Kayak gimana sih bentuk bumi itu?

Seperti telah kita ketahui, bentuk bumi itu tidaklah bulat seperti bola maupun

maupun elips seperti telur. Bentuk bumi lebih mendekati ke bentuk apel (kata pak Piping), tapi bentuk bumi tidaklah mulus semulus buah apel, tapi benjol disana sini seperti wajah manusia yang penuh jerawat. Karena kita ketahui ada banyak gunung dan lembah di bumi ini.

Asumsi tentang bentuk bumi telah dimulai sejak zaman Yunani kuno. Pertama Homer bilang bahwa bentuk bumi itu adalah datar kemudian Phytagoras bilang bahwa bentuk bumi itu adalah bulat. Gagasan Phytagoras ini didukung oleh Aristotle seratus tahun kemudian. Phytagoras berpikir bahwa Tuhan akan menciptakan bentuk yang sempurna maka dari itu bumi dibentuk bulat.

Adalah Eratosthenes yang ingin menentukan seberapa besar keliling bumi. Pada saat hari terpanjang di musim panas (summer solstice) di kota Syene , dia mengamati bahwa matahari jatuh seluruhnya pada dasar lubang sebuah sumur tanpa meninggalkan bayangan sedikitpun. Itu berarti bahwa pada saat itu matahari lurus berada diatas kepala kita Pada saat yang sama dia mengamati di kota Alexandria dan dia menemukan bahwa matahari tidak lurus diatas kepala kita melainkan membentuk sudut sebesar 7°12’ dari garis vertikal (lihat gambar di samping). Dari kedua pengamatan diatas, Erathosthenes mengaplikasikan beberapa pengetahuan bahwa:

1. Pada summer solstice, matahari lewat tepat diatas kota Syene2. Syene – Alexandria terletak segaris dengan arah utara selatan

Dan untuk mengukur jarak Syene – Alexandria, Erathosthenes berjalan sendiri dari Alexandria menuju Syene. Hasilnya didapat jarak sebesar 500 mil.

Dengan menggabungkan hasil pengamatan, pengukuran dan 2 pengetahuan dasar diatas, Erathosthenes menyimpulkan bahwa sudut bayangan sebesar 7°12’ di Alexandria menunjukkan bahwa jarak antara Alexandria dan Syene adalah 1/50 keliling bumi (karena 7°12’ adalah 1/50 dari 360°). Jadi keliling bumi adalah 50 x 500mil = 25000mil. Apabila kita

tahu keliling bumi, maka kita bisa mengkitung propriete bumi yang lain seperti panjang jari² bumi.

Pengukuran bumi yang lain dilakukan juga oleh ilmuwan Yunani kuno bernama Posidonius. Dia menegaskan bahwa bintang Canopus tidak terlihat dari sebagian besar wilayah di Yunani tapi hanya terlihat samar² di titik horizon di kota Rhodes. Posidonius mengukur elevasi Canopus dari Alexandria dan didapatkan sudut sebesar 1/48 lingkaran. Dengan asumsi bahwa jarak Rhodes dan Alexandria adalah 500 mil, dia menghitung bahwa keliling bumi adalah 24000mil.

Itulah 2 dari sekian banyak penelitian untuk menentukan ukuran bumi. Apakah anda juga tertarik untuk menelitinya...........

……………………………

[sunting] Bentuk

Putaran rotasi Bumi pada poros utara-selatan yang berakibat terjadinya siang dan malam

Bentuk planet Bumi sangat mirip dengan bulat pepat (oblate spheroid), sebuah bulatan yang tertekan ceper pada orientasi kutub-kutub yang menyebabkan buncitan pada bagian khatulistiwa. Buncitan ini terjadi karena rotasi Bumi, menyebabkan ukuran diameter katulistiwa 43 km lebih besar dibandingkan diameter dari kutub ke kutub. Diameter rata-rata dari bulatan Bumi adalah 12.742 km, atau kira-kira 40.000 km/π. Karena satuan meter pada awalnya didefinisikan sebagai 1/10.000.000 jarak antara katulistiwa ke kutub utara melalui kota Paris, Perancis.

Topografi lokal sedikit bervariasi dari bentuk bulatan ideal yang mulus, meski pada skala global, variasi ini sangat kecil. Bumi memiliki toleransi sekitar satu dari 584, atau 0,17% dibanding bulatan sempurna (reference spheroid), yang lebih mulus jika dibandingkan dengan toleransi sebuah bola biliar, 0,22%. Lokal deviasi terbesar pada permukaan Bumi adalah gunung Everest (8.848 m di atas permukaan laut) dan Palung Mariana (10.911 m di bawah permukaan laut). Karena buncitan khatulistiwa, bagian Bumi yang terletak paling jauh dari titik tengah Bumi sebenarnya adalah gunung Chimborazo di Ekuador.

Proses alam endogen/tenaga endogen adalah tenaga Bumi yang berasal dari dalam Bumi. Tenaga alam endogen bersifat membangun permukaan Bumi ini. Tenaga alam eksogen

berasal dari luar Bumi dan bersifat merusak. Jadi kedua tenaga itulah yang membuat berbagai macam relief di muka Bumi ini seperti yang kita tahu bahwa permukaan Bumi yang kita huni ini terdiri atas berbagai bentukan seperti gunung, lembah, bukit, danau, sungai, dsb. Adanya bentukan-bentukan tersebut, menyebabkan permukaan Bumi menjadi tidak rata. Bentukan-bentukan tersebut dikenal sebagai relief Bumi.

Model Bumi dan sistem koordinatPosted on 1 April 2011 by mbandas

Pembahasan-pembahasan mengenai bentuk bumi, ellipsoid, datum geodesi, sistem koordinat dan proyeksi peta tidak dapat dipisahkan dari ilmu geodesi. Menurut definisi klasik F.R.Helmert, geodesi adalah “sains pengukuran dan pemetaan permukaan bumi” [Torge80]. Dengan definisi ini, geodesi termasuk ke dalam bidang geosciences selain engineering sciences. Sedangkan menurut [Umar86], geodesi merupakan salah satu cabang ilmu matematika terpakai, yang bermaksud dengan jalan melakukan pengukuran-pengukuran, menentukan bentuk dan ukuran bumi, menentukan posisi (koordinat) titik-titik, panjang dan arah-arah garis di permukaan bumi, juga mempelajari medan gravitasi bumi. Secara umum, ilmu geodesi terbagi dalam dua bagian yaitu, geodesi geometris yang membahas bentuk dan ukuran bumi, penentuan posisi titik, panjang dan arah garis. Sementara bagian yang lain adalah geodesi fisis yang membahas medan gravitasi bumi (juga menentukan bentuk bumi).

Datum geodesi, proyeksi peta dan sistem-sistem referensi koordinat yang telah dikembangkan sejak dulu digunakan untuk mendeskripsikan bentuk permukaan bumi beserta posisi-posisi atau lokasi-lokasi geografi dari unsur-unsur permukaan bumi yang menarik perhatian manusia. Deskripsi permukaan bumi ini sangat diperlukan oleh manusia di dalam melakukan aktivitas-aktivitas sehari-harinya seperti survey, pemetaan dan navigasi.Melalui sejarah yang panjang, “gambaran” atau konsep mengenai bentuk bumi ini telah jauh meningkat lebih baik (makin mendekati kondisi sebenarnya) dari model bumi datar berbentuk cakram hingga ellips putar (ellipsoid).

