IDENTIFIKASI PENGARUH AKTIVITAS
MATAHARI PADA foF2 Dl BIAK DAN
TEC IONOSFER Dl BANDUNG
Wilsom Sinambela, Anwar Santoso, dan Asnawi Peneliti Pusat Pemanfaatan Sains dan Antariksa Lcmbaga Penerbangan dan Antariksa Nasional - LA PANABSTRACT
T h e identification of solar activity effects on ionospheric layer h a s b e e n investigated based on d a t a of monthly mean of critical frequency of ionospheric layer F2 (foF2) over Biak during the period 1991-1995, and d a t a Total Electron Content (TEC) over B a n d u n g during the period 1997-2000. Data of daily TEC over B a n d u n g were used for identification of ionospheric storms d u e to large solar flares t h a t occurred on September 2 3 , 1998 and J u l y 14, 2000 that followed by Coronal Mass Ejection (CME) event. From analysis it w a s found t h a t solar activities s u c h as s u n s p o t a n d solar flare influences t h e ionospheric layer both short-term and long-term. By taking the moving average of 12 m o n t h s a n d using linier regression analysis it was found t h a t the variation of ionospheric f0F2 and TEC following the variation of solar activity indices; the decreasing of solar activity during the descending p h a s e of solar cycle-22 (1991-1995) is followed by the decreasing of ionospheric foF2 over Biak, with strong correlation coefficient of 0.96; the increasing of solar activity during the ascending p h a s e of solar cycle-23 (1997-2000) is followed by the increasing of ionospheric TEC over Bandung, with strong correlation coefficient of 0.98. From identification of t h e large solar flares effects t h a t occurred on September 2 3 , 1998 a n d J u l y 14, 2000 t h a t followed by CME event c a u s e s the ionospheric storm about 2-days after solar flare. From identification also it s ee m s that small solar flares no c a u s e s ionospheric storm in these period.
ABSTRAK
Identifikasi p e n g a r u h aktivitas m a t a h a r i p a d a lapisan ionosfer diselidiki b e r d a s a r k a n d a t a r a t a - r a t a b u l a n a n frekuensi kritis lapisan F2 ionosfer (foF2) SPD Biak dalam rentang waktu 1991-1995, d a n d a t a Total Electron Content (TEC) di B a n d u n g dalam rentang waktu 1997-2000. Data TEC harian digunakan u n t u k identifikasi badai ionosfer yang disebabkan oleh peristiwa flare k u a t p a d a tanggal 23 September 1998 d a n 14 J u l i 2000 yang diikuti peristiwa Coronal
Mass Ejection (CME). Dari hasil analisis diperoleh b a h w a aktivitas m a t a h a r i
seperti bintik m a t a h a r i dan flare mempengaruhi lapisan ionosfer baik j a n g k a p e n d e k m a u p u n j a n g k a panjang. Dengan m e n g g u n a k a n analisis r a t a - r a t a bergerak-12 b u l a n d a n regresi linier diperoleh bahwa variasi foF2 di Biak d a n TEC di B a n d u n g mengikuti variasi indeks aktivitas matahari; berkurangnya tingkat aktivitas m a t a h a r i s e l a m a fase m e n u r u n siklus matahari ke-22
(1991-1995) diikuti dengan berkurangnya foF2 di Biak, dengan koefisien korelasi yang tinggi sebesar 0,96; b e r t a m b a h n y a tingkat aktivitas matahari selama fase
menaik siklus m a t a h a r i k e - 2 3 (1997-2000) diikuti dengan b e r t a m b a h n y a TEC di B a n d u n g dengan koefisien korelasi y a n g tinggi sebesar 0.98. Dari identifikasi p e n g a r u h peristiwa flare y a n g k u a t yang terjadi p a d a tanggal 23 September
1998 dan 14 J u l i 2000 yang diikuti oleh peristiwa CME menyebabkan badai ionosfer sekitax 2 h a r i setelah flare terjadi. Dari hasil identifikasi j u g a terlihat b a h w a peristiwa flare-flare kecil dalam k u r u n waktu bersangkutan tidak m e n y e b a b k a n badai ionosfer.
Kata kunci: aktivitas matahari, foF2, TEC, ionosfer
1 PENDAHULUAN
P e r u b a h a n y a n g terjadi di atmosfer bumi, terutama di lapisan magnetosfer dan ionosfer sangat erat kaitannya dengan fenomena aktivitas m a t a h a r i seperti bintik m a t a h a r i , flare d a n CME. Pada s a a t m a t a h a r i aktif, terjadi p e n i n g k a t a n energj m a t a h a r i yang besar mulai dari radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang lebar sinar-X, ultraviolet (UV), s a m p a i gelombang radio, d a n radiasi corpuscular (parukel energetik) yang d i p a n c a r k a n melalui p e r m u k a a n m a t a h a r i . Peningkatan y a n g b e s a r dari intensitas radiasi sinar-X d a n UV m a t a h a r i selama peristiwa flare, langsung m e n y e b a b k a n p e r t a m b a h a n k e r a p a t a n elektron di ionosfer, karena radiasi mi menjalar menuju b u m i dengan kecepatan c a h a y a (8,3 menit mencapai atmosfer bumi). P e r t a m b a h a n k e r a p a t a n elektron secara tiba-tiba menimbulkan
gangguan ionosfer secara tiba-tiba p u l a yang besarnya berbeda u n t u k lintang berbeda d a n secara kolektif disebut gangguan ionosferik tiba-tiba (Sudden
Ionospheric Disturbances/SID). Fenomena SID di ionosfer m e r u p a k a n s u a t u
indikator a d a n y a peristiwa flare di m a t a h a r i yang d a p a t diamati dari bumi dengan c a r a optik a t a u p u n dengan c a r a radio.
