HUBUNGAN ANTARA PERUBAHAN BENTUK

BUMI DENGAN KUAT MEDAN MAGNET BUMI

Esai ini Disusun sebagai Guna Melengkapi Tugas Besar Mata Kuliah Fisika Dasar Dua Semester II Tahun Ajaran 2012/2013

Disusun oleh

Ahmad Fauzan

Annisa Saputri (1206216853)

Ghanis Mahdiana Inka Afiata (1206261604)

Hanif Audina Rahmawati (1206218013)

Muhammad Akbar Faereza (1206218032)

Septiyan Eka Wibisana (1206217824)

Romaita Ardzillah (1206216834)

Departemen Teknik SipilFakultas Teknik

Universitas IndonesiaDepok

2013

HUBUNGAN ANTARA PERUBAHAN BENTUK BUMI DENGAN KUAT MEDAN

MAGNET BUMI

A. Pendahuluan

Bumi terbentuk sejak ratusan juta tahun yang lalu dengan berbagai teori. Teori

pertama adalah teori bigbang, dimana alam semesta ini dibentuk oleh gumpalan kabut

raksasa yang berputar pada porosnya. Putaran tersebut memungkinkan adanya bagian-

bagian kecil yang terlempar. Lama-kelamaan gumpalan tersebut akan meledak dengan

dahsyat di luar angkasa yang kemudian membentuk galaksi dan nebula-nebula.

Selama jangka waktu lebih kurang 4,6 milyar tahun, nebula-nebula tersebut membeku

dan membentuk suatu galaksi yang disebut dengan nama Galaksi Bima Sakti,

kemudian membentuk sistem tata surya. Sementara itu, bagian ringan yang terlempar

ke luar tadi mengalami kondensasi sehingga membentuk gumpalan-gumpalan yang

mendingin dan memadat. Kemudian, gumpalan-gumpalan itu membentuk planet-

planet, termasuk planet bumi.

Dalam perkembangannya, planet bumi terus mengalami proses secara bertahap

hingga terbentuk seperti sekarang ini. Ada tiga tahap dalam proses pembentukan

bumi, yaitu:

1. Awalnya, bumi masih merupakan planet homogen dan belum

mengalami perlapisan atau perbedaan unsur.

2. Pembentukan perlapisan struktur bumi yang diawali dengan terjadinya

diferensiasi. Material besi yang berat jenisnya lebih besar akan tenggelam, sedangkan

yang berat jenisnya lebih ringan akan bergerak ke permukaan

3. Bumi terbagi menjadi lima lapisan, yaitu inti dalam, inti luar, mantel

dalam, mantel luar, dan kerak bumi.

Perubahan di bumi disebabkan oleh perubahan iklim dan cuaca.

Dalam proses pembentukkan bumi mengalami banyak perubahan. Berdasarkan

teori diatas bumi awal mula berbentuk cair yang kemudian membeku hingga

membentuk bumi yang seperti sekarang. Sekarangpun bumi masih mengalami

perubahan berdasarkan perubahan lempeng bumi yang mengakibatkan bumi berubah

bentuk.

Bumi yang sudah terbentuk sedemikian rupa memiliki dua kutub yaitu kutub

utara dan kutub selatan, dimana yang kita ketahui adalah kedua kutub ini selalu

sebagai arah acuan dari kompas. Kompas dibuat dengan menggunakan magnet yang

selalu menunjuk kearah utara dan selatan sehingga seperti yang kita ketahui bahwa

bumi pun merupakan sebuah magnet yang sangat besar. Banyak sekali bukti yang

menunjukkan bahwa bumi merupakan magnet yang sangat besar yaitu, adanya gaya

tari atau grafitasi bumi yang mengakibatkan manusia tidak jatuh ketika menapakkan

kakinya ditanah, kompas yang selalu menunjukkan kearah utara dan selatan, serta

adanya segitiga bermuda yang sering menghisap benda-benda yang di atasnya ke

dalam lubang tersebut.

Berdasarkan bukti tersebut, bagaimana hubungan proses pembentukkan serta

perubahan bumi terhadap kuat bumi sebagai magnet? Faktor apa saja yang

mempengaruhi sehingga bumi memiliki medan magnet?

B. Bumi sebagai Magnet

Dalam percobaan menggantungkan magnet batang di langit-langit dapat dilihat

bahwa magnet tersebut selalu menunjuk ke arah utara dan selatan. Selain itu juga

kompas yang terbuat magnet selalu menunjuk ke arah utara dan arah selatan. Hal ini

menunjukkan bahwa bumi memiliki medan magnet.

Beberapa teori pembentukkan medan magnet bumi, yaitu:

1. William Gilbert (1600), melakukan sebuah percobaan yang menghasilkan variasi

arah gaya magnet pada mineral lodestoe yang termagnetisasi secara alami yang

dipotong sehingga berbentuk menyerupai bola. Variasi inklinasi sama dengan apa

yang dia ketahui pada medan magnet bumi, yang disimpulkan bahwa medan

magnet bumi yang ada disebabkan dari dalam bumi bukan dari sumber lain yang

di perkirakan waktu.

