PENENTUAN ONSET PULSAMAGNETIK PI2
DI LINTANG RENDAH
Eddy Indra Satria, Laode M Musafar, John Maspupu, Mamat Ruhimat, Cucu Eman Haryanto Peneliti Pusat Pemanfaatan Sains Antariksa, LAPAN
ABSTRACT
The Pi2 magnetic pulsations is one of the irregular magnetic pulsations that excite in the magnetosphere with period of 40 to 150 seconds. The occurrences of Pi2 magnetic pulsations relates to the existence of t h a t substorm onsets, therefore Pi2 magnetic pulsations can be used as indicator of magnetospheric substorm. In this study, we will determine time of onset of Pi2 magnetic pulsations by using method of spline cubic and then we will compare with result which have been determined by F u k u y a m a et al. (2004) on t h e onset of Pi2 magnetic pulsation at GUAM (5.61° GM lat., 215° GM Ion.) and we analyzed the onset of Pi2 magnetic pulsations observed from BIK. (-9.73° GM lat., 207.39° GM Ion.) at J a n u a r y , 2n d, 2 0 0 1 . We found that the onset of Pi2 magnetic
pulsation observed from BIK is 18:17:17 UT. This result consistent with Fukuyama et. al., (2004).
ABSTRAK
Pulsa magnetik Pi2 adalah salah satu p u l s a magnetik yang terjadi di magnetosfer dengan range periode gelombang dari 40 sampai 150 detik, yang memiliki bentuk gelombang irregular. Kejadian p u l s a magnetik Pi2 selalu b e r h u b u n g a n dengan adanya
onset substorm, d a n oleh karena itu dapat digunakan sebagai indikator yang baik dari onset substorm. Di dalam penulisan ini a k a n ditentukan waktu onset dari p u l s a
magnetik Pi2 dengan menggunakan metode spline kubik, k e m u d i a n dibandingkan dengan hasil y a n g telah ditentukan oleh Fukuyama et. al. (2004) telah menganalisa data dari s t a s i u n GUAM (5.61° GM lat, 215° GM Ion) di Amerika sedangkan penelitian ini menganalisis d a t a yang terekam pada stasiun BIK (-9.73° GM lat, 207.39° GM Ion) di Indonesia p a d a tanggal 2 J a n u a r i 2 0 0 1 , dan diketahui bahwa onset Pulsa magnetik Pi2 pada tanggal tersebut terjadi p a d a 18:17:17 UT. Hasil ini konsisten dengan hasil Fukuyama dkk. (2004).
1 PENDAHULUAN
Pulsa geomagnetik diketahui se-bagai gelombang ULF (Ultra Low Fre-kuensi) yang s e c a r a alami terjadi gelom-bang magnetohidrodinamik di Magnetosfer Bumi. Gelombang ini mempunyai orde pendek (yaitu beberapa detik sampai beberapa menit saja) dan osilasi ampli-tudonya lebih kecil dari p a d a m e d a n utama magnetik bumi. Seperti gangguan periode yang lebih panjang yaitu storm dan substorm y a n g bersumber dari matahari. Berlainan dengan medan magnet bumi total d a n variasi sekular yang berasal dari internal. Pengamatan p a r a peneliti terdahulu m e n u n j u k k a n bahwa pulsa geomagnetik dibagi menjadi d u a
kelas yaitu pulsa kontinyu (Pc) d a n p u l s a
irregular (Pi). Pulsa irregular dibagi menjadi
2 klasifikasi, yaitu Pil d a n Pi2 dengan periode yang ditunjukkan pada Tabel 1-1. Tabel 1-1: PERIODE PULSA IRREGULAR
Klasifikasi Pil Pi2 PeriodE (sec) 1 - 40 4 0 - 150
Penggolongan pada Tabel 1-1 yang telah diterima oleh p e r k u m p u l a n inter-nasional u n t u k Geomagnetisme dan Aeronomy (IAGA) p a d a t a h u n 1964 ber-d a s a r k a n karakteristik yang mereka amati. Pada penelitian perkembangan