Peningkatan intensitas radiasi corpuscular selama peristiwa flare, tidak l a n g s u n g m e m p e n g a r u h i lapisan ionosfer, tetapi setelah beberapa p u l u h menit s a m p a i b e b e r a p a hari k a r e n a radiasi ini menjalar j a u h lebih lambat dari k e c e p a t a n c a h a y a , sehingga terjadi p e n u n d a a n gangguan p a d a lapisan ionosfer
(delayed effect). Arus partikel-partikel d a r i corpuscular y a n g timbul selama flare,
d a p a t m e m e c a h m e d a n magnetik bumi secara k u a t u n t u k selang waktu yang s a n g a t singkat, sehingga timbul gangguan y a n g dikenal sebagai badai magnetik
(Magnetic Storms) d a n memicu timbulnya badai ionosfer (ionospheric storm)
melalui sistem kopling magnetosfer-ionosfer-atmosfer (Tsurutani et ah, 1990). Pengaruh flare p a d a da e r ah ionosfer j u g a menimbulkan peningkatan
Total Electron Content (Sudden Increase of Total Electron Content/SJTEC) yang
bergantung p a d a lintang (Thome and Wagner, 1971). Lintang rendah menunjukkan s u a t u peningkatan TEC yang lebih besar dibandingkan dengan lintang tinggi. Variasi TEC a k a n m e m p e n g a r u h i sinyal Global Positioning System (GPS/, Seperti telah diketahui b a h w a p e n g e t a h u a n TEC ini sangat b e r g u n a u n t u k berbagai keperluan seperti ketelitian p e n e n t u a n posisi dalam sistem navigasi berbasis satelit, telekomunikasi d a n aplikasi r u a n g a n g k a s a lainnya.
Selain peristiwa flare, kejadian CME j u g a memicu timbulnya gangguan geomagnetik d a n badai ionosfer (Gonzalez et. a/., 1994). CME m e r u p a k a n
gerakan partikel-parukel b e r m u a t a n yang dipancarkan dari matahari melalui lubang corona (Coronal-Holes), di m a n a a r u s listrik yang ditimbulkan m a m p u m e r u b a h karakteristik lapisan ionosfer terutama lapisan ionosfer tertinggi (daerah F2 ionosfer). Badai ionosfer terjadi secara global dalam daerah yang luas. Distribusi badai ionosfer j u g a tidak s a m a tergantung p a d a lintang dan bujur. P a d a u m u m n y a di lintang tinggi badai ionosfer paling k u a t dan a k a n semakin lemah dengan semakin rendahnya lintang geomagnet. Hal k h u s u s di daerah ekuator magnet, badai ionosfer yang kuat bisa terjadi karena pengaruh
Equatorial Electro Jet (EEJ) .
Berdasarkan uraian-uraian di a t a s m a k a dilakukan identifikasi pengaruh aktivitas m a t a h a r i p a d a ionosfer lintang rendah menggunakan data foF2 di Biak d a n TEC ionosfer di Bandung.
2 DATA DAN METODOLOGI
D a t a ionosfer yang digunakan u n t u k identifikasi pengaruh aktivitas m a t a h a r i p a d a ionosfer adalah d a t a foF2 ionosfer dari SPD Biak (1,10° LS;
136,05° BT) t a h u n 1991-1995 saat fase m e n u r u n siklus matahari ke-22 (siklus m a t a h a r i ke 22 dari 1986-1996), d a n d a t a TEC ionosfer di Bandung (6,54° LS; 107,200 BT) t a h u n 1997-2000 saat fase menaik siklus matahari ke-23 (siklus m a t a h a r i ke-23 dari 1996-2006). J u g a dilakukan identifikasi pengaruh aktivitas m a t a h a r i p a d a saat peristiwa flare k u a t tanggal 23 September 1998 dan 14 Juli 2000 terhadap d a t a f0F2 dan TEC ionosfer.
Dari d a t a tiap j a m foF2 dan TEC kemudian ditentukan median b u l a n a n n y a . Selanjutnya d a t a median b u l a n a n tersebut dibandingkan dengan d a t a rata-rata b u l a n a n aktivitas matahari seperti bintik matahari dan flare. Untuk identifikasi pengaruh flare kuat tanggal 23 September 1998 dan 14 Juli 2000, seperti ditunjukkan p a d a Tabel 2 - 1 , Gambar 2-1 dan Gambar 2-2, digunakan d a t a deviasi TEC tanggal 21-26 September 1998 dan d a t a deviasi TEC tanggal 12-17 Juli 2000 dengan persamaan.