2. Gauss (1839), medan magnet bumi berasal dari dalam yang disesuaikan dengan

teori model dipole.

3. Telford (1976), kuat medan magnet berbeda-beda sesuai dengan bentuk

permukaannya, yaitu dari luar dan bentuk bebatuannya

4. W.M. Elasasser dan E.C. Bullard, dinyatakan bahwa di dalam inti bumi terdapat

aliran fluida (yang meterialnya berupa besi yang memilki sifat sebagai konduktor

yang baik dan diamagnetik) yang terionisasi sehingga menimbulkan aksi dinamo

oleh dirinya sendiri (Self-exiting dynamo action) yang dapat menimbulkan medan

magnet utama bumi

Medan magnet bumi utama yaitu medan magnet yang berasal dari aktifitas inti

bumi yang suatu ketika dapat berubah seiring berjalannya waktu. Teori pembentukkan

bumi yang berasal dari sebuah ledakan, dan mengalami pembekuan dari bentuk cair

menuju padat, sehingga masih ada bentuk bagian inti bumi yang berbentuk cair.

Semua material pembentuk bumi diasumsikan adalah material besi yang memilik sifat

konduktor yang sangat baik. Besi merupakan material yang memiliki sifat

diamagnetik atau memiliki gaya magnetic yang sangat kuat. Bentuk inti bumi yang

berbentuk cair, mengakibatkan terjadinya arus listrik yang berbeda-beda. Arus listrik

yang dihasilkan menimbulkan terjadinya medan magnet yang terjadi di bumi.

Medan magnet luar yaitu medan magnet yang dihasilkan oleh aktifitas ionisasi

gelombang ultraviolet melalui atmosfer lebih tepatnya ionosfer yang berasal dari

radiasi sinar matahari. Ionisasi zat tersebut menghasilkan arus listrik kuat yang

disebut elektroject, yang mengalir dari barat ke timur melalui sebuah sabuk sempit

yang sangat panjang sepanjang equator. Sumbangan medan luar ini terhadap medan

magnet bumi hanya sebesar kira kira 1% dari medan total. Matahari memancarkan

arus tetap yang terdiri dari atom hydrogen terionisasi (proton) dan elektron yang

menjalar melalui tata surya dengan kecepatan supersonik. Angin matahari yang

muncul seperti ini berinteraksi secara kuat dengan medan magnet bumi yang

menyebabkan terjadinya badai magnetik sehingga nilai medan magnet bumi

mengalam perubahan

C. Perbedaan Kuat Medan Bumi

Medan magnet bumi menghasilkan fluks magnet yang berbeda-beda pada setiap

wilayah, dimana fluks pada daerah kutub lebih besar dibandingkan fluks di daerah

khatulistiwa. Hal ini disebabkan perbedaan aliran fluida dalam bumi (magma) serta

jenis bebatuan yang menyusunnya, perbedaan komponen material, perbedaan bentuk

permukaan bumi seperti kutub dan khatulistiwa. Selain faktor dalam faktor luarpun

mempengaruhi perbedaan medan magnet bumi yaitu perbedaan radiasi penyinaran

cahaya matahari yang menghasilkan gelombang elektromagnetik.

Perbedaan aliran fluida dalam bumi sangat mempengaruhi besar medan magnet

pada permukaan bumi serta perubahan waktu yang mengubah aliran tersebut menjadi

bebatuan. Hal ini dianalisis dari super computer, geodynamo, yang di temukan oleh

Akira Kageyama dari University of Tokyo dan rekan kerja, Paul H. Roberts U.C.L.A.

dan salah satu dari kami (Glatzmaier); dan Christopher A. Jones dari Universitas

Exeter di Inggris dan rekannya. Ketika kecepatan fluida dalam bumi besar, maka akan

menghasilkan medan magnet yang sangat besar, sesuai dengan bilangan reynold yang

dihasilkan yang semakin besar pula. Perubahan fluida menjadi bebatuan melalui

proses pembekuan,dimana bebatuan di daerah kutub selatan dan utara menghasilkan

besar fluks magnet yang mengarah keluar dari inti bumi. Sehingga besar medan

magnet di daerah kutub lebih besar dibandingkan di daerah khatulistiwa. Inti bumi

yang seluruhnya berupa cairan, selalu berkomunikasi dengan mantel bumi yang

mayoritas berbentuk batuan untuk dapat menimbulkan medan magnet. Sehingga

bebatuan serta aliran fluidsa mempengaruhi besar medan magnet bumi.

Batuan adalah pembentuk utama lempeng bumi, dimana tercatat bahwa lempeng

disediakan oleh batuan magnetisasi. Jadi perubahan lempeng pun memperngaruhi

kuat medan magnet bumi. Ketika terjadi pergeseran bumi maka akan menimbulkan

aliran electron yang menghasilkan arus, sehingga menimbulkan medan magnet yang

cukup kuat. Ketika terjadi lipatan lempengan pun akan menimbulkan medan magnet.