Magneto pause Cusp
M a g h e t o s h e a t
Solar wind connection
Gambar 1-1: G a m b a r skematik memperlihatkan m e k a n i s m e penjalaran gelombang dari m a t a h a r i sampai di bumi,dimana partikel-partikel yang dibawa oleh angin matahari menjalar menyelusuri magnetopause, m a s u k melalui magnetotail menuju bumi
NORTH
z
k field-aligned current
ss-tail current
G a m b a r l - 2 : G a m b a r skematik memperlihatkan akibat rekoneksi di ekor magnet yang menghasilkan a r u s
cross-tail, a r u s field-aligned dan a r u s disruption
karakteristik p u l s a magnetik Pi2 diamati pada daerah lintang r e n d a h dan ekuator ditentukan d a t a ground magnetometer stasiun lintang r e n d a h Biak (-9.73°GM l a t , 207.39° GM Ion) di Indonesia dan stasiun ekuator DAV (-1.37°GM lat, 196.53° GM Ion) di Filippina dengan dibantu dari s t a s i u n - s t a s i u n CPMN/2100 (Circum Pan Pacific Magnetometer Net
Work) lainnya, yaitu C h o k u r d a k h , Tixie
dll. Sehingga kita d a p a t mengidentifikasi p u l s a magnetik Pi2 yang diharapkan. Pulsa magnetik Pi2 adalah gelombang ULF transien d a n impulsif dengan fre-kuensi 6,6 - 25 mHz, yang terjadi berkaitan erat dengan s u b s t o r m magnetosferik.
Pulsa magnetik Pi2 m e r u p a k a n indikator dari penjalaran gelombang hydromagnetik yang diakibatkan oleh rekoneksi di bagian ekor magnet dekat
bumi atau fase expansif subtorm yang menjalar secara horizontal menuju ekuator bumi dan lintang r e n d a h (Gambar 1-1).
Salah s a t u s u m b e r dari p u l s a magnetik Pi2 m a l a m hari adalah per-ubahan yang tiba-tiba di dalam konfeksi atau konfigurasi magnetosfer selama
fase expansif substorm (Akasofu, 1980)
disebabkan aliran p l a s m a dari daerah rekoneksi (atau a r u s disruption) a t a u oleh formasi substorm current wedge (Mc. Pherron et. a l , 1973) yang diper-lihatkan Gambar 1-2.
Polarisasi p u l s a magnetik Pi2 pada sektor tengah malam yang meng-hasilkan osilasi bagian substorm current
wedge yang dibawa sejajar medan a t a u field-aligned current (Lester et. al., 1984)
dan pulsa magnetik Pi2 lintang tinggi malam hari secara u m u m dianggap di-bangkitkan oleh osilasi transient dari garis medan auroral (Baumjohann and Glass Meier, 1984., Yumoto, 1986; 1988) seperti diperlihatkan G a m b a r 1-2.
Penelitian ini bertujuan u n t u k mengetahui karakteristik dari pulsa magnetik Pi2, yaitu m e n e n t u k a n onset pulsa magnetik Pi2 di stasiun Biak dan sebagai studi k a s u s n y a adalah hasil yang dikemukakan oleh F u k u y a m a et. al. (2004).
2 METODE DAN PENGOLAHAN DATA
Pengambilan dan pengolahan data dilakukan dengan langkah-langkah se-bagai berikut.
• Membaca data variasi m e d a n magnetik J-Format d e n g a n resolusi satu detik.
Sebelum m e l a k u k a n p e m b a c a a n kami merubah d a t a asli (dari stasiun) dengan J-Format, d e n g a n m a k s u d agar data satu hari yang terpotong akibat pergantian memori-card atau lampu mati, sehingga d a t a dapat tersambung.