Model-model Geometrik Bentuk Bumi Ide-ide awal mengenai “gambaran” atau bentuk geometrik bumi sebagai implementasi dari konsep-konsep mengenai bumi yang dianut oleh manusia telah berevolusi dari abad ke abad. Bentuk-bentuk tersebut adalah :1. Tiram/oyster atau cakram yang terapung di permukaan laut (konsepsi bumi dan alam semesta menurut bangsa Babilon ±2500 tahun SM).2. Lempeng datar (Hecateus, bangsa Yunani kuno pada ±500 tahun SM).3. Kotak persegi panjang (anggapan para Geograf Yunani Kuno pada ±500 tahun SM hingga awal ±400 tahun SM).4. Piringan lingkaran atau cakram (Bangsa Romawi)5. Bola (bangsa Yunani Kuno : Pythagoras (±495 SM), Aristoteles membuktikan bentuk bola bumi dengan 6 argumennya (± 340 SM), Archimedes (± 250 SM), Erastosthenes (±250 SM).6. Buah jeruk asam / lemon (J.Cassini (1683-1718)).7. Buah jeruk manis / orange (ahli fisika: Huygens (1629-1695) dan Isac Newton (1643-1727))8. Ellips putar (french academy of sciences (didirikan pada 1666)).Dengan adanya pegepengan pada kedua kutubnya, hasil-hasil pengamatan bentuk bumi menghasilkan perbedaan nilai sekitar 20 km antara jari-jari rata-rata bumi dengan jarak dari pusat bumi ke kutub (perhatikan selisih antara nilai-nilai setengah sumbu panjang (a) dengan

setengah sumbu pendek (b) ellipsoid referensi). Hasil-hasil pengamatan yang terakhir ini membuktikan bahwa model geometrik yang paling tepat untuk merepresentasikan bentuk bumi adalah ellipsoid (ellips putar) yang mulai banyak terbukti sejak abad ke-19 hingga 20 oleh Everest, Bessel, Clarke, Hayford, hingga U.S Army Map Service (walaupun pertama kali ditemukan pada abad ke-17). Model model bentuk bumi ellipsoid ini sangat diperlukan untuk hitungan-hitungan jarak dan arah (sudut jurusan) yang akurat dengan jangkauan yang sangat jauh. Sebagai contoh, receivers GPS untuk navigasi menggunakan model bumi ellipsoid untuk menentukan posisi-posisi pengguna atau target-target yang ditentukan.Walaupun demikian, model-model bentuk bumi datar juga masih digunakan hingga pada saat ini untuk kebutuhan plane surveying untuk jarak yang cukup pendek (kurang dari 10 km) sehingga lengkungan bumi dapat diabaikan [Earth20]. Sedangkan model-model bentuk bumi bulat atau bola masih sering pula digunakan untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan navigasi jarak pendek dan sebagai pendekatan karena model-model bumi bola ini juga masih gagal dalam memodelkan bentuk bumi yang sebenarnya.

Ellipsoid ReferensiSalah satu tugas geodesi geometris adalah menentukan koordinat titik-titik, jarak dan arah di permukaan bumi untuk berbagai keperluan praktis maupun ilmiah. Untuk itu, diperlukan adanya suatu bidang hitungan. Permukaan bumi fisik merupakan permukaan yang sangat tidak teratur. Oleh karena itu, permukaan ini tidak dapat digunakan sebagai bidang hitungan geodesi.Untuk kebutuhan hitungan-hitungan geodesi, maka permukaan fisik bumi diganti dengan permukaan yang teratur dengan bentuk dan ukuran yang mendekati bumi. Permukaan yang dipilih adalah bidang permukaan yang mendekati bentuk dan ukuran geoid. Seperti telah disinggung di muka, geoid memiliki bentuk yang sangat mendekati ellips putar dengan sumbu pendek sebagai sumbu putar yang berimpit dengan sumbu putar bumi. Ellipsoid ini kemudian disebut sebagai ellipsoid referensi (permukaan referensi geometrik).Ellipsoid referensi biasanya didefinisikan oleh nilai-nilai jari-jari ekuator (a) dan pegepengan (f) ellips putarnya. Sedangkan parameter-parameter seperti setengah sumbu pendek (b), eksentrisitas (e), dan lainnya dapat dihitung (atau diturunkan) dengan menggunakan ke dua nilai parameter pertama di atas. Dengan memperhatikan kondisi-kondisi fisik permukaan (bentuk geoid) beserta faktor lainnya, tidak semua negara di dunia menggunakan ellipsoid yang sama. Karena itu, banyak dijumpai ellipsoid referensi. Jika ellipsoid referensi yang digunakan dipilih berdasarkan kesesuaiannya (sedekat mungkin) dengan bentuk geoid lokalnya (relatif tidak luas), maka ellipsoid referensi tersebut dapat disebut juga sebagai ellipsoid lokal. Jika ellipsoid referensi yang digunakan sesuai dengan bentuk geoid untuk daerah yang relatif luas (tingkat regional), maka ellipsoid referensi tersebut juga dikenal sebagai ellipsoid regional. Sedangkan jika ellipsoid referensi yang dipilih sesuai (mendekati) dengan bentuk geoid untuk keseluruhan permukaan bumi, maka ellipsoidnya juga disebut sebagai ellipsoid global. Sebagai contoh, Indonesia pada 1860 menggunakan ellipsoid Bessel 1841 (a = 6 377 397; 1/f = 299.15). tetapi sejak 1971 Indonesia juga menggunakan ellipsoid GRS-67 (a = 6 378 160; 1/f = 298.247) yang kemudian disebut sebagai Speroid Nasional Indonesia (SNI).Sebagaimana telah disinggung sebelumnya, untuk pekerjaan praktis geodesi, baik bidang datar maupun permukaan bola masih dapat digunakan. Sebagai contoh, untuk pekerjaan geodesi yang dilakukan di dalam wilayah seluas maksumal 100 km2 permukaan ellipsoid dapat dianggap sebagai permukaan bola. Sedangkan bila pekerjaan tersebut dilakukan di dalam wilayah seluas maksimal 55 km2, permukaan ellipsoid bersangkutan dapat dianggap sebagai bidang datar. Dengan demikian, baik permukaan bola maupun bidang datar ini dapat pula disebut sebagai bidang referensi [Umar86].

Besar dan bentuk ellipsoid ditentukan oleh sumbu panjang (a), dan pegepengan (f). Hubungan sumbu panjang, pegepengan dan sumbu pendek (b) adalah sebagai berikut :

atau Oleh karena besar dan bentuk ellipsoid ditentukan oleh a dan f, maka kedua besaran ini merupakan parameter suatu ellipsoid referensi. Besaran ellipsoid lain yang perlu diketahui adalah eksentritas (e), yang dapat diformulasikan sebagai berikut :

Dari persamaan di atas, maka hubungan berikut juga dapat diturunkan : Beberapa ellipsoid referensi yang sering digunakan beserta parameternya, diberikan pada Tabel 1.1 .

Posisi ellipsoid dalam ruang ditentukan oleh posisi pusat ellipsoid terhadap pusat bumi yang dinyatakan dengan sistem koordinat Kartesian tiga dimensi CTS (Conventional Terrestrial System). Sedangkan orientasi ellipsoid dalam ruang dinyatakan dari penyimpangan arah sumbu pendek ellipsoid dari arah CTP (Conventional Terrestrial Pole) dan penyimpangan meridian nol ellipsoid terhadap meridian nol dari CTS.

Radius lengkungan normal (v) dan lengkungan meridian (µ) titik di permukaan ellipsoid pada lintang L, dapat diformulasikan masing-masing sebagai berikut :

dan dengan Jika pusat ellipsoid berimpit dengan pusat bumi, sumbu pendek berimpit dengan arah CTP (sumbu Z) dan meridian nol ellipsoid berimpit dengan sumbu X dari CTS, maka hubungan koordinat CTS sebuah titik dengan koordinat geodetiknya adalah :

Jika posisi pusat ellipsoid terhadappusat bumi adalah xo, yo, zo dimana sumbu pendek ellipsoid sejajar dengan sumbu Z dan meridian nol ellipsoid sejajar pula dengan sumbu X, maka hubungan koordinat CTS setiap titik dengan koordinat geodetiknya adalah :

