...

Analisis Kaitan Badai Geomagnet dengan Badai

by user

on
Category: Documents
3

views

Report

Comments

Transcript

Analisis Kaitan Badai Geomagnet dengan Badai
Prosidings Seminar Himpunan Astronomi Indonesia
Aula Barat – ITB, Bandung 27 Oktober 2011 (Dermawan et al., Eds.)
Lusiani et al.
Analisis Kaitan Badai Geomagnet dengan Badai Ionosfer sebagai Dampak
Kejadian Lontaran Massa Korona Matahari (Oktober – November 2003)
Lusiani1*, E. S. Mumpuni2, dan J. A. Utama1
1
Jurusan Pendidikan Fisika, FPMIPA – UPI, Bandung, Indonesia
Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional, Bandung, Indonesia
*E-mail: [email protected]
2
ABSTRAK
Medan magnet Bumi dan lapisan ionosfer yang melindungi Bumi selalu mengalami perubahan akibat pengaruh dari
aktivitas matahari, salah satunya adalah Lontaran Massa Korona (Coronal Mass Ejection–CME). Badai geomagnet kuat
yang terjadi di magnetosfer Bumi pada bulan Oktober dan November 2003 diakibatkan oleh kejadian CME di Matahari.
Sementara itu, respon ionosfer terhadap kejadian CME tidak secara langsung, melainkan melalui proses kopling
magnetosfer–ionosfer. Koefisien korelasi antara indeks badai geomagnet untuk semua kelas dengan badai ionosfer
memiliki rentang nilai 0,2 sampai 0,8. Dalam selang waktu kurang dari satu jam, kejadian badai ionosfer dapat
menyertai kejadian badai geomagnet sangat kuat. Kejadian badai ionosfer juga dapat terjadi hingga selang 10 jam
setelah terjadinya badai geomagnet menengah maupun badai geomagnet lemah.
Kata Kunci: Badai Magnetik – Badai Ionosfer – CME
1
[O]/[N2] di daerah yang mengalami gangguan
selama badai geomagnet (Namgaladze, dalam
Kesumaningrum & Mumpuni 2009). Berangkat
dari hal tersebut di atas, keterkaitan antara
peristiwa badai geomagnet dengan badai ionosfer,
sekaligus mengetahui seberapa kuat korelasi yang
ada, menjadi fokus kajian penelitian ini dalam
upaya membangun sistem peringatan dini bagi
sistem komunikasi landas Bumi.
PENDAHULUAN
Salah satu ciri aktivitas Matahari ditandai
dengan kemunculan bintik Matahari. Bintik
Matahari yang muncul di permukaan Matahari
dapat memicu timbulnya ledakan Matahari berupa
flare maupun lontaran massa korona (Coronal
Mass Ejection–CME). CME yang terdiri atas
plasma dan medan magnet bergerak menuju ruang
antarplanet dengan kelajuan berkisar antara 50
km/detik
sampai
2000
km/detik
dapat
menimbulkan tekanan terhadap magnetosfer Bumi
hingga mengakibatkan badai magnet dan gangguan
di lapisan ionosfer di ketinggian 60 km sampai
6000 km.
Peristiwa CME diketahui dapat merusak
jaringan listrik, mengganggu komunikasi, dan
mengakibatkan sejumlah alat penerima GPS
(Global Positioning System) menjadi beroperasi
dengan tidak akurat. Misalnya dalam kejadian
CME pada bulan Oktober dan November tahun
2003, yang dikenal sebagai badai Halloween, yang
mengakibatkan kegagalan komunikasi radio dan
rusaknya jaringan listrik di Swedia (Lang, dalam
Yatini et al. 2009).
Hasil pengamatan mengindikasikan adanya
keterkaitan antara CME dan badai geomagnet
dengan badai ionosfer. Faktanya, ionosfer dapat
mengalami pengaruh positif dan negatif sebagai
respon terhadap badai geomagnet. Pengaruh pada
ionosfer ini dapat ditelusuri melalui pengamatan
foF2 (frekuensi kritis lapisan ionosfer F2). Secara
umum telah dipahami bahwa penyebab badai
ionosfer negatif di lintang tinggi dan menengah
adalah karena penurunan perbandingan konsentrasi
2
DATA DAN METODE
Data CME hasil pengamatan SOHO/LASCO
selama kurun waktu Oktober–November 2003
