Formula Gaya Gravitasi LANDASAN TEORI

11 1. Posisi lintang, dimana perubahan gravitasi dari ekuator ke kutub adalah sekitar 5 gal atau 5 dari harga rata-rata g sekitar 980 gal. 2. Ketinggian, bisa mencapai 0.1 gal atau 0.01 dari harga g. 3. Variasi densitas, yang berhubungan dengan eksplorasi gravitasi antara lain: • Eksplorasi minyak sekitar 10 gal atau 0.001. • Eksplorasi mineral sekitar 1 gal. 4. Pasang surut bumi 5. Topografi Dua yang terakhir besarnya lebih kecil dari efek yang disebabkan oleh variasi densitas. Sehubungan dengan keadaan tersebut maka dibutuhkan suatu datum referensi untuk keseragaman dalam pengukuran densitas di permukaan bumi. Bumi berbentuk elipsoid. Dari hasil pengukuran dengan metode geodesi dan dari pengamatan satelit, diketahui bentuk bumi adalah mendekati sferoid yang cembung di ekuator dan datar pipih di kedua kutubnya. Sferoid adalah bentuk oblate ellipsoid yang merupakan permukaan laut rata-rata dengan menghilangkan daratan di atasnya.. Pemipihan bumi tersebut adalah sekitar 1298.25 yaitu diperoleh dari {Re-RkRe} yang biasa disebut dengan parameter pepatan. Bentuk ini tidak lain disebabkan oleh perputaran bumi pada porosnya rotasi , sehingga bentuk bumi menjadi tidak bulat benar, melainkan memipih dikedua kutubnya. 12 Gambar 2.2 Bentuk Ellipsoid Bumi Pemipihan bumi biasanya dalam bentuk parameter bumi pemepatan , dan dapat dituliskan dalam notasi matematika sebagai berikut : f = ………………………………………… 2.12 Dengan : R e = jari-jari ekuator R k = jari-jari kutub Karena bentuk bumi tersebut, menyebabkan percepatan gravitasi bumi memiliki nilai maksimum di kutub dan minimum di equator. Perbedaan aktual antara percepatan di kutub dan di equator adalah sebesar ± 5.3 gal atau 5300 mgal. Karena geoid dipengaruhi oleh tarikan massa maka di daratan geoid akan tertarik ke atas dan berada lebih tinggi daripada sferoid, sebaliknya di lautan akan tertarik ke bawah sehingga lebih rendah. Deviasi antara kedua permukaan tersebut mencapai 100 meter Kahn, 1983 . Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya bahwa medan gravitasi dipengaruhi oleh beberapa faktor lintang, ketinggian, 13 densitas, pasangsurut dan topografi . Maka setiap pembacaan gravitasi observasi haruslah dikoreksi untuk mereduksi pembacaan tersebut, supaya sesuai dengan harga pada datum referensi permukaan ekuipotensial yaitu geoid atau setiap permukaan yang sejajar dengannya. Permukaan bumi dapat didefinisikan dalam bentuk matematis yang dinyatakan dalam harga-harga gaya berat di semua titik pada permukaan bumi. Bentuk ini dikenal sebagai speroid referensi yang berhubungan dengan tinggi muka laut rata-rata. Percepatan gravitasi yang didapat adalah nilai pada permukaan laut yang telah di smooth pada bentuk bumi spheroid yang memberikan penetapan terbaik berbentuk aktualnya dan memiliki rapat massa seragam ke arah lateral. Harga gaya berat normal atau teoritis pada permukaan laut rata-rata sebagai fungsi dari lintang geografi tempat pengamatan yang dilakukan, dapat ditentukan dengan rumus : g = g E 1 + sin 2 - sin 2 2 mgal ……………………… 2.13 Dengan : g E = harga gaya berat di ekuator = lintang tempat pengamatan dan = konstanta yang berhubungan dengan parameter bumi Persamaan tersebut dikenal sebagai formula gaya berat Internasional International Gravity Formula yang ditetapkan oleh International Union of Geodesy and Geophysics IUGG, 1930 . Pada rumusan gaya berat Internasional tahun 1930 tersebut digunakan data parameter bumi pepatan sebesar 1297 14 Hayford, 1910 dan radius ekuator = 6378388 meter serta harga gaya berat di ekuator g E = 978.049 gal hasil international assosiation tahun 1924 . Dari data tersebut, harga gaya berat teoritis pada lintang tempat pengamatan dapat dinyatakan sebagai berikut : g = 978.0491 1 + 0.0052884 sin 2 – 0.0000059 sin 2 2 gal ………… 2.14 Perkembangan satelit telah menghasilkan data parameter-parameter bumi yang lebih teliti. Pada International Association of Geodesy tahun 1967 dihasilkan rumusan gaya berat sebagai berikut : g = 978.031846 1 + 0.005278895 sin 2 – 0.0000023462 sin 2 2 gal …. 2.15 Perbaikan-perbaikan parameter bumi terus dilakukan sehingga rumusan gaya berat teoritis dapat terus berubah. Dari tahun ketahun sejak Helmert 1901 , Bowie 1917 , Heiskanen 1938 , Heiskanen dan Outila 1957 , IUGG 1980 dan seterusnya sampai sekarang mengalami perbaikan data parameter bumi. Tahun 1980 International Union of Geodesy and Geophysics IUGG menentukan sistem referensi geodesi dengan parameter pepatan bumi = 1298.247 dan jari-jari ekuator = 6378135 meter. Rumusan gaya berat teoritis hasilnya yaitu: g = 978.0318 1 + 0.0053024 sin 2 – 0.0000059 sin 2 2 gal ………… 2.16

2.3 Efek Gaya Gravitasi Dari Benda Terkubur

Benda terkubur dengan bentuk tertentu bila rapat massanya B = rapat massa lingkungannya L sukar diinterpretasi, tetapi bila B berbeda dengan L baru akan menghasilkan anomali gravitasi dengan ketentuan : 15 1. L B anomali negatif 2. L B anomali positif Dengan : L = rapat massa lingkungan B = rapat massa benda terkubur = B - L = density contrast digunakan dalam perhitungan Perhitungan efek gaya berat dari model-model benda berbentuk sederhana dapat digunakan sebagai pendekatan dalam koreksi dan interpretasi gaya berat. Dibawah ini akan diuraikan beberapa efek gaya berat diantara model benda sederhana yang penting :

2.3.1 Bola

Komponen vertikal gaya berat suatu bola dapat dianggap bahwa seluruh massa bola terkumpul pada titik pusatnya. Suatu bola bermassa M dengan rapat massa yang jari-jari nya R, akan memberikan percepatan gravitasi : g z = 3 .............................................................................. 2.17 karena : M = 4 3 R 3 r = x 2 + z 2 12 Maka : g z = R 3 G .......................................... 2.18 Dengan : g z = dalam miligal