Hasil perhitungan dibandingkan dengan variasi gangguan geomagnetik sebagai akibat peristiwa CME yang menimbulkan badai ionosfer. Indeks gangguan geomagnetik yang digunakan adalah indeks Disturbance Storm Time
Index (Dst) yakni gangguan geomagnetik tiap j a m yang diperoleh dari beberapa
st as iu n magnetometer di sekitar ekuator di m a n a gangguan tersebut didominasi oleh Equatorial Blecto Jet lapisan E ionosfer a t a u dikenal sebagai ring-current Nilai negatif y a n g bertambah besar menunjukkan bertambahnya intensitas
ring-current y a n g d a p a t terjadi beberapa j a m yang mengindikasikan adanya badai
Tabel 2 - 1 : PARAMETER DARI FLARE MATAHARI YANG DIPILIH
G a m b a r 2 - 1 : Flare sinar-X p a d a 23 September 1998 hasil p e n g a m a t a n satelit GOES dengan kelas 3B/M 7 , 1 - T a m p a k p a d a gambar terjadi p e n i n g k a t a n intensitas energi sinar-X (1-8A) yang mencolok s e b e s a r 7 , l x l 0 "5 W a t t / m2, dimulai p a d a p u k u l 06.40 UT, mencapai m a k s i m u m p a d a 07.13 UT, d a n b a r u berakhir p a d a 07.31UT (http://www.sec.noaa.gov/ftpdir/indices/1998)
GOES Xray Flux (5 minute data)
G a m b a r 2-2: Flare sinar-X p a d a 14 J u l i 2000 hasil p e n g a m a t a n satelit GOES dengan kelas 3 B / X 5,7. Tampak p a d a gambar terjadi peningkatan intensitas energi sinar-X (1-8A) yang mencolok sebesar 5,7xl0"4 W a t t / m2 dimulai p a d a p u k u l 10.03 UT, mencapai m a k s i m u m p a d a
10.24 UT d a n b a r u berakhir p a d a 10.43 UT yang diikuti oleh peristiwa CME p u k u l 10.54 UT. (http:/www.sec.noaa.gov/ ftpdir/ indices/2000)
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Identifikasi Pengaruh a k t i v i t a s matahari pada foF2 dan TEC ionosfer Indonesia
Hasil pengolahan d a t a r a t a - r a t a b u l a n a n foF2 t a h u n 1991-1995 d a n TEC t a h u n 1997-2000 Q'am 10.00-15.00 WIB) dibandingkan dengan r a t a - r a t a b u l a n a n bilangan bintik m a t a h a r i d a n / a t a u f l a r e b e r t u r u t - t u r u t ditunjukkan dalam G a m b a r 3-1 d a n 3-3. Sedangkan hasil pengolahan rata-rata bergerak 12 b u l a n foF2 d a n TEC t e r h a d a p variasi aktivitas m a t a h a r i b e r t u r u t - t u r u t d i t u n j u k k a n dalam G a m b a r 3-2 dan 3-4.
Dari identifikasi variasi r a t a - r a t a b u l a n a n foF2 ionosfer di Biak seperti yang d i t u n j u k k a n p a d a Gambar 3-1 d a n variasi rata-rata b u l a n a n TEC di B a n d u n g seperti yang ditunjukkan p a d a Gambar 3-3, tampak dengan jelas b a h w a foF2 Biak d a n TEC di B a n d u n g didominasi oleh p e n g a r u h variasi b u l a n a n d a n m u s i m a n yang bergantung p a d a lintang, bujur, dan waktu lokal. Tetapi d e n g a n m e m p e r h a t i k a n pola deret waktu j a n g k a panjang dari d a t a foF2 di Biak d a n TEC ionosfer di B a n d u n g terindikasi a d a n y a osilasi yang lebih panjang dari variasi r a t a - r a t a b u l a n a n n y a . Harga-harga minimum relatif, misalnya, m e n u n j u k k a n kecenderungan t u r u n u n t u k foF2 ionosfer dari
1992-1993 ke 1994-1995 mengikuti berkurangnya tingkat aktivitas m a t a h a r i selama siklus m a t a h a r i ke-22 dari t a h u n 1991-1996 seperti yang diperlihatkan p a d a
Gambar 3-1, dan imtuk TEC menununjukkan kecenderungan naik dari
1997-1998 ke 2000-2001 mengikuti bertambahnya tingkat aktivitas matahari selama
siklus matahari ke-23 dari tahun 1997-2001. Secara kualitatif hal ini
mengindikasikan kemungkinan adanya pengaruh aktivitas matahari pada foF2
dan TEC ionosfer.
Untuk mempelajari secara lebih kuantitatif dan terinci mengenai
pengaruh aktivitas matahari terhadap foF2 di Biak dan TEC ionosfer di Bandung
kedua factor utama yang mendominasi perilaku deret waktu tersebut, yakni
variasi bulanan dan musiman, harus dihilangkan terlebih dahulu dengan
menggunakan analisis rata-rata bergerak 12 bulan. Hasilnya disajikan dalam
bentuk grafik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3-2 dan Gambar 3-4
setelah efek bulanan dan musiman dihilangkan. Dari gambar tersebut terlihat
jelas pengaruh aktivitas matahari jangka panjang pada foF2 ionosfer di Biak dan
TEC ionosfer di Bandung, Hal ini terbukti dari tingginya koefisien korelasi yang
diperoleh antara foF2 ionosfer Biak tahun 1991-1995 dengan bilangan bintik
matahari dan jumlah flare masing-masing sebesar 0,96. Sedangkan koefisien
korelasi antara TEC ionosfer di Bandung tahun 1997-2000 dengan bilangan
bintik matahari sebesar 0,98.