Koordinat geodetik (L,B,h) dapat ditentukan dari koordinat kartesian (X,Y,Z) secara iteratif berdasarkan persamaan di atas, dan juga secara langsung berdasarkan formulasi berikut [Bowring, 1976] :

dengan

Dalam geodesi klasik umumnya perlu ditentukan titik awal suatu jaringan geodetik. Posisi titik awal ditentukan dengan cara pengamatan astronomi geodesi. Lintang astronomi (φ) dan bujur astronomi (λ) dari titik awal tersebut yang kemudian ditetapkan sebagai lintang geodetik (l) dan bujur geodetik (B) pada ellipsoid referensi yang ditetapkan. Tinggi di atas ellipsoid referensi ditentukan dengan menetapkan bahwa tinggi titik awal di atas permukaan laut rata-rata (mean sea level) sebagai tinggi di atas ellipsoid referensi. Permukaan laut rata ini dianggap sebagai permukaan geoid, sehingga tinggi di atas permukaan laut rata-rata dianggap sebagai tinggi di atas geoid atau tinggi ortometrik (H). Jadi pada titik awal yang disebut juga titik datum berlaku :

Karena (L,B) merupakan representasi dari arah zenit geodetik yang merupakan kebalikan dari arah gaya berat normal, dan (φ, λ) merupakan representasi dari arah zenit astronomi yang merupakan kebalikan dari arah gaya berat sesungguhnya, maka pada titik datum ditetapkan tidak terdapat defleksi vertikal. Begitu pula karena tinggi ortometrik di titik datum dianggap sebagai tinggi di atas ellipsoid, yang berarti permukaan ellipsoid referensi dianggap berimpit dengan permukaan geoid, maka pada titik datum ditetapkan tidak terdapat undulasi geoid. Jika komponen defleksi arah utara-selatan diberi notasi ξ, dan komponen timur-barat adalah η, serta undulasi geoid adalah N, maka di titik datum berlaku :

Adanya defleksi vertikal pada suatu titik mempunyai akibat terhadap azimut dari titik tersebut ke titik lainnya. Jika azimut astronomi adalah α dan azimut geodetik adalah A, dan zenit dari titik tersebut ke titik lainnya adalah z, maka hubungan antara azimut astronomi dan azimut geodetik adalah :α – A = η tg L + (ξ sin A – η cos A) cot zSedangkan hubungan antara tinggi ortometrik H dengan tinggi di atas ellipsoid h adalah:

N = h – HJadi jika pada titik datum berlaku φ = L, λ = B maka berlaku pula α = A. Karena titik awal atau titik datum merupakan acuan dari penentuan posisi titik-titik lainnya dalan suatu jaringan geodetik, maka dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa penetapan posisi geodetik titik datum merupakan bagian dari penetapan datum geodetik. Lengkapnya penetapan atau pendefinisian datum geodetik ditentukan oleh 5 (lima) parameter, yaitu :1. penetapan ellipsoid referensi yang digunakan, parameter a dan f, dan2. penetapan besaran geodetik di titik datum Lo, Bo dan ho atau xo,ho, dan No.

1-2 Datum

Untuk pekerjaan geodesi, selain ellipsoid referensi, masih juga diperlukan suatu datum yang mendefinisikan sistem koordinat. Datum, secara umum, merupakan besaran-besaran atau konstanta-konstanta (quantities) yang dapat bertindak sebagai referensi atau dasar (basis) untuk hitungan-hitungan besaran-besaran lain. Sedangkan datum geodesi merupakan sekumpulan konstanta yang digunakan untuk mendefinisikan sistem koordinat yang digunakan untuk kontrol geodesi (sebagai contoh untuk keperluan penentuan hitungan koordinat-koordinat titik-titik di permukaan bumi). Untuk mendefinisikan datum geodesi yang lengkap, paling sedikit diperlukan delapan besaran : tiga konstanta (Xo, Yo, Zo) untuk mendefinisikan titik awal sistem koordinat, tiga besaran untuk menentukan arah sistem koordinat, dan dua besaran lainnya (setengah sumbu panjang (a), dan pegepengan (f) untuk mendefinisikan dimensi ellipsoid yang digunakannya. Meskipun demikian, sebelum datum geosentrik ini digunakan seperti pada saat ini, datum geodesi didefinisikan oleh lima besaran saja : koordinat titik awal (bujur lintang), sudut azimuth dari titik awal ini (α), dan dua besaran yang mendefinisikan ellipsoid referensi yang digunakan (setengah sumbu panjang (a), dan pegepengan (f) ellipsoid) [Rockville86].

Datum Lokal Datum lokal adalah datum geodesi yang menggunakan ellipsoid referensi yang dipilih sedekat mungkin (paling sesuai) dengan bentuk geoid lokal (relatif tidak luas) yang dipetakan – datumnya menggunakan ellipsoid lokal. Pada masa yang telah lalu (1862-1880), indonesia telah melakukan penentuan posisi di Pulau Jawa dengan metode triangulasi. Penentuan posisi ini menggunakan ellipsoid Bessel 1841 sebagai ellipsoid referensi, meridian Jakarta (Batavia) sebagai meridian nol, dan titik awal (lintang) beserta sudut azimuthnya diambil dari titik triangulasi di Puncak gunung Genoek. Karena itu, kemudian datum geodesi ini dikenal sebagai datum Genoek. Sementara itu pada 1911, pengukuran jaring triangulasi di Pulau Sulawesi dimulai. Ellipsoid yang digunakan adalah juga Bessel 1841, meridian yang melalui kota Makassar dianggap sebagai meredian nol, dan titik awal beserta sudut azimuthnya ditentukan dari titik triangulasi di gunung Moncong Lowe. Kemudian dikenal sebagai datum Makassar (Celebes).

Pada awal 1970-an, untuk keperluan pemetaan rupa bumi pulau Sumatera, BAKUSORTANAL menggunakan datum baru, Datum Indonesia 1974 (Padang). Datum ini menggunakan ellipsoid GRS-67 (a = 6 378 1600,00; 1/f = 298,247) yang diberi nama SNI (Speroid Nasional Indonesia). Untuk menentukan orientasi SNI di dalam ruang, ditetapkan suatu datum relatif dengan eksentris (stasiun Doppler) BP-A (1884) di Padang sebagai titik datum SNI [Subarya95].

Sejalan dengan perjalanan waktu dan karena faktor-faktor : (1) datum lama memiliki ketelitian yang belum homogen jika digunakan untuk survey dan pemetaan, (2) teknologi penentuan posisi dengan satelit telah terbuka untuk geodesi yang baru sebagai acuan untuk semua kegiatan survey dan pemetaan di wilayah Indonesia, maka pada tahun 1996 ditetapkan penggunaan datum baru, DGN-95, untuk seluruh kegiatan survey dan pemetaan di wilayah Republik Indonesia yang dituangkan di dalam surat keputusan ketua Badan Koordinasi Survey dan Pemetaan Nasional dengan nomor HK.02.04/II/KA/96 [Bako96].Datum baru ini, DGN-95, memiliki parameter-parameter ellipsoid a= 6 378 137,00 dan 1/f = 298.257223563. Sementara realisasi kerangka dasarnya di lapangan diwakili oleh Jaring Kontrol Geodesi Nasional (JKGN) Orde Nol beserta kerangka perapatannya.Beberapa datum lokal lain yang pernah digunakan di Indonesia antara lain adalah datum Bukit Rimpah (untuk kepulauan Bangka, Belitung dan sekitarnya) dan datum Gunung Segara (Pulau Kalimantan dan sekitarnya). Sedangkan beberapa datum lokal yang digunakan di negara lain adalah Kertau 1948 (Malaysia bagian barat dan Singapura), Hutzushan (Taiwan), Luzon (Filipina), Indian (India, Nepal dan Bangladesh).

Datum Regional Datum regional adalah datum geodesi yang menggunakan ellipsoid referensiyang dipilih sedekat mungkin (paling sesuai) dengan bentuk geoid untuk area yang relatif luas (regional). Datumnya menggunakan ellipsoid regional. Datum ini digunakan bersama mulai dari beberapa negara yang berdekatan hingga negara-negara yang terletak di dalam satu benua yang sama. Indian adalah salah satu datum regional yang digunakan bersama oleh tiga negara. Contoh lain adalah datum Amerika Utara 1983 (NAD83) yang digunakan bersama oleh negara-negara yang terletak di benua Amerika bagian utara, European Datum 1989 (ED89) yang digunakan bersama oleh negara-negara yang terletak di Benua Eropa dan Australian Geodetic Datum 1998 (AAGD98) yang digunakan bersama oleh negara-negara yang terletak di benua Australia.Baik karena masalah penggunaan datum-datum yang berbeda pada negara-negara (area) yang bersebelahan (sebagai contoh adalah mengenai masalah penentuan batas-batas wilayah perairan atau daratan suatu negara dengan tetangga-tetangganya) maupun karena perkembangan teknologi penentuan posisi itu sendiri yang mengalami kemajuan yang pesat, penggunaan datum mengarah pada globalisasi. Penggunaan datum global sebagai pengganti datum lokal dan atau regional.

