcintosh diper-lihatkan produktivitasnya, tetapi h a n y a beberapa yang menonjol. Terlihat b a h w a kelas grup yang paling produktif u n t u k menghasilkan flare M + X adalah kelas grup FKC.
5.5 Distribusi Spot
Distribusi spot m e r u p a k a n j u m l a h
spot di dalam grup sunspot, j u m l a h n y a
sangat bervariasi u n t u k sctiap grup
sunspot. J u m l a h spot di dalam grup
tidak bisa menjadi pegangan u n t u k menunjukkan a p a k a h j u m l a h spot
semakin banyak a k a n menyebabkan grup sunspot semakin kompleks.
Peninjauan frekuensi p e m u n c u l a n
flare M dan X b e r d a s a r k a n distribusi
atau populasi spot dalam grup sunspot d i l a k s a n a k a n dengan pembagian rentang populasi sebagai kelipatan 10, yaitu : 1-10, 11-20, 21-30, dst. Hasilnya diperlihatkan p a d a G a m b a r 5-7, yang m e n u n j u k k a n b a h w a grup sunspot yang paling produktif u n t u k menghasilkan
flaw adalah grup sunspot dengan populasi spot antara 1 - 30. J i k a grupnya hanya
m e r u p a k a n satu (1) spot atau unipolar
spot, m a k a spot t e r s e b u t j a r a n g atau
Gambar 5-9 : P e m u n c u l a n fluks magnetik p a d a grup bipolar (a) d a n kompleks (b) 5.6 Gambaran P e m u n c u l a n Fisis
Seperti diuraikan di atas klasifikasi
m e r u p a k a n modifikasi dari klasifikasi grup s u n s p o t Zurich. Parameter kedua
dalam grup, yaitu b e n t u k p e n u m b r a pada preceeding spot. Parameter ketiga adalah distribusi spot di dalam grup, yang m e m b e n t u k kompleks tidaknya suatu grup sunspot.
Akan dilihat bagaimana kontribusi pemunculan parameter Mcintosh ke 2, yaitu kelas p e n u m b r a K, dan parameter ke 3 kelas populasi spot C, t e r h a d a p kelas grup sunspot D, E, dan F. Hasil yang diperoleh jika kelas grup D, E, dan F berpasangan dengan kelas p e n u m b r a K dan kelas distribusi spot C, diper-lihatkan pada Gambar 5-8. Hasil mem-perlihatkan bahwa ternyata kelas grup F paling banyak m c d a p a t k a n p e m u n c u l a n kelas p e n u m b r a K dan kelas populasi
spot C.
Melihat g a m b a r a n u r u t a n klasifi-kasi grup sunspot Mcintosh p a d a Gambar 5-8, kelas D, E, dan F adalah m e r u p a k a n kelas terbesar di a n t a r a ke tujuh kelas. Parameter b e n t u k p e n u m -bra kelas K adalah kelas terbesar dengan diameter > 2.5°, sehingga dimungkinkan pemunculan d u a polarisasi berlawanan dalam p e n u m b r a tersebut, seperti yang terjadi pada kelas kompleksitas magnetik D (delta). Demikian j u g a kelas populasi spot C adalah kelas yang bentuknya paling compact, j u g a paling memungkin-kan p e m u n c u l a n fluks magnetik dengan polaritas berlawanan, d a n m e m b e n t u k grup kompleks.
Selanjutnya u n t u k m e m b e d a k a n gambaran fisis a n t a r a grup sunspot bipolar sederhana dengan grup bipolar kompleks, dapat diperlihatkan oleh Gambar 5-8 (Antiochos S.K, 1998). Gambar 59a, me mp e rlih a tk an p e m u n -culan fluks magnetik p a d a grup bipolar sederhana, hanya a k a n t e r b e n t u k satu daerah rekoneksi/netral. Berbeda dengan Gambar 5-9b, yaitu grup magnetik komplek (tipe delta) yang memperlihatkan pemunculan fluks magnetik dari grup magnetik yang kompleks. Pada grup komplek terjadi empat daerah rekoneksi/ netral. Seperti s u d a h diketahui bahwa daerah rekoneksi/netral merupakan lokasi
pemunculan flare. Dengan demikian jelas bahwa grup sunspot dengan kompleksitas magnetik BGD, a k a n m e r u p a k a n grup
sunspot yang produktif u n t u k
menghasil-kan flare.
6 KESIMPULAN
Dengan m e n g g u n a k a n data p e n g a m a t a n selama periode siklus aktivitas m a t a h a r i ke 2 3 , yaitu dari t a h u n 1996 s a m p a i dengan t a h u n 2006, memberikan hasil sebagai berikut:
• Pada saat p e n c a p a i a n luas m a k s i m u m grup s u n s p o t :
Grup s u n s p o t kelas FKC yang paling b a n y a k menghasilkan flare M dan X, Kompleksitas magnetik B : paling banyak m u n c u l dan paling banyak menghasilkan flare M d a n X
• Produktivitas u n t u k menghasilkan flare oleh grup sunspot selama perkem-bangannya, yaitu sejak pemunculannya di sebelah timur dan menghilang di sebelah barat piringan matahari, ter-nyata :
Grup sunspot kelas FKC yang produktif menghasilkan flare M dan X
Kompleksitas magnetik BGD yang paling produktif menghasilkan flare M d a n X
• Distribusi populasi spot
Distribusi populasi spot a n t a r a 2 s.d 30 paling b a n y a k menghasilkan flare M d a n X
DAFTAR RUJUKAN
Antiochos S.K., 1998. The Astrophysical
Journal, 502, hal 181-184.
M c i n t o s h P.S., 1990. Solar Physics, 125, hal 2 5 1 - 2 6 3 .
Solar Geophysical Data : http://www.ngdc. noaa.gov/stp/SOLAR/ftpsolarflare. html.
Solar Geophysical Data : http://www.ngdc. noaa.gov/stp/SOLAR/ftpsunspotre gions.
Suprijatno J. Dkk, 2 0 0 5 . Majalah LAPAN, vol 7, hal 4 5 - 5 1 .