Gambar 3-1: Rata-rata bulanan foF2 ionosfer di Biak dan bilangan bintik
matahari dan jumlah flare dalam selang waktu 1991-1995. Belum
tampak pengaruh aktivitas matahari terhadap foF2 ionosfer di
Biak, karena nilai foF2 didominasi oleh pengaruh bulanan dan
musiman, tetapi kecenderungan sudah tampak mengikuti pola
tingkat aktivitas matahari
Gambar 3-2: Grafik r a t a - r a t a bergerak-12 bulan foF2 Biak dibandingkan dengan r a t a - r a t a bergerak 12 b u l a n Bilangan bintik m a t a h a r i d a n flare. T a m p a k d e n g a n j e l a s p e n g a r u h k u a t aktivitas m a t a h a r i p a d a foF2 t a h u n 1991-1995 yang diperlihatkan dengan koefisien korelasi y a n g tinggi a n t a r a foF2 dengan bilangan bintik m a t a h a r i d a n j u m l a h flare masing-masing sebesar 0,96
Gambar 3-3: Grafik r a t a - r a t a b u l a n a n nilai TEC siang hari waktu lokal (10.00-15.00 WIB) di B a n d u n g d a n bilangan Bintik m a t a h a r i dalam selang w a k t u 1997-2000. Belum t a m p a k p e n g a r u h aktivitas m a t a h a r i t e r h a d a p TEC ionosfer di Biak, k a r e n a nilai TEC didominasi oleh p e n g a r u h b u l a n a n dan m u s i m a n , tetapi kecenderungan s u d a h t a m p a k mengikuti pola tingkat aktivitas m a t a h a r i
G a m b a r 3-4: Grafik r a t a - r a t a bergerak 12 b u l a n TEC siang hari waktu lokal (10.00-15.00 WIB) di a t a s B a n d u n g t a h u n 1997-2000 dibandingkan dengan bilangan bintik matahari t a h u n 1997-2000. T a m p a k dengan jelas kaitan a n t a r a rata-rata t a h u n a n TEC dan bilangan bintik m a t a h a r i . Hal ini terbukti dari tingginya koefisien korelasi a n t a r a TEC dengan bilangan bintik m a t a h a r i yaitu sebesar 0,98
Dari identifikasi p e n g a r u h aktivitas m a t a h a r i p a d a variasi TEC dan foF2 ionosfer di Biak d a n di Bandung, t a m p a k b a h w a pengaruh aktivitas m a t a h a r i p a d a TEC d a n foF2 ionosfer di Biak d a n di B a n d u n g mempunyai korelasi positif d a n m e m p u n y a i k a i t a n yang sangat tinggi setelah p e n g a r u h b u l a n a n d a n m u s i m a n dihilangkan. Hal ini ditandai dengan koefisien korelasi y a n g tinggi diperoleh a n t a r a k e d u a parameter aktivitas matahari dan parameter ionosfer. Korelasi yang diperoleh adalah positif, yaitu j i k a aktivitas m a t a h a r i meningkat m a k a variasi TEC d a n foF2 ionosfer meningkat pula. Sebaliknya, bila aktivitas m a t a h a r i m e n u r u n , m a k a TEC d a n foF2 ionosfer m e n u r u n j u g a .
3 . 2 Identifikasi badai ionosfer karena flare k u a t yang terjadi pada 23 September 1 9 9 8 dan 1 4 Jul! 2 0 0 0
U n t u k mengidentifikasi badai ionosfer yang disebabkan oleh flare m a t a h a r i , dipilih peristiwa flare k u a t yang terjadi p a d a 23 September 1998 dan
14 J u l i 2 0 0 0 . Peristiwa flare matahari p a d a 23 September 1998 dengan kelas 3 B / M 7,1 m e m a n c a r k a n enegi sinar-X dengan intensitas m a k s i m u m sebesar 7,1 x 10-5 W a t t / m2. Flare sinar-X dimulai p a d a p u k u l 06.40 UT, d a n mencapai m a k s i m u m p a d a p u k u l 10.24 UT, berakhir p a d a p u k u l 07.31 UT, diikuti oleh peristiwa CME p a d a p u k u l 0 7 . 4 5 UT seperti y a n g ditunjukkan p a d a G a m b a r
2-1. Peristiwa flare m a t a h a r i p a d a tanggal 14 J u l i 2000 dengan kelas 3 B / X 5,7 m e m a n c a r k a n enegi sinar-X sebesar 5,7 x 10"4 W a t t / m2. Flare sinar -X dimulai p a d a p u k u l 10.03 UT, m e n c a p a i m a k s i m u m p a d a p u k u l 10.24 UT, berakhir
p a d a p u k u l 10.43 UT, diikuti oleh peristiwa CME mulai p u k u l 10.54 UT seperti yang ditunjukkan p a d a Gambar 2-2.
