81
VARIASI HARI TENANG GEOMAGNET PADA SAAT GERHANA
MATAHARI TOTAL 9 MARET 2016
(VARIATION QUIET DAY OF GEOMAGNETIC DURING THE TOTAL
SOLAR ECLIPSE MARCH 9, 2016)
Mamat Ruhimat Pusat Sains Antariksa
Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jln. DR. Djundjunan 133 Bandung 40173
e-mail: mamat.ruhimat@lapan.go.id ABSTRACT
Variations of geomagnetic quiet days describe the geomagnetic field fluctuations are influenced by the process of heating and ionisation in the E layer of the ionosphere. At low latitudes, the dominant current on a quiet day is the Sq current. Closure of solar radiation in the event of a total solar eclipse will cause a decrease in electron density and will cause changes in geomagnetic variations. The purpose of this study was to determine the effect of the total solar eclipse to the geomagnetic field. By eliminating the geomagnetic disturbance of daily geomagnetic field variations, will be obtained the quiet days. The quiet days patten at a lower total solar eclipse is more lower 17 nT than from one pattern of the international geomagnetic quiet days.
Keywords: Quiet day, Solar eclipse, Geomagnetic field variation, Ionosphere ABSTRAK
Variasi hari tenang geomagnet menggambarkan fluktuasi medan geomagnet yang banyak dipengaruhi oleh proses pemanasan dan ionisasi di lapisan E ionosfer. Di lintang rendah arus yang dominan pada hari tenang adalah arus Sq. Terjadinya penutupan radiasi matahari dalam peristiwa gerhana matahari total, akan menyebabkan menurunnya kerapatan elektron dan selanjutnya akan menyebabkan perubahan variasi geomagnet. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh gerhana matahari total terhadap medan geomagnet. Dengan mengeliminasi gangguan geomagnet dari variasi medan geomagnet harian, akan diperoleh pola hari tenang. Pola hari tenang pada gerhana matahari total lebih rendah 17 nT dari salah satu pola hari tenang geomagnet internasional.
Kata kunci: Hari tenang, Gerhana matahari, Variasi medan geomagnet, Ionosfer 1 PENDAHULUAN
Gerhana matahari total (GMT) merupakan peristiwa alam yang tidak hanya dapat dilihat secara langsung oleh mata, tetapi juga dapat terlihat efeknya dengan menggunakan peralatan fluxgate magnetometer. Dalam peristiwa GMT ini matahari, bulan, dan bumi berada dalam satu garis edar sehingga radiasi matahari yang masuk bumi menjadi tertutup oleh bulan. Gerhana matahari total yang terjadi pada 9 Maret 2016 melintasi sebagian besar wilayah Indonesia dengan jalur seperti dalam Gambar 1-1.
Kondisi ionosfer pada daerah atau zona totalitas sepanjang lintasan kemungkinan akan mengalami perubahan akibat kejadian GMT tersebut. Kejadian ini merupakan kesempatan yang baik untuk meneliti lebih dalam efeknya terhadap medan geomagnet. Mempelajari geomagnet dengan adanya perubahan radiasi yang datang dari korona matahari adalah penting, karena aksi ionisasi di daerah dinamo ionosfer berubah (Curto et al., 2006). Efek utama yang mungkin terjadi dalam medan geomagnet disebabkan oleh gangguan
82
arus listrik di lapisan E ionosfer yang pada hari-hari tenang didominasi oleh arus Sq. Penutupan radiasi matahari oleh bulan menyebabkan pengurangan kerapatan elektron di ionosfer dan dengan demikian secara signifikan menurunkan konduktivitas di wilayah itu (Korte et al., 2001).