diunduh dari http://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/.
Informasi terkait CME yang diperlukan dalam
penelitian ini adalah data kelajuan CME.
Sementara itu data geomagnet berupa indeks Dst
(Disturbance Storm Time) yang berkaitan dengan
badai
geomagnet
diperoleh
dari
situs
http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp. Data frekuensi
kritis ionosfer f0F2, diperoleh dari SPD
Tanjungsari–LAPAN Bandung.
Menggunakan metode statistik, dihitung
koefisien korelasi antara variabel yang ditinjau,
yaitu badai geomagnet yang direpresentasikan oleh
nilai indeks Dst dan badai ionosfer oleh nilai
frekuensi kritisnya. Adanya gangguan geomagnet
terlihat dari fluktuasi nilai indeks Dst yang
menurun tajam hingga mencapai minus ratusan
nano Tesla.
Untuk dapat mengetahui adanya pengaruh
aktivitas geomagnet terhadap ionosfer, diperlukan
pemisahan dari dominasi pengaruh Matahari
dengan cara melihat kenaikan (badai positif) atau
85
Kaitan Badai Geomagnet dengan Badai Ionosfer
Lusiani et al.
penurunan (badai negatif) nilai frekuensi kritis
foF2 relatif terhadap nilai mediannya. Frekuensi
relatif yang diperoleh ini memberikan gambaran
gangguan ionosfer yang sudah terbebas dari
dominasi pengaruh Matahari (Ruhimat et al. 2002).
3
Pada tanggal 26–29 Oktober 2003, teramati
nilai indeks Dst menurun hingga –50 nT dan
terjadi badai ionosfer negatif sebanyak dua kali
dengan nilai foF2 mencapai –4 MHz. Mulai
tanggal 29–31 Oktober 2003, terjadi badai
geomagnet menengah dan kuat. Pada tanggal 29
Oktober 2003 pukul 09.00 UT terjadi badai
geomagnet menengah dengan nilai indeks Dst
minimum yaitu –100 nT. Pada 30 Oktober 2003
terjadi pula badai geomagnet kuat dengan indeks
Dst minimum mencapai –380 nT pada pukul 23.00
UT. Selang 6 jam kemudian, pada tanggal 31
Oktober 2003 pukul 06.00 UT terjadi badai
ionosfer negatif yang ditandai dengan penurunan
nilai foF2 hingga lebih dari –5 MHz.
Badai ionosfer negatif di atas terkait dengan
badai geomagnet kuat dan terjadi dalam waktu
yang hampir bersamaan. Ketika terjadi badai
geomagnet kuat pada 30 Oktober 2003 pukul 17.00
UT, dalam waktu bersamaan terjadi badai ionosfer
negatif besar dengan nilai foF2 mencapai –10
MHz. Dalam Gambar 1 ditunjukkan bahwa badai
geomagnet kuat yang terjadi pada tanggal 29–31
Oktober 2003 masih berlangsung hingga tanggal 1
November
2003.
Badai
geomagnet
ini
mengakibatkan terjadinya badai ionosfer pada 1
November 2003 pukul 00.00 UT.
HASIL DAN ANALISIS
3.1
Keterkaitan Badai Geomagnet dengan
Badai Ionosfer
Badai geomagnet kuat yang dianalisis adalah
yang memiliki nilai indeks Dst ≤ –100 nT. Dari
data SOHO/LASCO badai geomagnet kuat pada
bulan Oktober 2003 terjadi pada tanggal 29–30
Oktober 2003, dengan nilai minimum yang dicapai
masing-masing –363 nT dan –401 nT. Dari
penelusuran
diketahui
sumber
gangguan
geomagnet ini adalah dua kejadian CME yang
pada tanggal 28 Oktober 2003 pukul 11:30:05 UT
dan CME tanggal 29 Oktober 2003 pada pukul
20:54:05 UT. Waktu kejadian badai geomagnet
kuat yang berhasil diamati dimulai setelah 30–60
jam pascakejadian CME.
Sementara itu badai geomagnet kuat pada bulan
November 2003 terjadi pada tanggal 20 November
2003, dengan nilai minimumnya –472 nT. Dari
data SOHO/LASCO diperoleh bahwa sumber
gangguan geomagnet ini adalah CME yang terjadi
pada tanggal 18 November 2003 pada pukul
09:50:05 UT. Waktu kejadian badai geomagnet
kuat yang tercatat dimulai setelah 50 jam
pascakejadian CME di Matahari.