G a m b a r 3-5A m e n u n j u k k a n pola variasi TEC j a m - a n d a n mediannya, d a n G a m b a r 3-5B m e n u n j u k k a n pola deviasi nilai TEC dibandingkan dengan badai geomagnetik Dst dalam selang waktu dari tanggal 21-26 September 1998, 2 hari sebelum d a n 3 hari s e s u d a h peristiwa flare yang terjadi p a d a tanggal 23 September 1998. Sedangkan Gambar 36A m e n u n j u k k a n pola variasi TEC j a m -an d a n medi-annya, d a n Gambar 3-6B m e n u n j u k k a n pola deviasi nilai TEC dibandingkan dengan badai geomagnetik Dst dalam selang waktu dari tanggal 12-17 J u l i 2 0 0 0 , 2 hari sebelum dan 3 hari s e s u d a h peristiwa flare yang terjadi p a d a tanggal 14 J u l i 2 0 0 0 .
(A)
(B)
uamDar J - o : A) h'oia variasi IIMJ J a m - a n aioanaingKan aengan I C L meaian B) Pola deviasi TEC dibandingkan Badai geomagnetik Dst dari 2 1
-26 September 1998 di B a n d u n g dikaitkan dengan peristiwa flare k u a t 23 September 1998. Tampak jelas dalam Gambar 3-5A bahwa d u a hari setelah flare, pada 25-26 September 1998 menunjukkan nilai TEC j a m - a n berada di a t a s nilai mediannya yang dimulai sekitar pukul 03.00 UT tanggal 25 September
1998. Gambar 3-5B m e n u n j u k k a n bahwa 2 j a m setelah awal badai geomagnetik p a d a p u k u l 01.00 UT tanggal 25 September
1998, dengan SD (Sudden Commencemen) sebesar 2 2 0 nT sekitar p u k u l 10.00 UT, diikuti oleh badai ionosfer p a d a 25 September 1998 dari j a m 21 UT sampai j a m 06 UT p a d a tanggal 26 September 1998 dengan simpangan terbesar sekitar
(B)
G a m b a r 3-6: A) Pola variasi TEC J a m - a n dibandingkan dengan TEC median B) pola deviasi TEC dibandingkan badai geomagnetik Dst dari 1 2
-17 J u l i 2 0 0 0 di B a n d u n g dikaitkan dengan peristiwa flare kuat, 14 J u l i 2000. Tampak jelas dalam Gambar 3-6A b a h w a d u a hari setelah flare, p a d a 16-17 Juli 2000 m e n u n j u k k a n nilai TEC j a m - a n b e r a d a di a t a s nilai mediannya yang dimulai sekitar p u k u l 03.00 UT p a d a 16 J u l i 2000, k e m u d i a n p a d a 17 J u l i 2 0 0 0 , nilai TEC j a m - a n berada di bawah nilai mediannya. G a m b a r 3-6B menunjukkan bahwa sekitar 7 j a m setelah awal badai geomagnetik mulai p a d a pukul 16.00 UT tanggal 15 J u l i 2 0 0 0 , dengan SD (Sudden Commencement) sebesar 300 nT terjadi sekitar p u k u l 24.00 UT, mulai terjadi badai ionosfer p a d a 16 J u l i 2 0 0 3 dari p u k u l 03-21 UT dengan s i m p a n g a n terbesar sekitar 12 TECU
Dari G a m b a r 3-5 t a m p a k bahwa 2 hari sebelum terjadi flare k u a t p a d a tanggal 23 September 1998 belum terlihat a d a n y a variasi TEC yang mencolok a n t a r a nilai TEC median dengan TEC j a m - a n . Baru sekitar 2 hari a t a u tepatnya ± 42 j a m setelah flare yang diikuti oleh peristiwa CME terlihat a d a n y a p e n g a r u h flare t e r h a d a p TEC, yaitu p a d a tanggal 25-26 September 1998. Hal ini dapat
ditunjukkan dengan kenaikan nilai m a k s i m u m TEC, dengan nilai TEC j a m - a n berada di a t a s nilai TEC mediannya dimulai p a d a pukul 03.00 UT p a d a 25 September 1998 dan berlanjut sampai 26 September 1998. Karena nilai TEC b e r a d a di a t a s nilai mediannya aelama beberapa j a m atau sekitar harian, m a k a badai ini dikenal aebagai badai ionosfer dengan fase positif. Badai ionosfer ini terjadi 2 j a m aetelah awal badai magnetik p a d a 25 September 1998, yang m e n u n j u k k a n pertambahan variasi indeks geomagnetik Dst secara drastis, mempunyai Sudden Commmencement (SC) dengan Dst mencapai nilai makaimum aekitar 2 2 0 nT. Badai geomagnetik ini dimulai sekitar pukul 01.00 UT, mencapai p u n c a k n y a sekitar pukul 10.00 UT, dan baru kembali normal p a d a pukul 20.00 UT tanggal 26 September 1998 aeperti yang ditunjukkan dalam Qambar 3-5A. Besarnya simpangan nilai TEC yang terbesar dihitung dari lembah ke p u n c a k dibandingkan dengan simpangan nilai TEC p a d a tanggal 24 September 1998 (dipilih sembarang) adalah sekitar 12 TECU seperti yang ditunjukkan p a d a Gambar 3-5B. Dari hasil teraebut terlihat b a h w a 2 hari sebelum terjadi flare k u a t yang terjadi p a d a tanggal 23 September 1998 beium ada gangguan, yang berarti ada p e n u n d a a n waktu setelah kemunculan flare yang diikuti oleh peristiwa CME sampai terjadinya gangguan geomagnetik p a d a tanggal 25 September 1998.