Gambar 1-1: Peta perlintasan GMT 9 Maret 2016 (http://eclipse.gsfc.nasa.gov / SEplot /SEplot2001/SE2016 Mar 09T.GIF)
Variasi geomagnet, khususnya pada variasi hari tenang menggambarkan fluktuasi medan geomagnet yang banyak dipengaruhi oleh proses pemanasan dan ionisasi di lapisan ionosfer. Pada saat berlangsungnya gerhana matahari total, proses ionisasi akan mengalami gangguan. Secara umum diketahui bahwa variasi harian medan geomagnet hari tenang disebabkan terutama karena arus dinamo yang mengalir di lapisan E ionosfer. Gerhana matahari mengubah proses ionosfer lapisan E dan sebagai hasilnya mempengaruhi variasi harian geomagnet yang biasa dikenal sebagai variasi hari tenang (Sq), yang berasal terutama dari dalam ionosfer. Akibat tertutupnya sinar
matahari selama gerhana diperkirakan proses ionisasi di lapisan ionosfer ter-ganggu. Perubahan paling signifikan muncul di ionosfer karena sifat ionosfer terkait erat dengan radiasi matahari. Perubahan tersebut juga mengakibatkan perubahan variasi harian geomagnet sebagaimana dicatat oleh stasiun pengamat geomagnet. Efek ionosfer selama gerhana matahari tergantung pada beberapa faktor seperti tingkat aktivitas matahari, tingkat gangguan geomagnet (Onovughe, 2013; Tomas et al., 2009). Peneliti lain telah mempelajari variasi medan geomagnet selama gerhana matahari dengan sebagian besar hasil menunjukkan anomali positif di komponen Y dan penurunan komponen X (Malin et al., 2000; Adam et al., 2005). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui efek gerhana matahari total terhadap variasi hari tenang geomagnet.
2 DATA DAN METODOLOGI
Data geomagnet yang digunakan dalam riset ini diperoleh dari hasil pengamatan variasi harian geomagnet di Stasiun Meteorologi kelas III Babullah BMKG Ternate (0⁰ 49' 45.20 "LU; 127⁰ 22' 54.00" BT, λ 08,01⁰LS; β 156,31⁰ BB). Peralatan yang digunakan jenis fluxgate magnetometer merk Magson dengan resolusi 0,1 nT dan sampling rate 1 Hz. Pencatatannya dalam waktu universal
time (UT) dan komponen yang diukur
terdiri dari komponen X, Y dan Z. Medan magnet komponen horizontal (H) adalah resultan dari medan magnet komponen X dan medan magnet komponen Y. Komponen H ini digunakan untuk mengungkap fenomena yang berasal dari luar Bumi. Pengamatannya mulai 4 sampai dengan 10 Maret 2016.
Untuk mengetahui adanya gangguan geomagnet yang datang dari aktivitas matahari atau arus cincin, maka digunakan data gangguan geomagnet menggunakan indeks Dst dari http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/. Indeks
83 Dst juga digunakan untuk mengeliminasi
atau memisahkan gangguan geomagnet yang disebabkan arus cincin dari variasi harian geomagnet sehingga diperoleh variasi hari tenang geomagnet. Pengamatan variasi harian geomagnet yang dilakukan pada 5 Maret 2016, tergolong dalam salah satu kelompok hari tenang geomagnet Internasional. Cara untuk mendapatkan pola hari tenang geomagnet berdasarkan data hasil pengukuran diperoleh dengan mengeliminasi variasi harian geomagnet dengan gangguan geomagnet (indeks Dst) akibat efek dari arus cincin (Daglis
et al., 1990, Ganushkina et al., 2002).
Untuk memisahkan pola hari tenang dari variasi harian geomagnet digunakan persamaan (2-1) dan (2-2) (Korte et al., 2001) dan difilter menggunakan analisis Fourier (Ruhimat et al., 2016).
)
11
(
0
X
Dst
Cos
Cos
X
D
(2-1))
11
(
0
Y
Dst
Cos
Sin
Y
D
(2-2)dengan X adalah medan magnet komponen utara-selatan, Y adalah medan magnet komponen timur-barat, λ adalah lintang geomagnet stasiun pengamatan dan sudut 11⁰ adalah beda sudut antara kutub geografi dengan kutub geomagnet. 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 3-1 menunjukkan hasil pengamatan geomagnet di Ternate pada 5 Maret 2016 yang tergolong dalam variasi hari tenang geomagnet. Komponen yang diukur terdiri dari komponen X (utara-selatan) nilainya berkisar 38840-38900 nano tesla (nT), komponen Y (timur-barat) nilainya berkisar -50-0 nT dan komponen Z (vertikal) nilainya berkisar -9400 nT. Untuk komponen horizontal (H) dapat dihitung dengan resultan dari komponen X dan Y.