Datum Global Datum global adalah datum geodesi yang menggunakan ellipsoid referensi yang dipilih sedekat mungkin (paling sesuai) dengan bentuk geoid untuk seluruh permukaan bumi. Datumnya menggunakan ellipsoid global. Datum- datum global yang pertama adalah WGS60, WGS66 dan WGS72. walaupun datum terakhir ini masuhdapat memenuhi beberapa kebutuhan aplikasi Departemen Pertahanan Amerika Serikat (DoD) sebagai pengembangnya, datum ini masih memiliki beberapa kelemahan yang menghalangi kelangsungan penggunaannya. Oleh karena itu, pada awal 1984 DoD segera mempublikasikan penggantian datum WGS72 oleh datum WGS84.Datum WGS84 yang dikembangkan oleh DMA (Defense Mapping Agency) ini mempresentasikan pemodelan bumi dari standpoint gravitasional (gaya berat bumi yang bersifat fisis), geodetik dan geometrik dengan menggunakan data-data, teknik dan teknologi yang sudah ada pada saat itu. Datum ini merupakan sistem terestrial konvensional (CTS) yang direalisasikan dengan memodifikasi sistem satelit navigasi angkatan laut amerika Serikat (NNSS), atau sistem TRANSIT, reference frame milik Doppler (NSWC 9Z-2) untuk titik awal (origin) dan skala. Meridian referensinya (nol) diimpit dengan meridian nol BIH

(Bureau International de I’Heure) pada saat itu [Dma93]. Selain itu, beberapa parameter atau konstanta yang terdapat pada datum global WGS84 ini diperoleh dengan cara mengadopsi konstanta-konstanta yang sudah ada pada GRS’80.

Demikian pentingnya datum global WGS’84 ini hingga GPS pun menggunakannya sebagai datum untuk menentukan posisi-posisi tiga dimensi dari target-target yang ditentukan. Parameter & konstanta datum Global WGS84 disajikan pada Tabel 1-2 .

Datum Horizontal Ellipsoid referensi paling sering digunakan sebagai bidang referensi untuk penentuan posisi horizontal (lintang dan bujur). Oleh karena itu, datumnya sering pula disebut sebagai datum horizontal. Koordinat posisi horizontal ini beserta tingginya di atas permukaan ellipsoid dapat dikonversikan ke sistem koordinat kartesian 3D yang mengacu pada sumbu-sumbu ellipsoid yang bersangkutan. Di masa lalu, tidak mudah untuk merealisasikan sistem geosentrik (mengacu pada pusat bumi), sehingga kecenderungan berada pada penggunaan datum lokal atau regional. Saat ini, dengan kemajuan teknologi, kecenderungan berada pada penggunaan datum horizontal geosentrik yang global seperti WGS84 sebagai pengganti datum lokal atau regional.

Datum VertikalUntuk mempresentasikan informasi ketinggian atau kedalaman, sering digunakan datum yang berbeda. Pada peta laut umumnya digunakan suatu bidang permukaan air rendah (chart datum) sebagai bidang referensi, sehingga nilai-nilai kedalaman yang dipresentasikan oleh peta laut ini mengacu pada pasut rendah (low tide) [Djunar20]. Saat ini ada banyak bidang vertikal yang dijadikan sebagai chart datum, misalnya: MLLW (Mean Lower Low Water), LLWLT (Lowest Low Water Large Tide), LLWST (Lowest Low Water Spring Tide), dan LAT (Lowest Astronomical Tide). Perbedaan bidang vertikal yang digunakan sebagai chart datum ini akan menyebabkan perbedaan nilai-nilai yang direpresentasikan oleh peta-peta laut yang bersangkutan, selain pada gilirannya juga akan berpengaruh pada penentuan atau penarikan batas-batas perairan negara-negara yang bersebelahan

…………….

Kepercayaan Kuno Tentang Bentuk Bumi

15MEI

Selama berabad-abad yang lalu dan tercatat pada hampir semua kebudayaan kuno, selalu ada usaha

manusia untuk memahami bentuk bumi baik bentuk maupun isinya. Usaha-usaha itu ada yang

disebut sebagai legenda dan mitologi tertulis dan ada pula sebagai cerita lisan.

Menurut catatan sejarah, bentuk bumi yang dipercayai pada zaman kuno antara lain yang dicatat

oleh Homerus (900-800 SM), yaitu seorang pujangga Yunani Ionian yang terkenal karena banyak

membuat tulisan mengenai suasana pada zamannya dan juga tulisan tentang legenda sejarah.

Karyanya antara lain adalah ILIAD (Helen of Triy), dan Odipus Rex (di Indonesia ceritanya terkenal

dengan pertunjukan drama W.S. Rendra).

mitologi Yunani purba

Menurut catatan Homerus, bumi pada masa itu dianggap sebagai piringan yang dikelilingi oleh lautan

(oceanus). Piringan dan oceanus tersebut disangga oleh seekor gajah yang berdiri di atas seekor

kura-kura raksasa. Akan tetapi dia tidak menjelaskan dimana kura-kura itu berdiri. Di Indonesia

misalnya pada kebudayaan Melayu, bumi dipercayai berbentuk seuatu benda yang datar atau telur

besar yang disangga oleh seekor kerbau. Bila kerbau itu bergoyang-goyang maka akan timbul gempa

bumi (imajinasi ini muncul mungkin karena Sumatera Barat dan daerah Semangko banyak sekali

mengalami gempa bumi).

Berbeda dengan kebudayaan Romawi-Yunani, bumi dipercayai berupa bola yang disangga oleh

raksasa atlas yang berdiri di atas kolam susu. Sedangkan pada beberapa kebudayaan kuno lainnya,

bumi selalu dianggap sebagai bidang datar. Akan tetapi bedasarkan pengalaman dari beberapa

orang yang mengamati alam dan lingkungan sekelilingnya, misalnya pengamatan tentang gerhana

bulan dan perubahan ujung layar kapal laut yang akan menjadi kelihatan makin pendek bila menjauh

dari pantai dan lainnya menunjukkan bahwa bumi sebetulnya berbetuk bola.

Hal menarik lainnya berasal dari kebudayaan Sumeria-Babilonia adalah terdapat legenda tentang

perjalanan seorang ahli filsafat yang bernama Gilgamesh. Dia telah melakukan perjalanan

mengelilingi dunia untuk mencari Dewa Keabadian (Utnapistim dan istrinya), untuk meminta

perpanjangan umur bagi kawan dekatnya yang telah meninggal dunia. Perjalanan yang dilakukan

tanpa peta, tanpa transportasi, dan melalui medan yang tidak dikenal, dilakukannya selama bertahun-

tahun dan ternyata pada akhirnya dia kembali ketempat yang sama seperti saat dia berangkat

(hampir sama dengan legenda Sangkuriang).

Kedua pendapat yaitu bumi sebagai bidang datar dan sebagai bola, mungkin dianut pada zaman

yang sama oleh orang yang berbeda tingkat pendidikannya. Sebagai contoh, pada pelayaran

Christoper Colombus (tahun 1492) dalam rangka mencari Benua Atlantis, dia menggunakan peta dan

konsep Ptolomeous bentuk dan ukurang keliling bumi (180.000 stadia).

………………………..