Dari Gambar 3-6 t a m p a k bahwa 2 hari sebelum terjadi flare k u a t p a d a tanggal 14 J u l i 2000 belum terlihat adanya variasi TEC yang mencolok a n t a r a nilai TEC median dengan TEC jam-an. Baru sekitar 2 hari setelah terjadi flare yang diikuti peristiwa CME, tepatnya ± 35 jam, terlihat adanya pengaruh flare terhadap TEC. Hal ini d a p a t ditunjukkan dengan kenaikan nilai m a k s i m u m TEC, dengan TEC jam-an berada di atas mediannya dimulai sekitar pukul 03.00 UT p a d a tanggal 16 Juli 2000, disebut badai ionosfer dengan fase positif (A), kemudian p a d a tanggal 17 Juli 2000 nilai TEC j a m - a n berada di bawah TEC median, disebut badai ionoafer dengan fase negatif (B), seperu' yang ditunjukkan p a d a G a m b a r 3-6A. Badai ionoafer ini terjadi sekitar 7 j a m setelah awal badai magnetik p a d a 15 Juli 2000, yang menunjukkan pertambahan variasi indeks geomagnetik Dst secara drastis yang mempunyai SC dengan Dst sampai sekitar 300 nT, dimulai sekitar p u k u l 16.00 UT dan mencapai p u n c a k n y a sekitar pukul 24.00 UT (07 00 LT) disebut SC, kemudian baru kembali sekitar p u k u l 03.00 UT p a d a tanggal 16 Juli 2000 seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3-6B. Besarnya penyimpangan TEC yang dihitung dari lembah ke puncak dibandingkan dengan penyimpangan TEC p a d a tanggal 15 Juli 2000 sekitar 12 TECU seperti yang ditunjukkan p a d a Gambar 3-6B. Dari hasil tersebut terlihat b a h w a sekitar 2 hari sebelum terjadi flare kuat pada tanggal 14 Juli 2000, belum ada gangguan, ini berarti a d a p e n u n d a a n waktu setelah kemunculan flare yang diikuti oleh peristiwa CME sampai terjadinya gangguan geomagnetik p a d a tanggal 15 Juli 2000. J e l a s b a h w a p e r u b a h a n nilai TEC sebagai akibat peristiwa dari k e d u a flare yang diikuti oleh peristiwa CME. Hal ini ditunjukkan oleh p e r u b a h a n indeks geomagnetik Dst secara drastis, di m a n a perubahan drastis Dst meng-indikasikan adanya badai geomagnetik. Sedangkan badai magnetik diawali oleh gangguan y a n g terjadi di permukaan m a t a h a r i dan menimbulkan badai geomagnetik k u a t y a n g m e m p u n y a i SC yang timbul 1-2 h a r i setelah flare terjadi
s e s u a i d e n g a n p e n g a m a t a n yang dilakukan oleh J e n k i n s d a n Paghis (1963). Hasil p a d a G a m b a r 3-6B m e n u n j u k k a n setelah SC sekitar p u k u l 24.00 UT (07. 00 LT), m u l a i terjadi peningkatan harga TEC dari 03.00 UT (10.00 LT) s a m p a i j a m 2 1 . 0 0 UT (03.00 LT) p a d a 16 J u l i 2000 selama badai magnetik, selanjutnya diikuti pengurangan TEC dari 00.00 UT ke 23.00 UT p a d a 17 J u l i 2 0 0 0 seiring dengan hilangnya badai geomagnetik secara perlahan-lahan. Peristiwa flare k u a t p a d a tanggal 14 J u l i 2000 yang menyebabkan fase badai ionosfer d e n g a n fase positif d a n fase negatif secara bergantian sesuai dengan p e n g a m a t a n y a n g dilakukan oleh Mendillo (1973). Dari hasil penyelidikan yang d i l a k u k a n p a d a s ta s iu n y a n g berlokasi di belahan bumi u t a r a diperoleh b a h w a pada u m u m n y a u n t u k badai dengan SC selama siang hari [daytime) menunjukkan peningkatan h a r g a TEC (fase positif) p a d a sore a t a u malam hari p a d a hari yang s a m a , selanjutnya diikuti oleh depresi yang menyebabkan pengurangan harga TEC (fase negatij). J i k a s u a t u badai dengan tiba-tiba terjadi setelah m a t a h a r i t e r b e n a m , h a n y a salah s a t u dari k e d u a fase yaitu fase negatif a t a u fase positif yang t a m p a k terlambat sampai sore hari berikutnya [delayed positive storms), Kemudian Gustavo at. al., (1997) melakukan penelitian TEC di lintang selatan p a d a T u c u m a n Argentina (26,9 S; 64,5 B) selama beberapa badai geomagnetic terjadi m e n d a p a t k a n hasil y a n g serupa, yaitu p a d a hari badai geomagnetik m e n y e b a b k a n badai ionosfer positif p a d a sore a t a u malam hari dan kemudian diikuti oleh badai ionosfer negatif