Gambar 3-2a menunjukkan tingkat gangguan geomagnet (indeks Dst) http: //wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/ pada 5 Maret
2016. Kurva ini menggambarkan bahwa pada tanggal tersebut gangguan geomagnetnya lemah sekali hanya mencapai ± 10 nT. Hal ini menunjukkan gangguan geomagnet yang ditimbulkan oleh arus cincin ataupun aktivitas matahari tidak terjadi. Dengan meng-gunakan persamaan (2-1) dan (2-2), kemudian dihitung resultannya maka variasi hari tenang komponen horizontal (H) geomagnet dapat diketahui. Pola hari tenang diperoleh dari variasi hari tenang yang difilter dengan menggunakan analisis Fourier. Hasilnya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3-2b yakni kurva dengan garis warna biru dan pola hari tenangnya dengan kurva garis warna hitam. Dalam kondisi tenang kedua kurva hampir berimpit seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3-2b yakni pada 5 Maret 2016, dimana kondisi ini termasuk dalam urutan salah satu hari tenang internasional geomagnet (http://wdc. kugi.kyoto-u.ac. jp/).
Gambar 3-1: Variasi harian geomagnet di Ternate pada 5 Maret 2016, terdiri dari komponen X (utara-selatan), Y (timur-barat) dan Z (vertikal)
84
Gambar 3-2: Kurva indeks Dst (http://wdc. kugi.yoto-u.ac.jp/) dan variasi hari tenang di Ternate
Gambar 3-3 menunjukkan kurva hasil pengamatan variasi harian geomagnet pada 9 Maret 2016 yakni tanggal saat terjadinya peristiwa gerhana matahari total. Pada pukul 00:30 UT hingga pukul 02:00 UT terjadi penurunan dari variasi harian geomagnet komponen X dan peningkatan dalam komponen Y. Pengamatan intensitas medan magnet selama gerhana matahari total cenderung menurun. Kejadian ini sesuai dengan yang pernah dilaporkan oleh peneliti sebelumnya (Malin et al., 2000; Adam et
al.,2005; Ladynin et al., 2011; Ates et al.,
2011), walaupun dalam peristiwa kali ini tidak terlalu signifikan perubahannya. Pada 9 Maret 2016 tersebut, geomagnet masih dalam kondisi recovery setelah kejadian badai geomagnet 7 Maret 2016 (http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/). Variasi gangguan geomagnet yang terjadi 9 Maret 2016 ini ditunjukkan dalam Gambar 3-4a. Kurva indeks Dst berkisar dari -15 nT hingga -30 nT. Variasi indeks Dst ini digunakan untuk memisahkan variasi hari tenang dari variasi hariannya. Dengan cara yang sama seperti yang telah dijelaskan dalam Gambar 3-2, maka diperoleh variasi hari tenang
geomagnet dan polanya untuk 9 Maret 2016 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3-4b. Variasi hari tenang geomagnet yang diperoleh tidak licin seperti pola hari tenang, karena diduga ada sumber lain yaitu efek dari gerhana matahari total yang berlangsung sekitar pukul 00:30-02:00 UT yang merupakan anomali dari variasi hari tenang geomagnet komponen H. Variasi hari tenang geomagnet mengalami penurunan dari pola hari tenang regulernya dalam rentang waktu tersebut rata-rata sekitar -5nT, seperti ditunjukan pada Gambar 3-4b. Efek gerhana matahari terhadap medan geofisikageomagnet ini di Novosibirsk Russia pada kejadian gerhana matahari total terdahulu menyebabkan penurunan variasi harian geomagnet dengan menurunkan amplitude 5 nT (Babakhanov et al., 2013).
Gambar 3-3: Variasi harian geomagnet komponen X,Y, dan Z di Ternate pada 9 Maret 2016
85 Gambar 3-4: Kurva indeks Dst (http://wdc.
kugi.kyoto-u.ac.jp/) dan variasi pola hari tenang di Ternate pada 9 Maret 2016
Gambar 3-5: Kurva garis biru adalah ekivalen rapat arus hari tenang (Sq) di Ternate 9 Maret 2016 dan kurva garis hitam adalah geomagnet kondisi tenang 5 Maret 2016 Gambar 3-5 menunjukkan variasi pola hari tenang geomagnet (Sq) di Ternate pada 9 Maret 2016 yang digambarkan dengan kurva garis biru. Pola hari tenang geomagnet 5 Maret 2016 digambarkan dengan kurva garis hitam yang menunjukkan variasi geomagnet kondisi tenang secara
internasional. Kurva pola hari tenang geomagnet 9 Maret 2016 memiliki variasi yang lebih rendah rata-rata sebesar 17 nT dibandingkan dengan kurva pola hari tenang geomagnet 5 Maret 2016. Hal ini diduga karena adanya proses ionisasi yang terganggu karena berkurangnya radiasi matahari akibat peristiwa gerhana matahari total.