Susunan Materi Bumi

Sejalan dengan evolusi kemajuan berfikir manusia, pengetahuan tentang bumi dimulai dari pengetahuan tentang bentuk luar dari pada bumi. Kondisi fisik bumi telah banyak diketahui terlebih dahulu dari pada kondisi dalam bumi. Bentuk permukaan, jari-jari, relief dan gejala-gejala fisik lainnya telah berkembang pesat. Pengetahuan tentang bentuk bumi bulat telah lama diperdebatkan para pakar. Akhirnya perdebatan itu terhenti sejak Colombus melakukan observasi dengan jalan melakukan pelayaran ke suatu arah yang akhirnya kembali ketempat semula. Terlihatnya asap kapal laut, kemudian cerobong dan akhirnya semua badan kapal terlihat di pantai merupakan salah satu bukti bumi ini bulat (Gambar 2.1). Dengan adanya teknologi luar angkasa berupa satelit maupun berupa instrumen lainnya manusia telah mampu mengungkapkan fenomena bumi dan alam sekitarnya.

Sesuai dengan kodrat manusia yang senantiasa tidak merasa puas, maka keingintahuan tentang bumi mengalami perubahan dari bentuk luar kekondisi atau keadaan didalam bumi. Manusia ingin tahu apa isi bumi, bagaimana wujudnya, bagaimana sifatnya, dan sederatan pertanyaan yang memerlukan jawaban secara eksak. Sebagaimana kita ketahui bahwa jari jari bumi mencapai 6.370 km, maka akan timbul berbagai pertanyaan tentang keadaan bagian dalam dari bumi kita ini. Para pakar ingin mengungkapkan berbagai keterangan mengenai bagian dalam bumi kita ini, misalnya tentang:•    wujud,•    kerapatan batuan penyusun,

•    temperatur,•    kecepatan perambatan gelombang suara,•    susunan kimia,•    dan beberapa informasi penting lainnya.Bagaimana sifat gelombang bunyi ketika melewati lapisan lapisan di dalam bumi dan bagaimana kemungkinan manusia dapat menembus bumi dan beberapa pertanyaan lainnya. Beberapa pertanyaan yang timbul, bagaimana manusia dapat mengemukakan keterangan keterangan seperti itu padahal pemboran kerak bumi yang pernah dilakukaan di Oklahoma untuk menyelidiki bagian dalam bumi ini hanya sampai pada kedalaman 5.253 m atau hanya sekitar 5,2 Km, padahal diameter bumi adalah 6.370 Km.

Hal ini menunjukkan bahwa dengan cara mekanis pengeboran hanya sekitar 0.8 persen dari diameter bumi dapat diketahui, sungguh merupakan tantangan bagi manusia. Karena itu patut dimaklumi bahwa bagian dalam dari bumi sulit bahkan tidak mungkin diselidiki secara langsung. Keterbatasan ilmu pengetahuan dan teknologi terus menerus ditantang untuk segera memberikan jawaban tentang misteri bumi.

Sesuai dengan perkembangan daya pikir manusia akhirnya ditemukan suatu gagasan baru, bahwa manusia tidaklah mungkin untuk mengamati dalam bumi secara langsung. Melalui tahapan penelitian yang dimulai dari metode sederhana menuju kepada penyempurnaan sesuai dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.Dengan diketemukannya listrik, getaran suara, maknit dan bahan peledak maka penelitian tentang kondisi di dalam bumi semakin menjadi kenyataan. Pencarian deposit minyak bumi yang sekarang sedang dilakukan juga mengalami perkembangan mulai dari penggunaan metode yang sederhana sampai dengan yang moderen. Dengan diikuti oleh kemajuan ilmu pengetahuan alam seperti matematika, ilmu kimia dan fisika para pakar terus mengembangkan metode penelitiannya untuk mengetahui tentang isi bumi. Sampai saat sekarang tampaknya penggunaan kaidah pemantulan suara (sounding) masih dipergunakan dalam mendeteksi komposisi di dalam bumi.

Gambar 2.1. Ilustrasi Tentang Bentuk Bumi

 

 Upaya para pakar untuk menguak misteri dalam perut bumi terus menggelora, sehingga para pakar dalam suatu konvensi sepakat melakukan terobosan baru dengan cara

penyelidikan secara tidak langsung dengan bantuan dari ilmu pengetahuan Kosmologi, Geokimia, Geofisika, Matematika dan Fisika.

Informasi atau keterangan yang diperoleh melalui kosmologi seperti gaya tarik menarik atau tolak menolak antara benda benda angkasa, jarak antara benda benda angkasa, massa, kerapatan, dan sebagainya. Para pakar menganalisanya sampai mereka mengambil suatu kesimpulan tentang keadaan bagian dalam dari bumi ini.

Melalui penyelidikan geokimia yang menganalisa komposisi batuan, mineral, air laut, dan sebagainya, para pakar kemudian memper¬kirakan bagaimana batuan terbentuk,densitasnya, sifat sifatnya dan sebagainya. Hasil penyelidikan geofisika juga sangat membantu untuk meramalkan keadaan bagian dalam dari bumi kita ini, terutama hasil pengukuran gravitasi bumi, medan magnet bumi, dan gelombang seismik.

Pendekatan Empiris

Seperti yang telah diuraikan sebelumnya bahwa untuk mengetahui tentang keadaan di dalam bumi merupakan pekerjaan yang tidak mudah, karena itu para pakar mencoba mendekati secara rumusan rumusan ilmiah yang dapat dipergunakan untuk menduga kondisi sebenarnya di dalam bumi. Pendekatan yang akan dipergunakan untuk mengungkap rahasia di dalam bumi tersebut adalah pendekatan secara empiris.

1. Magnet BumiJika kita meletakkan jarum atau silet dengan hati hati ke pernukaan air, maka posisinya akan selalu tetap menuju arah tertentu. Hal ini berarti di alam sekitar kita terdapat suatu kekuatan luar biasa yang dapat mengendalikan arah dan/atau posisi benda yang mempunyai besaran dan arah tertentu (besaran vektor).

Para pakar telah sepakat bahwa bumi merupakan medan magnet yang luar biasa besarnya, dan sebagaimana diketahui jarum kompas selalu menunjuk ke arah utara dan selatan kutub magnet bumi. Fenomena alam semacam itu dapat dimanfaatkan untuk meng¬ungkap sejarah masa lampau tentang kejadian bumi serta rahasia di dalam bumi. Demikian pula halnya dengan mineral atau batuan yang terdapat dipermukaan bumi ada yang mempunyai kekuatan (gaya) untuk tarik¬ menarik atau tolak menolak sesama benda.

Secara umum dapat dikatakan bahwa benda itu bersifat magnet. Beberapa batuan yang bersifat antara lain: magnetit (Fe3O4). Hematit (Fe2O3), Ilmenit (FeTiO3), dan sebagainya. Dengan mempelajari bekas bekas arah yang ditujukkan oleh mineral mineral yang bersifat magnetis itu dalam batuan secara palaeomag¬netis, telah diketahui bahwa gaya medan magnet bumi telah mengalami perubahan arah selama sejarah pembentukannya.

Berdasarakan pengamatan kemaknitan tersebut tampaknya periode perubahan arah magnet bumi terjadi secara tidak teratur, baik mengenai lamanya maupun arahnya. Misalnya perubahan yang terjadi sampai saat kini, dari perhitungan memerlukan waktu

sekitar 690.000 tahun. Pada perhitungan sebelumnya sekitar 200.000 tahun, dan sebelumnya lagi periode pembalikan itu lamanya 60.000 tahun.

Sejak 110 juta tahun terakhir ini, para pakar mengenal sekitar 80 kali pembalikan kutub magnet bumi. Tetapi sedemikian jauh belum banyak penjelasan yang memuaskan mengenai pembalikan tersebut. Penyebabnya mungkin dari bumi itu sendiri atau pengaruh - ¬pengaruh yang datangnya dari luar bumi dan balikan tidak menutup kemungkinan adanya kesalahan dalam pengukurannya. Dengan demikian arah kemaknitan bumi merupakan salah satu misteri alam semesta yang sampai saat sekarang belum terungkap. Ini merupakan tantangan bagi generasi mendatang!