F e n o m e n a badai ionosfer positif d a p a t diterangkan oleh medan listrik (Tanaka a n d Hirao, 1973) a t a u oleh angin m e n g a r a h s e l a t a n y a n g bergerak ke a r a h ekuator oleh TAID {Traveling Atmospheric-Ionospheric Disturbances) (Prolss and J u n g . , 1978). Efek badai ionosfer positif yang mencolok bisa terjadi hampir b e r s a m a a n a t a u setelah beberapa j a m dengan SC. J i k a beberapa j a m d i b u t u h k a n u n t u k angin badai menjalar dari lintang a u r o r a ke lintang m e n e n g a h d a n l i n t a n g r e n d a h , peningkatan TEC p a d a tingkat p e r t a m a mungkin disebabkan oleh m e k a n i s m e yang agak cepat, seperti m e d a n listrik magnetosfer y a n g d i p e r k u a t mengangkat plasma ke a t a s sampai daerah-daerah di m a n a
hilangnya (Josses) oleh proses rekombinasi lebih rendah. Peningkatan TEC seharian p a d a beberapa badai geomagnetik mungkin efek dari angin mengarah k e e k u a t o r dihaailkan oleh p e m a n a s a n J o u l e p a d a lintang a u r o r a selama m a s a badai, yang m e m a j u k a n a t a u menggantikan efek permulaan dari m e d a n listrik.
Badai ionosfer negatif setelah fase positif, a t a u selama periode badai yang s a n g a t k u a t , j u g a disebabkan oleh angin mengarah selatan ini y a n g m e n g a n g k u t nitrogen y a n g kaya u d a r a dari daerah a u r o r a ke lintang tinggi, lintang m e n e n g a h d a n lintang r e n d a h . Komposisi gangguan dihasilkan oleh badai geomagnetik mempengaruhi proses ionisasi dari atmosfer a t a s ; diperoleh s u a t u korelasi yang erat a n t a r a peningkatan badai magnetik dari rasio k e r a p a t a n N 2 / 0 d a n pengosongan kerapatan p l a s m a ionosfer (Proles, 1980). Efek badai fase positif yang lama, j u g a disebabkan oleh p e r u b a h a n komposisi gas neteral, k a r e n a p e n g u r a n g a n yang moderat dari rasio k e r a p a t a n N 2 / 0 sering terjadi (Prolss, 1987). Hasil pengurangan dalam kecepatan loss ionosfer a k a n m e n d u k u n g peningkatan k e r a p a t a n elektron di ionosfer. Dengan demikian angin termosfer m e m p u n y a i p e r a n a n yang sangat penting dalam memelihara
fase positif {plasma terangkat ke atas) d a n fase negatif (transpor dari k a n d u n g a n molekul). Bad a: ionosfer dengan fase positif d a n badai negatif ini timbul disebabkan oleh b e r m a c a m - m a c a m fenomena, karena plasma di d ae r ah ionsfer dikendalikan oleh b e b e r a p a mekanime yang saling bersaing, bergantung k e p a d a lokasi p e n g a m a t a n , posisi m a t a h a r i , variasi musira dan waktu lokal. Oleh k a r e n a itu, agar d a p a t lebih m e m a h a m i mekanisme yang menyebabkan jenis-jenis badai ionosfer ini dianjurkan pengamatan TEC dan frekuensi kritis lapisan
F2 s e c a r a s e r e n t a k u n t u k berbagai lintang yang disebabkan oleh peristiwa Flare kuat yang diikuti oleh CME y a n g s a m a (dalam kesempatan belum dilakukan).
Seperti diketahui b a h w a ionosfer bumi bertindak sebagai medium pengganggu t e r h a d a p sistem navigasi seperti GPS. M e n u r u t Klobuchar (1991), keterlambatan w a k t u [delay time) dari signal group berbanding l u r u s dengan TEC. 1 u n i t TEC - 1 x 101 6 e l / m2 s a m a dengan waktu t u n d a [delay time) 0,542 ns p a d a LI d e n g a n frekuensi GPS - 1,6 GHz, menyebabkan k e s a l a h a n j a r a k p e n g u k u r a n sebesar 0,163 meter. J a d i p a d a s a a t terjadi badai magnetik sebagai a k i b a t dari peristiwa flare yang k u a t p a d a 23 September d a n 14 J u l i 2 0 0 0 yang menyebabkan deviasi TEC sekitar 12 TEC bisa menyebabkan k e s a l a h a n p a d a receiver GPS frekuensi tungggal sekitar 12 x 0,163 meter a t a u kira-kira 19 meter.