4 KESIMPULAN
Dari hasil perekaman data pada 9 Maret 2016 dalam selang waktu dari pukul 00:30 – 02:00 UT teramati adanya penurunan yang signifikan variasi geomagnet komponen X pada saat gerhana matahari total terjadi dan kenaikan pada komponen Y. Dari hasil pengolahan geomagnet komponen X dan Y maka diperoleh komponen H (horizontal) yang mengungkap adanya perubahan bersumber dari luar bumi. Pola hari tenang pada saat gerhana matahari total 9 Maret 2016 rata-rata lebih rendah 17 nT dari pola hari tenang 5 Maret 2016. Hal ini terkait dengan peristiwa gerhana matahari total yang menurunkan proses ionisasi di lapisan ionosfer sehingga pola hari tenangnya menurun.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dra. Clara Yono Yatini, M.Sc yang sudah memberi arahan dalam penelitian ini.
DAFTAR RUJUKAN
Adam A., Vero J., Szendroi J., 2005. Solar Eclipse Effect on Geomagnetic Induction Parameters, Annales Geophysicae, 23, 3487-3494.
Ates A., A. Buyuksarac, O. Beltas, 2011. Geophysical Variation During the Total Solar Eclipse in 2006 in Turkey, Tukish Journal of Earth Sciences Vol 20, 337-342.
Babakhanov I.V., A.Y. Belenskaya, M.A. Bizin, O.M. Grekhov, S.Y. Khomutov, 2013. The Geophysical Disturbances During The Total Solar Eclipse of 1 August 2008 in Novosibirsk Russia, Journal of
86
Atmospheric and Solar Terrestrial Physics 92, 1-6.
Curto J. J., B. Heilig, and M. Pinol, 2006. Modeling the Geomagnetic Effects Caused by the Solar Eclipse of 11 August 1999, J. Geophys. Res., 111, A07312, 1-9.
Daglis I.A., R.M. Thome, W. Baumjohann, S. Orsini, 1999. The Terrestrial Ring Current: Origin, Formation and Decay, Rev. of Geophys, 37,4, 407-438.
Ganushkina N.Y., T.I. Pulkkinen, M.V. Kubyshkina, H.J. Singer, C.T. Russel, 2002. Modeling The Ring Current Magnetic Field During Storms, Journal of Geophysics Research, 107, A7, 1092, SMP 3 1-10.
http://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEplot/SEplot200 1/SE2016Mar09T.GIF-http://wdc. kugi. kyoto-u.ac.jp/ dst_ realtime/ 201603/ index.html diakses 14 Maret 2016. Korte M., H. Luhr, M. Forster, V. Haak, 2001.
Did the Solar Eclipse of August 11, 1999, Show a Geomagnetic Effect?, Journal of Geophysical Research, Vol 106, A9, 18563-18575.
Ladynin A.V., N.N. Smakov, S.Y. Khomukov, 2011. Changes in the Daily Geomagnetic Variation During the Total Solar Eclipse
of 1 August 2008, Russian Geology and Geophysics, 52, 343-352.
Malin S R C., Ozcan O., Tank S B., Tuncer M K., Yazici-Cakin O., 2000. Geomagnetic Signature of the 1999 August 11 Total Eclipse, Geophys. J. Int., 140, F13-F16. Onovughe E., 2013. Geomagnetic Diurnal
Variation during the Total Solar Eclipse of 29 March 2006, International Journal of Astronomy, 2(4), 51-55.
Ruhimat M, A. Winarko, F. Nuraeni, H. Bangkit, M. A. Aris, Suwardi, Sulimin, 2016. Effect of March 9, 2016 Total Solar Eclipse on Geomagnetic Field Variation, International Symposium on Sun Earth and Life (ISSEL), Journal of Physics: Conference Series 771 (2016) 012036 doi:10.1088/1742-6596/771/1/ 012036, http://iopscience. iop.org/ article/ 10.1088/1742-6596/771/1/ 012036/pdf.
Tomas A.T., H. Luhr, M. Rotlur, 2009. Mid-Latitude Solar Eclipse and Their Influence on Ionospheric Current Systems, J. Annales Geophysicae, 27, 4449-4461.