Perbedaan komponen material bumi yang memiliki kerapatan yang berbeda

menimbulkan perbedaan magnet. Bumi terbentuk oleh material seperti Fe, Na, K, O,

Si, Al, Mg dan lain-lain. Fe atau besi yang memiliki sifat konduktor yang besar dan

diamagnetik yang besar menimbulkan perbedaan medan magnet. Fe ini material

pembentuk utama inti bumi, dimana ketika terjadi aliran, atau percikan besi yang

sangat besar akan menimbulkan arus listrik sehingga dapat menghasilkan medan

magnet yang cukup besar. Na atau Natrium disebut juga sodium sebagai pembentuk

bumi memiliki konduktivitas yang tinggi dan rendahnya titik lelehnya. Natrium

digunakan dalam percobaan menetukan bilangan Reynold, yang merupakan bilangan

penentu besar medan magnet. Mg atau Magnesium memiliki sifat yaitu merupakan

elektroda yang kuat, dimana dapat memberikan electron dengan mudah sehingga akan

menghasilkan arus listrik yang besar. oleh karena itu, medan magnet bumi terbentuk

oleh magnesium. Magnesium adalah pembentuk bumi terbanyak ketiga, sehingga

lumayan mendominasi keberdaannya. K atau Kalium memiliki sifat mudah bergerak.

Kalium yang merupakan unsur golongan Alkali mudah sekali untuk melepas electron

sehingga dengan mudah dia akan menghasilkan arus listrik. Timbulnya arus listrik

menghasilkan medan magnet. O atau Oksigen memiliki sifat mudah terbakar. Ketika

lava bergerak maka akan menimbulkan kobaran api yang sangat besar sehingga

menimbulkan percikan api yang menghasikan arus listrik dan magnet. Selain

material-material tersebut masih ada Si, Al yang memiliki sifat isolator, namun tidak

terlalu banyak, sehingga medan magnet tetap dihasilkan oleh seluruh material-

material pembentuk bumi.

Perpendaran fluks magnet yang menembus dari dalam bumi ke luar,lebih kuat di

daerah selatan dan daerah utara, namun untuk daerah khatulistiwa tidak begitu besar.

Sehingga magnet yang dihasilkan di daerah kutub lebih besar dibandingkan daerah

khatulistiwa. Dalam hal inipun terlihat bahwa gaya gravitasi yang ada di daerah kutub

lebih besar dibandingkan daerah khatulistiwa. Hal ini disebabkan permukaan kutub

lebih renggang dan memiliki luas yang cukup besar dibandingkan daerah

khatulistiwa. Sesuai dengan rumus fluks magnet bahwa semakin luas daerah sentuh

maka akan semakin luas fluk magnet yang dihasilkan.

Selain faktor dalam, faktor luarpun mempengaruhi besar medan magnet bumi.

Faktor luar yang mempengaruhi medan magnet bumi adalah radiasi gelombang

elektromagnetik yang dihasilkan oleh sinar matahari. Hal yang sering memperngaruhi

kuat medan magnet dari luar bumi yaitu matahri, dengan adanya peristiwa erupsi

(Solar Flarer), bintik hitam matahari (sun spot), dan badai magnetic. Erupsi atau solar

flarer adalah loncatan bunga api matahari sejauh beberapa kilometer dari

permukaannya. Materi yang dipancarkan ini mengganggu keseimbangan ionosfer,

sehingga mengakibatkan terjadinya perubahan medan listrik yang selanjutnya akan

mengakibatkan gangguan medan magnet. Bintik hitam atau sun spot terjadi karena

penurunan suhu di salah satu lapisan matajri, yaitu fotosfer dari 6000 K menjadi 4000

K. Kejadian ini mengakibatkan terjadinya gangguan pada frekuensi gelombang radio

dan arah tunjuk jarum kompas. Badai megnetik terjadi setelah terjadinya bintik hitam,

yaitu ketika terjadi partikel bermuatan listrik yang sampai ke permukaan bumi dari

matahari sehingga menimbulkan gaya magnet yang sangat besar.

Berdasarkan penjelasan diatas bahwa bumi merupakan magnet terbesar yang

kuat magnetnya berbeda-beda pada setiap permukaannya. Hal ini dipengaruhi oleh

beberapa faktor yaitu faktor dalam dan faktor luar, sehingga menimbulkan banyak hal

yang kemungkinan merubah berapa besar gaya grafitasi bumi pada permukaan yang

berbeda.

REFERENSI

Jurnal

- Esai “Probing the Geodynamo” by Gary A. Glatzmaier dan Peter Olson

- Esai “ Hotspots Unplugged” oleh John A. Tarduno

Skripsi

- Aprihandono, Galuh. 2006. Penentuan Azimuth dan Inklinasi dalam Pengeboran

Sumur Migas dengan Powerpulse Menggunakan Prinsip Pengukuran Medan Magnet

dan Gravitasi Bumi. Program Studi Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam. Universitas Indonesia (Bab Dasar Teori)

- Effendi, Nuz. 1991. Analisis Spektrum Magnet Bumi di Stasiun Geomagnetik

Tangerang-Jawa Barat. Program Studi Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam. Universitas Indonesia (Bab Dasar Teori)

Web

- http://www.bmkg.go.id/bmkg_pusat/Geofisika/Magnet_Bumi/Default.bmkg