B e r d a s a r k a n hasil-hasil identifikasi di a t a s j u g a diperoleh hasil b a h w a variasi TEC ionosfer di B a n d u n g dan foF2 ionosfer di SPD Biak selain dipengaruhi oleh aktivitas m a t a h a r i yang dinyatakan dengan indeks bilangan bintik m a t a h a r i d a n flare j u g a dipengaruhi oleh variasi b u l a n a n d a n m u s i m a n . J u g a teridentifikasi b a h w a sebelum d a n s e s u d a h terjadi flare k u a t tanggal 23 September 1998 d a n 14 Juli 2000, banyak terjadi flare-flare kecil, tetapi tidak menimbulkan badai ionosfer.
5 KESIMPULAN
Kesimpulan yang d a p a t diambil dari hasil-hasil identifikasi di a t a s adalah b a h w a variasi foF2 ionosfer di SPD Biak dalam rentang waktu dari 1991-1995 dan TEC ionosfer di B a n d u n g dalam rentang waktu dari J u n i 1997- Desember 2000 memiliki keterkaitan yang k u a t dengan aktivitas m a t a h a r i y a n g dinyatakan dengan bilangan bintik matahari dan j u m l a h flare. Dari hasil analisis r a t a - r a t a bergerak 12 bulan [moving-averages) diperoleh kesimpulan k u a t n y a p e n g a r u h aktivitas m a t a h a r i terhadap foF2 d a n TEC ionosfer yang dibuk t ikan dengan tingginya koeflsien korelasi an tar a fbF2 dengan bilangan bintik m a t a h a r i d a n j u m l a h flare dalam rentang waktu dari 1991-1995 masing-masing s e b e s a r 0,96, sedang TEC dengan bilangan bintik m a t a h a r i dalam r e n t a n g w a k t u dari 1997-2000 sebesar 0,98.
Sedang dari identifikasi peristiwa flare k u a t yang terjadi p a d a tanggal 23 September 1998 dan tanggal 14 J u l i 2000 yang diikuti oleh peristiwa CME disimpulkan b a h w a d u a hari setelah flare p a d a tanggal tersebut diikuti dengan terjadi badai ionosfer b e r u p a badai positif d a n negatif yang didahului beberapa j a m oleh peristiwa badai geomagnetik. Dari hasil identifikasi disimpulkan b a h w a
Dari p e m b a h a s a n dan analisis j u g a disimpulkan b a h w a telaah identifikasi p e n g a r u h aktivitas m a t a h a r i t e r h a d a p variasi ionosfer m u t l a k diperlukan u n t u k peringatan dini sistem komunikasi d a n navigasi berbasis sate lit.
DAPTAR RUJUKAN
Gonzalez, W.D., J.A Joselyn, Y. Kamide, H.W. Kroehl, G. Rostoker, B. Tsurutani, a n d V.M. Vasyliunas, 1994. What is a Geomagnetic Storm ? J. Geophys, Res. 9 9 , 5 7 7 1 - 5 7 9 2 .
Gustavo A Mansilla a n d J o s e R. Manzano, 1997. Evolution of Total Electron
Content and Slab Thicness at Tucuman, Argentina During Some Geomagnetic Storms, http://www.igeofcu.mx/editorial/georinter/1997/04/
H a n s Volland, 1988. Atmospheric Tidal and Planetary Waves, Kluwer Academic Publishers Group.
J e n k i n s , R. W., Paghis.I, 1963. Criteria for the Association of Solar Flares with
Geomagnetic Disturbances, Can. J. Phys.41, 1056-1075.
King, G.A.M, 1962a. The Ionospheric F region During a Storm, Planetary Space Sci. 9, 9 5 - 1 0 0 .
Mendillo, M., 1973. A Study of the Relationship between Geomagnetic Storm and
Ionospheric Disturbances at Midlattitudes. Planet. Space Sci., 2 1 , 3 4 9 - 3 5 8
Prolss, G. W., 1980. Magnetic Storm associated Perturbations of the Upper
Atmosphere: Recent Result Obtained by Satellite-Boms Gas Analyzers. Rev.
Geophys., 18, 183-202.
Prolss, G. W., 1987. Storm Induced Changs in the Thermospheric Composition at
Middle Latitudes, Planet. Space Sci., 3 5 , 8 0 7 - 8 1 1 .
Prolss, G.W.and M. J. J u n g , 1978. Traveling Atmospheric Disturbances as a
Feasible Explanation for Daytime Positive storm Effects of Moderate Duration at Middle Latitudes. J. Atmos. Terr. Phys., 4 0 , , 1351-1354.
Thome G.D a n d L.S. Wagner, 1971. Electron Desity Enhancements in the E and F
regions of the Ionosphere During Solar Flares, J o u r n a l Geophisical Research
7 6 , 6 8 8 3 - 6 8 9 5 .
T a n a k a , T. and K. Hirao, 1973. Effects of an Electric Field on the Dynamical
Behavior of the Ionosphere and its Application to the Storm-time Disturbance of the F-Layer, J. Atmos. Terr. Phys., 35 , 1275 - 1452.
T s u r u t a n i , B.T., B.E. Goldstein, E.J. Smith, W.D. Gonzalez, P. Tang, S.I. Akasofu, a n d R.R. Anderson, 1990. The Interplanetary and Solar Causes of