Pengamatan pengamatan palaeomagnetis seperti itu banyak membantu para pakar geologi untuk menganalisa gerakan gerakan kulit bumi, sebab sebab pembalikan kutub magnet bumi tersebut akan mempenga¬ruhi gerakan gerakan di litosfir. Terjadinya pengangkatan suatu daerah atau patahan patahan yang terjadi dapat didekati dengan menggunakan teori magnet bumi ini. Tentu saja hasil informasi yang diperoleh belum sampai memuaskan para pakar dalam bidang geologi, karena ada hal hal yang belum diterima secara rasio. Namun demikian arah maknet pada batuan belum cukup untuk mengulas dan/atau mengidentifikasi dinamika bumi. 

2. Gravitasi BumiSuatu fenomena alam yang tidak dapat dipungkiri adanya suatu kekuatan (gaya) yang senantiasa ke bawah (tegak lurus bumi). Mobil dapat berjalan kecepatan tinggi di jalan raya, manusia dapat berjalan di permukaan bumi dan tanaman dapat tumbuh dengan akar menuju ke dalam bumi dapat dipastikan kesemuanya itu berkaitan dengan adanya gaya gravitasi bumi. Di bulan gaya semacam itu tidak ada, sehingga para astronot tidak dapat lari kecang dan tidak dapat berdiri tegak di bulan. Pergerakan para astronot seperti pergerakan orang mabuk dan melayang layang di atmosfer bulan.

Bumi yang mempunyai gaya tarik ke arah intinya yang lebih dikenal sebagai suatu gaya gravitasi. Dengan adanya gaya tersebut maka kita dan semua benda benda di permukaan bumi ini tidak sampai melayang ke ruang angkasa. Sebenarnya gaya gravitasi telah ada semenjak bumi dan jagad raya ini tercipta. Manusia belum berpikir jeli terhadap fenomena gaya ini. Secara empiris belum ada manusia yang peduli dengan gaya Gravitasi. Dikenalnya gaya gravitasi baik secara empiris mulai diramaikan orang pada saat Isaac Newton mengungkapkan teori gravitasinya. Konon menurut sejarah teori itu diperoleh, karena ketajaman kepedulian pemikirannya terhadap fenomena alam yang pada saat itu diilhami oleh jatuhnya buah apel dari pohon ke tanah. Konsepsi dasar teori gaya gravitasi adalah gaya tarik menarik antara 2 massa, secara konsepsi teori tersebut diformulasikan oleh Isaac Newton.

Gaya gravitasi di setiap tempat permukaan bumi tidak sama, hal ini disebabkan adanya perbadaan: jari jari ke kutub dan kekatulistiwa (pengaruhnya kecil sekali), Ketinggian tempat (pengaruhnya juga sangat kecil), Kerapatan batuan yang menyusun kerak bumi justru sangat menentukan.

Dengan mengetahui besarnya gaya gravitasi di permukaan bumi para pakar dapat

menganalisa keadaan bagian dalam dari bumi. Dengan asumsi bahwa bahwa volume (massa) bumi besarnya tetap, maka dengan adanya bagian bumi yang rendah seperti halnya lautan atau lembah akan dikompensasikan oleh adanya benua atau pegunungan agar volume bumi tetap. Illustrasi tentang konsepsi keseimbangan atau kompensasi disajikan dalam Gambar 2.2. Konsepsi seperti ini dapat dikatakan sebagai daya lenting dari bumi. Pada saat kita mengamati globe, jelas terlihat bahwa belahan bumi utara yang kebanyakan berupa daratan diimbangi oleh lautan di belahan bumi selatan.Hal yang sama juga terjadi pada barisan pegunungan, bahwa pada jalur pegunungan tinggi nampak adanya imbangan dari jalur palung laut yang dalam di dekatnya. Fenomena semacam ini oleh para pakar disebut kedudukan seimbang atau Isostasi. Selama belum tercapai keseimbangan atau kedudukan isostasi itu, maka kerak bumi akan bergerak terus mencari keseimbangannya, dan ini merupakan salah satu penyebab dari gaya tektonik atau labilnya permukaan bumi. Berdasarkan konsepsi tentang isostasi ini, menimbulkan dua hipotesa yang paling dikenal oleh kalangan para pakar geologi, yaitu PRATT dan AIRY.

a. Teori Pratt'sKonsepsi awal tentang isostasi yang dikemukaan oleh Pratt's sebenarnya tidak menggunakan istilah Isostasi, melainkan kompensasi pada saat mengemukakan teori pertama kalinya pada tahun 1859. Pratt's mengemukakan bahwa adanya kelebihan massa di atas daratan dikompensasikan oleh adanya kekurangan massa di dasar laut. Akan tetapi densitas batuan yang menyusun daratan lebih kecil daripada densitas batuan yang menyusun dasar lautan. Dengan kata lain, adanya perbedaan ketinggian antara daratan dan lautan adalah karena perbedaan kepadatan batuan yang menyusun kerak bumi di kedua bagian bumi tersebut.

 

Gambar 2.2. Illustrasi Konsep Keseimbangan/Kompensasi

Untuk memberikan gambaran empiris Pratt's membuktikan dengan menggunakan berbagai logam yang tidak sama berat jenisnya (Gambar 2.3).

 Gambar 2.3. Teori Pratt’s Tentang Adanya Isostasi

Pada penampang dan beratnya dibuat sama, kemudian diapungkan dalam air raksa. Dari percobaan tersebut ternyata logam yang bobot jenisnya lebih besar hanya sedikit tersembul di atas permukaan air raksa, sedang logam yang lebih ringan tidak banyak tenggelam di bawah permukaan air raksa. Analogi yang dapat diambil dari percobaan tersebut dapat dikatakan bahwa gunung Himalaya itu merupakan hasil isostasi dari lautan atlantik.

b. Teori Airy'sKonsepsi tentang isostasi dilanjutkan oleh Airy, ia mengemukakan teorinya ini pada tahun 1865 dengan jalan pikiran yang agak berbeda dengan Pratt. Airy membenarkan bahwa batuan yang menyusun kerak bumi tidak sama densitasnya, namun perbedaan itu tidaklah terlalu besar yang dapat menghasilkan perbedaan ketinggian permukaan bumi sedemikian besarnya.

Keraguan raguan dari Airy berasal dari ketidak puasannya dengan fakta/kenyataan yang ada bagaimana Gunung Himalaya yang begitu tinggi dapat terbentuk hanya dengan

menurunnya palung palung laut yang sangat dalam. Airy memberikan gambaran yang serupa dengan Pratt's, tetapi dengan menggunakan logam yang sejenis (dengan kata lain densitas batuan penyusun kerak bumi dianggap sama), namun ketebalannya tidak sama. Setelah diamati, ternyata logam yang lebih tebal tersembul lebih tinggi di atas permukaan air raksa dibanding logam yang tipis (Gambar 2.4). Dengan demikian Airy mengambil kesimpulan bahwa perbedaan ketinggian permukaan bumi bukan karena perbedaan densitas batuan tetapi akibat dari perbedaan ketebalan lapisan kerak bumi.

Airy menganalogikan pada konsepsi terbentuknya pegunungan yang tinggi akarnya akan jauh masuk ke dalam bumi dibandingkan dengan dasar laut yang belum sebanding. Berdasarkan teori tersebut, maka teori Airy ini lebih dikenal dengan konsepsi akar pengunungan (The Roots of Mountain hypothesis of isostasy). Sesuai dengan kemajuan zaman, pendapat Airy lebih banyak dianut dan dipergunakan oleh para ahli geologi pada saat itu, namun tidak berarti bahwa pendapat Pratt salah, sebab ternyata batuan penyusun kerak bumi tidak sama densitasnya. Dengan demikian, kedua teori tersebut pada prinsipnya saling melengkapi dimana dasar kerak bumi tidak rata sebagaimana diduga oleh Pratt (akar pegunungan menjorok lebih dalam dibandingkaan dasar laut), dan dipihak lain densitas batuan penyusun kerak bumi juga tidak sama sebagaimana digunakan Airy dalam mengemukakan teorinya.