• Removing-Noise p a d a tiga komponen variasi medan magnetik. Pembuatan
software removing-noise, u n t u k
meng-hilangkan noise p a d a ketiga komponen variasi m e d a n magnetik yang disebab-kan penyambungan data p a d a J-Format
yang diakibatkan oleh alam sekitarnya atau akibat dari receiver itu sendiri. • Differensiasi d a t a u n t u k ketiga
kom-ponen variasi m e d a n magnetik. Pem-b u a t a n software u n t u k menghilangkan noise (pemulusan) t e r h a d a p data.
• Band-pass-filter 40-150 detik hasil differensiasi data. P e m b u a t a n software u n t u k m e n d a p a t k a n pulsa yang kita kehendaki yaitu p a d a range 40-150 detik (pulsa magnetik Pi2).
• Konfirmasi dengan kehadiran
bay-magnetic negative d a t a lintang aurora
a t a u kejadian s u b s t o r m melalui indek elektrojet aurora. U n t u k meyakinkan p u l s a magnetik Pi2 yang didapatkan, m a k a h a r u s dikonfirmasikan dengan kehadiran bay-magnetic negative data lintang a u r o r a (lintang tinggi) atau dengan kejadian substorm melalui indeks elektrojet-aurora (indek AE atau AL).
• Ekstraksi d a t a p u l s a magnetik Pi2. Setelah t a h a p a n - t a h a p a n di a t a s kita l a k u k a n u n t u k m e n e n t u k a n onset p u l s a magnetik Pi2 kita m e m b u a t
soft-ware dengan waktu yang pendek di
sekitar d a t a Pi2 yang kita kehendaki sebagai contoh: d a t a kita ekstraksi u n t u k selang waktu 3 menit sampai 5 menit yaitu lebih panjang dari periode p u l s a magnetik Pi2.
U n t u k m e n e n t u k a n onset pulsa magnetik Pi2 yang perlu diperhatikan, adalah
• Memilih k a s u s p u l s a magnetik Pi2 tunggal d a n mengabaikan k a s u s Pi2 yang terjadi b e r u n t u n .
• Menetapkan kriteria onset pulsa magnetik Pi2 lintang r e n d a h dengan meninjau definisi pulsa magnetik Pi2 lintang r e n d a h d a n ekuator oleh Saito (1961) yaitu p u l s a Pi2 lintang rendah d a n m e n e n g a h diawali oleh d H / d t > 0. Dan adanya fluktuasi non periodik pada fase awal pulsa magnetik Pi2 yang d i n a m a k a n initial perturbation
bagi Pi2 (Fukuyama et. al., 2004). Initial perturbation bagi Pi2 akan diselidiki melalui p e r u b a h a n gradient
pada data variasi h a r i a n d a n deferen-siasinya s e r t a d a t a p a d a p r a - p u l s a Pi2 yang dapat mengakibatkan tereksitasinya pulsa magnetik Pi2 (Gambar 2-3)
Dengan kriteria onset yang a k a n kita tetapkan, gradien efektif bagi ter-eksitasinya p u l s a magnetik Pi2 akan dihitung dengan m e n g g u n a k a n metode n u m e r i k (spline kubic).
Gambar 2 - 1 : Contoh p u l s a magnetik Pi2 tunggal dari s t a s i u n Biak tanggal 4 J a n u a r i 2000 dari j a m 15:26 - 15:44
Gambar 2-2: Contoh pulsa magnetik Pi2 g a n d a dari s t a s i u n Biak tanggal 5 September 2000 dari j a m 14:50 - 15:02
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari pengolahan data stasiun Biak (-9.73°GM lat., 207.39° GM Ion.) diperoleh sekitar 869 pulsa magnetik Pi2, yang diperoleh dari pengolahan data tahun 2000 s a m p a i 2001 dengan mem-perlihatkan kejadian p a d a tengah malam, yaitu a n t a r a jam 14.00 - 18.00 UT. (Gambar 3-1)
Kemudian dari masing-masing kejadian pulsa magnetik Pi2, dihitung waktu onset dengan metode numerik
spline kubik, dari hasil perhitungan dengan
menggunakan program Matlab dengan metode di a t a s kita a k a n m e n d a p a t k a n hasilnya dari gradien m a k s i m u m .