3.2 Korelasi Indeks Dst dengan Deviasi f0F2
Berdasarkan data yang digunakan, pada bulan
Oktober–November 2003 didominasi oleh kejadian
Gambar 1. Variasi indeks Dst terhadap deviasi foF2 pada rentang waktu 28 Oktober–3 November 2003 (atas).
Variasi nilai foF2 (garis penuh) terhadap mediannya (garis putus-putus). Nilai foF2 pada grafik bernilai negatif.
Tanda panah menunjukkan kejadian badai ionosfer negatif (bawah).
86
Kaitan Badai Geomagnet dengan Badai Ionosfer
Lusiani et al.
badai geomagnet lemah. Meskipun demikian,
dalam rentang waktu tersebut dijumpai empat
kejadian badai geomagnet ekstrem atau sangat kuat
yang terjadi pada akhir Oktober dan akhir
November 2003. Pengaruh gangguan badai
geomagnet lemah terhadap ionosfer relatif minim,
hal mana tecermin dari nilai faktor korelasi yang
kecil antara indeks Dst dengan f0F2. Pada badai
geomagnet lemah, koefisian korelasi menunjukkan nilai yang relatif rendah, yaitu antara 0,2
sampai 0,4 dengan rentang waktu kejadian mulai
dari 0 hingga 10 jam.
Koefisien korelasi antara indeks badai
geomagnet menengah terhadap deviasi foF2 berada
dalam rentang nilai 0,2–0,6. Jeda waktu sejak
dimulainya badai geomagnet menengah sampai
terjadinya badai ionosfer negatif adalah 1 hingga
10 jam kemudian. Dalam satu kasus dijumpai
terjadinya badai ionosfer negatif bersamaan
dengan kejadian badai geomagnet.
Badai geomagnet sangat kuat didapati memiliki
pengaruh yang besar dalam memicu kejadian badai
ionosfer dalam waktu yang relatif singkat sejak
awal kejadian badai geomagnet. Koefisien korelasi
yang diperoleh memiliki nilai 0,5 hingga 0,7.
Terlihat bahwa badai geomagnet sangat kuat
memiliki pengaruh langsung terhadap ionosfer
dibandingkan badai geomagnet lemah dan
menengah. Rentang waktu sejak dimulainya badai
geomagnet sangat kuat sampai terjadinya badai
ionosfer negatif adalah 0 hingga 4 jam kemudian.
Dalam penelitian ini, jeda waktu kejadian badai
ionosfer yang lebih besar dari 10 jam dianggap
bukan lagi dipengaruhi oleh badai geomagnet.
Dalam penelitian ini ditemui beberapa kasus di
mana respon dari badai ionosfer negatif terjadi
secara bersamaan baik untuk badai geomagnet
menengah maupun lemah, sehingga perlu adanya
kajian lebih lanjut mengenai keterkaitan dari
peristiwa badai geomagnet kelas di atas dengan
badai ionosfer.
4
KESIMPULAN
Semakin kuat badai geomagnet, semakin cepat
respon dari ionosfer untuk terjadinya badai
ionosfer. Koefisien korelasi dari keterkaitan ini
semakin besar untuk badai geomagnet kuat atau
sangat kuat dan berkurang untuk badai geomagnet
menengah dan lemah.
Badai ionosfer dapat terjadi secara bersamaan
ketika terjadi badai geomagnet kuat, dengan selang
waktu kejadian kurang dari satu jam hingga paling
lama 4 jam. Kejadian badai ionosfer yang dimulai
bersamaan hingga 10 jam kemudian setelah
terjadinya badai geomagnet, diamati dalam kasus
kejadian badai geomagnet menengah. Kejadian
badai ionosfer yang terjadi setelah 10 jam
pascakejadian badai geomagnet hanya dijumpai
pada badai geomagnet lemah.
5
PUSTAKA
Hanslmeier, A. 2007, The Sun and Space Weather,
Astrophysics and Space Science Library vol 347
Kesumaningrum, R., dan Mumpuni, E. S. 2009,
Matahari dan Lingkungan Antariksa, 77-84
Ruhimat, M., Jiyo, Satria, E. I., dan Suryaman, D.,
2002, Dampak Aktivitas Geomagnet Terhadap
Lapisan Ionosfer, <http://perpustakaan.lapan.go.id/
jurnal/index.php/berita_dirgantara/article/...>
Yatini, C. Y., Jiyo, Ruhimat, M. 2009, Majalah Sains
dan Teknologi Dirgantara, 4 (1), 17-24
87
Fly UP