Gambar 2.4. Teori Airy tentang adanya Isostasi

Penyimpangan Gravitasi

Berdasarkan hasil pengukuran gravitasi setiap tempat di permukaan bumi dibandingkan dengan gravitasi teoritis yang seharusnya dimiliki oleh tempat tersebut tidak sesuai dan cenderung timbul adanya penyimpangan. Atas fenomena ini para pakar sepakat bahwa di permukaan bumi ini akan dijumpai gaya gravitasi yang agak menyimpang. Para ahli menyepakati adanya anomali gravitasi/anomali isostasi. Anomali gravitasi adalah penyimpangan gravitasi di suatu tempat di permukaan bumi dari gravitasi teoritis yang seharusnya dimiliki. Dengan kata lain selisih antara gravitasi sebenarnya dengan gravitasi secara teoritis. Berdasarkan perbedaan nilai tersebut, maka penyimpangan gravitasi dikenal ada dua macam Anomali Gravitasi, yaitu: anomali positif dan negatif.

Anomali Gravitasi positif terjadi bila gravitasinya lebih besar dari gravi¬tasi teoritis. Daerah yang mengalami Anomali Gravitasi positif cenderung akan mengalami penurunan untuk mencapai kedudukan seimbang, sebab kelebihan berat dibanding daerah yang mengalami Anomali Gravitasi negatif. Anornali Gravitasi negatif terjadi bila gravitasinya lebih kecil darl gravi¬tasi teoritis. Daerah yang mengalami Anomali Gravitasi negatif cenderung mengalami pengangkatan agar tercapai kedudukan isostasi.

Gravitasi teoritis yang dimaksudkan dalam teori ini adalah besamya gaya gravitasi pada

Spheroid, yaitu permukaan bumi rata rata yang berbentuk elipsoidal (suatu permukaan bumi khayal, hanya dibayangkan saja/dilukiskan di atas kertas guna keperluan perhitungan). Pada semua titik di Spheroid ini nilai gravitasinya sama asal terletak pada lintang yang sama (jarak ke pusat bumi sama & gaya sentrifugal akibat rotasi bumi juga sama). Dengan pengukuran gravitasi di permukaan bumi kemudian dianalisa, para pakar dapat meramalkan peristiwa geologi yang akan terjadi di suatu daerah misalnya pembentukan pegunungan, penurunan permukaan daratan, dan sebagainya.

Pengukuran gravitasi di Indonesia telah banyak dilakukan sejak zaman penjajahan Belanda. Salah seorang pakar yang tercatat Vening Meinesz banyak melakukan penelitian gravitasi di Indonesia. Dari beberapa hasil penelitiannya berkesimpulan bahwa di daerah Maluku dan sekitarnya merupakan daerah labil, sehingga setiap saat akan terjadi proses pembentukan pegunungan tinggi dan akan terjadi pula penurunan permukaan tanah. Terjadinya gempa bumi yang dahsyat yang menelan beberapa korban pada tahun 1994 di Flores merupakan salah satu peristiwa yang berkaitan dengan kelabilan daerah tersebut.

Munculnya gunung baru di Negara Tonga pada tanggal 18 Juni 1995 dengan ketinggian 15 menjadi 50 meter dalam kurun waktu 10 hari juga merupakan fenomena pengangkatan kerak bumi akibat gaya di dalam bumi. Tampaknya aktivitas inti bumi menjadi lebih nyata peranannya dengan adanya bukti bukti kongkrit ini.

3. Gelombang Seismik.

Gelombang seismik adalah getaran kerak bumi yang diakibatkan adanya gangguan pada salah satu lapisan bumi, sehingga menyebabkan adanya getaran. Getaran yang sampai kepermukaan bumi pada umumnya menyebabkan pergerakan keberbagai arah, gerakan ini sering disebut dengan gempa bumi. Jika terjadi peristiwa gempa baik yang terjadi secara alamiah maupun yang terjadi karena buatan yang disengaja oleh manusia, maka tekanan akan diteruskan melalui materi di sekelilingnya berupa rambatan getaran dalam bentuk gelombang. Secara garis besar, gelombang seismik/gempa dapat dibedakan atas 2 macam yaitu gelombang dalam (Body Wave) dan gelombang permukaan (Surface Wave).

Gelombang DalamGelombang dalam atau body wave adalah gelombang yang meram¬bat didalam bumi, dari pusat gempa menuju ke segala arah. Berdasarkan caranya merambat melalui batuan penyusun bumi, dikenal ada dua tipe, yaitu: (1) gelombang longitudinal dan (2) gelombang transversal.

Gelombang Longitudinal atau Gelombang Primer, nama yang diberikan sesuai dengan kecepatannya dimana tipe gelombang inilah yang pertama kali tercatat oleh seismograf. Arah getarannya ke depan dan yang ke belakang sehingga materi yang dilaluinya mengalami tekanan dan perenggangan (seperti spiral). Oleh karena itu sering pula disebut "Push pull Wave" ataupun "Com¬pressional Wave". Gelombang ini dikenal pula sebagai Gelombang Suara karena cara perambatannya seperti cara perambatan suara di udara. Sifat dari gelom¬bang ini adalah dapat melalui materi dalam wujud padat, cair,

maupun gas. Dan karena arahnya yang kedepan maka tergolong cepat. Bila menembus materi bumi, kecepatannya berkisar antara 8,5 km/detik di lapisan dalam sampai sekitar 6 km/detik di kerak bumi.

Gelombang Transversal atau Gelombang Sekunder berbeda dengan gelombang longitudinal. Arah getaran gelombang ini tegak lurus pada garis arah ke mana ia bergerak. Karena itu maka kecepatannya lebih rendah dibandingkan dengan gelombang Primer tadi. Akibat lain dari arah gerakannya adalah bahwa tipe gelombang ini hanya dapat melalui benda yang berwujud padat. Bila melewati materi berwujud cair atau gas, gelombang ini hilang/tidak tercatat oleh alat Seismograf. Adapun kecepatannya hanya sekitar 2/3 kecepatan Gelombang Primer atau sekitar 4 6 km/detik.

Gelombang PermukaanGelombang permukaan atau Surface Wave, yaitu getaran yang merambat ke permukaan bumi kemudian melanjutkan perjalannya di permukaan bumi. Jadi jalan yang dilalui lebih panjang, sehingga gelombang ini tercatat paling akhir oleh seismograf. Kecepatan perambatannya sekitar 3 4 km/detik. Bentuknya seperti gelombang air, ada yang berupa gelombang primer dan sekunder. Secara skematik gelombang gelombang yang terjadi di dalam dan dipermukaan bumi disajikan dalam Gambar 2.5.

 

Gambar 2.5. Illustrasi Gelombang Primer dan Sekunder

Perbedaan prinsip antara Gelombang Primer dan Gelombang Sekunder tersebut dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk memperkirakan wujud bagian dalam dari bumi, maupun pencarian bahan galian, khususnya minyak bumi. Disamping itu dapat digunakan untuk menghitung jarak pusat gempa ke stasion pengamat gempa. Ulasan lebih komprehensif tentang gempa bumi akan diuraikan dalam bab tersendiri.

4. Struktur Bumi/Lapisan BumiSebagaimana yang telah diuraikan sebelumnya bahwa bagian bumi bagian dalam sulit sekali diketahui secara langsung, sehingga orang berusaha menganalisanya lewat hasil pengukuran secara tidak langsung.

Wujud bagian dalam dari bumi, menimbulkan beberapa pendapat/dugaan. Ada yang mengatakan bahwa makin jauh ke dalam bumi temperatur makin tinggi, dimana kenaikan suhu rata rata 2oC/ 100 meter (gradien geotermis) dan makin dalam makin kecil gradien geotermis tersebut. Setelah dihitung, para ahli memperkirakan temperatur inti bumi sekitar 2.000 oC – 3.000 oC. Berdasarkan hasil pengukuran empiris tersebut, menimbulkan suatu pendapat bahwa inti bumi pasti berwujud gas karena pada

temperatur sedemikian tingginya itu materi padat akan mencair kemudian berubah menjadi gas.