Gambar 3 - 1 : Hasil Identifikasi p u l s a magnetik Pi2 di s t a s i u n Biak (-9.73°GM lat., 207.39° GM Ion.), d o m i n a n terjadi p a d a malam hari yaitu a n t a r a j a m 14.00 - 18.00 waktu Universal (UT)
D«*BIAK«2J«WalflQaf
i t a j leas Gambar 3-2: Data p u l s a magnetik Pi2 sebelum
difilter dari stasiun Biak (-9.73°GM lat., 207.39° GM Ion.) dari jam 18.15 s a m p a i jam 18.26 UT
Gambar 3-3: Data p u l s a magnetik Pi2 di s t a s i u n Biak (-9.73°GM lat., 207.39° GM Ion.) setelah difilter dari jam 18.15 s a m p a i
18.26 UT
Gambar 3-4: Contoh dari hasil ekstraksi p u l s a magnetik Pi2 di s t a s i u n Biak (-9.73°GM lat., 207.39" GM Ion.) tanggal 02 J a n u a r i 2 0 0 1 , komponen H, D dan Z dari j a m 18.15 s a m p a i j a m 18.20
G a m b a r 3-5: Contoh gambar p u l s a magnetik Pi2 (stasiun GUAM =5.61° GM lat., 215° GM Ion.) p a d a tanggal 02 J a n u a r i 2001 (Fukuyama K. et al., 2004).
Hasil perhitungan yang diperoleh gradien maksimum dari ketiga komponen medan geomagnetik p a d a tanggal 02 Januari 2001 di stasiun Biak (-9.73° GM lat., 207.39° GM Ion.), adalah
• Gradien komponen H adalah - 0.0114 • Gradien komponen D adalah - 0.0036 • Gradien komponen Z adalah + 0.0055 Dari hasil di a t a s d a p a t diten-tukan titik waktu onset p u l s a magnetik Pi2 adalah p u k u l 18:17:17. Setelah itu dibandingkan dengan hasil yang telah dihitung oleh F u k u y a m a et.al. p a d a stasiun GUAM (5.61° GM lat, 215° GM Ion.) pada tanggal 02 J a n u a r i 2 0 0 1 . (Gambar 3-5)
4 KESIMPULAN
Hasilnya d i t e n t u k a n bahwa inisial gangguan p u l s a magnetik Pi2 adalah sangat penting didalam perhitungan onset Pi2, n a m u n a k a n memberikan kontribusi yang penting t e r h a d a p pemicu pulsa magnetik Pi2 dan sangat ber-hubungan erat dengan fenomena lain di Magnetosfer dan klari-fikasi dengan prioritas u t a m a dari inisial gangguan pulsa magnetik Pi2.
Dari contoh k a s u s pulsa magnetik Pi2 pada tanggal 02 Januari 2001 (stasiun BIAK, -9.73° GM lat., 207.39° GM Ion.) dapat d i t e n t u k a n bahwa onset pulsa magnetik Pi2 terjadi p a d a pukul
18:17:17 UT, hal ini sesuai atau sama dengan hasil yang diketemukan F u k u y a m a et. al. (Gambar 3-5).
DAFTAR RUJUKAN
F u k u y a m a K. et. al., 2 0 0 4 . Determinant of o n s e t s of low-latitude Pi2 magnetic pulsations.
Musafar, 2 0 0 4 . Characteristic of Low
Latitude Pi2 Magnetic Pulsations,
Master Thesis, Graduate School of Sciences, Faculty of Sciences, Kyushu University.
Saito T., K. Yumoto, dan Y. Koyama, 1976.
Magnetic pulsation Pi2 as a sensitive indicator of magnetospheric substorm,
Planet Space Sci., 2 4 , 1025.
Sutcliffe P. R., a n d Nielsen, 1990. STARE observations of Pi2 pulsations, Geophys. Res. Lett., 17, 6 0 3 .
Sutcliffe P. R., a n d K. Yumoto, 1991. On
the cavity mode nature of low-latitude Pi2 pulsations, J. Geophys.