Sebagian pakar lain tidak sependapat dengan alasan bahwa makin ke dalam tekanan juga akan makin tinggi karena tekanan lapisan dari atas semakin besar. Oleh karena itu di bawah tekanan yang begitu besar (sekitar 3 juta atmosfir) maka inti bumi tentunya berwujud padat. Timbul pendapat lain yang menggabungkan kedua pendapat di atas mengatakan bahwa inti bumi wujudnya kental sebab sekalipun temperatur tinggi namun tekanan yang begitu tinggi akan menghalangi perubahan zat menjadi gas

Dalam perkembangan selanjutnya atas bantuan pengetahuan gelombang gempa, para ahli mengemukakan keterangan keterangan yang diperoleh tidak saja dari analisa tentang gelombang gempa, melain¬kan juga dengan hasil analisis parameter yang lainnya. Perkiraan perkiraan merupakan metode pendekatan yang tidak dapat dihindari. Karena itu para pakar bersepakat bahwa kemungkinan materi yang menyusun masing masing lapisan bumi tersebut harus di identifikasikan.

Berdasarkan penelitian dengan bantuan berbagai ilmu pengetahuan dan teknologi yang telah disebutkan sebelumnya, para pakar menyusun suatu teori tentang kerangka bumi. Berdasarkan teori tersebut mereka membagi bumi kedalam 3 bagian besar yaitu:•    Kerak bumi (Crush), •    Selimut (Mantle) •    Inti (Core).Secara skematik ketiga susunan utama bumi tersebut disajikan dalam Gambar 2.6.

1. Kerak Bumi (Crush)Lapisan ini menempati bagian paling atas/permukaan bumi dengan tebal rata rata antara 10   50 km. Tebal lapisan ini tidak sama di semua tempat. Secara garis besar, di atas benua tebalnya berkisar antara 20   50 km, namun di bawah dasar laut ketebalannya hanya mencapai sekitar 10   12 km saja. Jika dihubungkan dengan teori isostasi tampaknya teori ini masih relevan sekali untuk menjelaskan tentang susunan lapisan bumi. Wujud lapisan ini pada umumnya berupa materi materi yang padat. Dalam kerak bumi ini masih terbagi lagi kedalam sublapisan, yaitu: lapisan yang bersifat granitis dan yang bersifat basaltika.

Lapisan Granitis : density rendah, cerah, menempati posisi di bagian benuaLapisan granitis merupakan lapisan paling luar dari kerak bumi. Nama yang diberikan menunjukkan bahwa susunan materi yang menyusunnya kebanyakan berupa batuan granit. Lapisan ini menempati lapisan paling atas dengan ketebalan sekitar 10   15 km, dengan kecepatan gelombang primer mencapai 6,5 km/ detik. Akan tetapi lapisan ini tidak diketemukaan di semua tempat dan pada umumnya di dasar laut tidak dijumpai lapisan ini.

Gambar 2.6. Susunan Lapisan Utama Bumi

Lapisan BasaltisLapisan basaltis merupakan lapisan setelah lapisan granitis. Nama yang diberikan menunjukkan bahwa susunan materi kebanyakan tersusun dari materi basalt yang bersifat basa dengan densitas yang lebih besar. Letaknya di bawah lapisan granitis dengan kedalaman sekitar 30¬ - 50 km. Kecepatan gelombang primer berkisar antara 6,5 km/detik di bagian atas, sedangkan di bagian bawah mencapai 8 km/detik.

2. Selimut (Mantle).Lapisan bagian dalam setelah kerak bumi adalah mantel, sesuai dengan namanya lapisan ini bersifat melindungi bagian dalam bumi. Lapisan ini menempati bagian sebelah bawah dari kerak bumi, pada umumnya dibagi atas 3 bagian lagi yaitu: litosfer, astenosfer dan mesosfer.LitosferLapisan paling luar dari selimut disebut dengan litosfer, kata litosfer berasal dari kata lithos yang berarti batu dan fera berarti sekeliling. Berdasarkan pengertian itu, maka litosfer berati lapisan pal¬ing luar dari selimut yang didominasi oleh batuan. Letaknya paling atas dari selimut bumi, terdiri dari materi materi yang berwujud padat dengan tebal sekitar 50 100 km. Bersama sama dengan kerak bumi sering pula disebut lempeng lithosfir yang mengapung di atas materi yang agak kental yaitu astenosfir¬. Pada kedalaman sekitar 60   200 km dari puncak litosfir terdapat lapisan yang agak lain sifatnya dimana kecepatan gelombang lebih lambat, disebut "Low velocity layer".

AstenosferLapisan setelah litosfer adalah astenosfer, lapisan ini berada di bawah litosfir dengan wujud agak kental dengan tebal sekitar 100 400 km. Karena itu kecepatan gelombang pada waktu melewati lapisan ini agak menurun. Diduga batuan disini lebih panas dari batuan biasa di sekitarnya sehingga 1   10 % lebur.Para pakar menduga mungkin lapisan ini sebagai tempat formasi magma (magma induk). Dan pada lapisan ini pula sintesa

batuan dan mineral dibentuk. Karena wujudnya tidak padat, maka massa yang ada di atasnya dapat bergerak. Mungkin kondisi semacam ini yang dipikirkan oleh Pratt dan Airy pada saat mereka berteori tentang isostasi.

MesosfirWujudnya padat dengan tebal sekitar 2.400   2.750 km terletak di bawah Astenosfir. Kecepatan gelombang primer bertambah dari sekitar 8 km/detik, di Lithosfir sampai sekitar 13 km/detik. Karena itu diduga bahwa materi penyusun lapisan ini jauh lebih berat, kemungkinan berupa mineral Periodotit dan Pallasit (campuran mineral batuan basa dan besi) dengan densitas sekitar 3,0 di bagian atas sampai 8,0 di bagian bawah. Pada perbatasan ke inti bumi, terdapat lapisan transisi di mana kecepatan gelombang primer menurun dengan tajam dari 13 km/detik menjadi 8 km/detik. Lapisan transisi ini disebut "Gutenberg Wiechert discontinuety layer" yang biasanya dijumpai pada kedalaman 2.898 km.

3. Inti (Core)Lapisan paling dalam dari bumi disebut dengan inti bumi (core), lapisan ini dapat pula dibedakan atas 2 bagian: inti luar (outer core) dan inti dalam (inner core).

Inti LuarInti luar adalah inti bumi yang ada dibagian luar (Outer Core), diduga berwujud cair sebab lapisan ini tidak dapat dilalui oleh gelombang sekunder. Tebal lapisan ini sekitar 2.160 km.

Inti DalamInti dalam adalah inti bumi yang ada di lapisan dalam (inner Core), diduga berwujud padat, tersusun dari materi berupa besi atau besi dan nikel (Nife) dengan densitas sekitar 10 gram/cm3 lebih. Pada kedalaman sekitar 5.145 km seismograf menunjukkan peru¬bahan kecepatan gelombang Primer (naik), sebagai petunjuk batas antara inti bagian luar dan inti bagian dalam. Tebalnya sekitar 1.320 km. 

Sampai sekarang orang masih berkeyakinan bahwa inti bagian dalam dari bumi ini berupa padatan, akan tetapi secara termodinamika kondisi tidak menunjang, masalahnya pada suhu yang sangat tinggi yaitu ribuan derajad celcius, maka besi, nikel dan beberapa logam lainnya tidak akan berwujud padatan, tetapi berupa senyawa gas. Dalam kejadian sehari hari tukang las besi dapat melelehkan besi pada suhu ribuan derajad, bagaimana jika suhunya dinaikkan lagi? belum dapat dibayangkaan oleh manusia. Mungkin inti bagian dalam bumi berupa sisa sisa reaksi inti nuklir yang tersisa pada saat bumi terlepas dari pusaran dan ledakan dahsyat (Big Bang).

Jika asumsi itu benar, maka bulan merupakan salah satu planet yang serupa bumi namun pada saat sekarang intinya telah padam, sehingga dinamika bulan tidak terjadi lagi dan bentuk bulan menjadi statis. Apakah nasib bumi kita ini akan seperti bulan? atau planet lainnya yang serupa? belum ada jawaban yang pasti semuanya perkiraan saja.