BUKU FENOMENA CUACA ANTARIKSA pdf

Edisi Revisi

sebuah persembahan dari

Pusat Sains Antariksa (Pussainsa) Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) Pusat Sains Antariksa (Pussainsa) Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN)

Puji Syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan petunjukNya, sehingga buku Fenomena Cuaca Antariksa edisi revisi ini berhasil diselesaikan. Buku ini meru- pakan pembaruan dari buku edisi sebelumnya yang telah terbit beberapa tahun

Buku ini diterbitkan oleh

yang lalu dengan menambahkan beberapa informasi baru dan mengoreksi be- berapa kesalahan yang ditemukan. Kami juga berupaya agar buku ini lebih enak

Pusat Sains Antariksa LAPAN

dibaca dengan memperjelas kaitan antar fenomena. Harapan kami buku ini bisa menjelaskan dengan baik mengenai apa dan bagaimana sebenarnya Matahari

ISBN: XXX - XXX - XXX - X dan cuaca antariksa mempengaruhi Bumi kita.

Cuaca antariksa menunjukkan kondisi yang terjadi di Matahari dan di ruang antarplanet yang dipengaruhi oleh Matahari. Cuaca antariksa menjadi sangat penting untuk dipahami mengingat makin besarnya ketergantungan ma- nusia pada teknologi yang berbasis antariksa. Cuaca antariksa dapat mempe- ngaruhi orbit dan operasional satelit dan juga astronot yang sedang menjalankan

Penulis:

misi ruang angkasanya. Bahkan dalam kehidupan sehari-hari manusia sudah

Dyah Rahayu Martiningrum merasakan manfaat dari teknologi yang berbasis antariksa ini, seperti misalnya

komunikasi melalui satelit, penentuan posisi berbasis satelit (GPS), bahkan ko-

Adi Purwono

munikasi radio pun menggunakan lapisan ionosfer yang ada di atas Bumi kita.

Fitri Nuraeni

Bukan hanya pada teknologi berbasis antariksa saja, variasi cuaca antariksa juga mempengaruhi medan magnet Bumi, jaringan listrik, bahkan pada jangka pan-

Johan Muhamad

jang dapat mempengaruhi iklim di Bumi.

Kesadaran masyarakat akan pentingnya cuaca antariksa merupakan sua- tu kemajuan yang besar dalam pendidikan keantariksaan. Dengan munculnya kesadaran seperti ini diharapkan masyarakat bisa lebih memahami kondisi

Penyunting naskah:

ataupun fenomena yang terjadi baik di Bumi maupun di lingkungan antariksa.

Abdul Rachman

Akan tetapi pemahaman masyarakat seringkali dibelokkan oleh pemberitaan yang tidak benar, sehingga menimbulkan kekhawatiran masyarakat yang ber- lebihan. Matahari terus beraktivitas sebagaimana biasanya, dan badai Matahari bukanlah suatu peristiwa yang sangat menakutkan. Antisipasi dini merupakan kunci untuk mengantisipasi dampak yang merugikan.

Untuk itulah buku ini menjadi sangat penting artinya dalam memberikan pemahaman yang benar kepada masyarakat tentang fenomena cuaca antarik-

sa. Usaha untuk selalu memperbaharui informasi yang disampaikan kepada masyarakat memang harus selalu dilakukan mengingat ilmu pengetahuan selalu

Pusat Sains Antariksa LAPAN

berkembang seiring dengan perkembangan penelitian yang dilakukan oleh para saintis di bidangnya masing-masing. Untuk itu diucapkan terimakasih dan peng- hargaan atas usaha para peneliti di Pusat Sains Antariksa dengan menerbitkan edisi revisi ini.

Semoga buku ini dapat memberikan manfaat pada kita semua untuk me- nyikapi berbagai fenomena terutama yang terkait dengan keantariksaan.

Tentang gambar sampul :

Bandung, Nopember 2012

Salah satu penampakan Aurora Borealis di atas Bear Lake,

Kepala Pusat Sains Antariksa

Eielson Air Force Base, Alaska. Gambar ini adalah versi sunti- ngan dari foto yang diambil oleh Senior Airman Joshua Strang

Clara Yono Yatini

(sumber: Wikipedia).

iii

Daftar Isi Daftar Isi

iv v

Cuaca Antariksa Cuaca Antariksa

Atmosfer atas

Satelit

CME

Cuaca juga terjadi di antariksa namun idak beru- pa hujan air atau kondisi langit yang cerah seperi lazimnya di Bumi. Cuaca antariksa melipui ak- BUMI ivitas Matahari, keadaan di ruang antarplanet

Partikel berenergi

(angin surya), magnetosfer, termosfer, dan ionos- Lup magnetik fer dengan Matahari menjadi sumber penggerak

tinggi

utamanya. Peningkatan akivitas Matahari secara umum akan mengakibatkan peningkatan kondisi cua-

Radiasi sinar-X dan EUV

ca antariksa yang dapat mengganggu teknologi dan kesehatan bahkan keselamatan manusia.

Bagaimana cuaca antariksa terjadi? Aurora di daerah

Cuaca antariksa terjadi seiap saat. Flare

sekitar Kutub

Pelindung Bumi,

Magnetosfer

Matahari senaniasa memancarkan

katan kerapatan atmosfer karena radiasi

radiasi elektromagneik dan parikel-

sinar-X dan ultraviolet ekstrem (EUV) serta

parikel bermuatan. Terkadang inten- IMF (interplanetary magnetic

badai geomagnet. Sinar-X dan EUV juga ield) adalah medan magnet

sitasnya lebih inggi saat terjadi feno-

mengionisasi molekul-molekul di atmosfer MATAHARI mena transien di Matahari seperi lare, angin surya memenuhi ruang

Matahari yang dibawa oleh

lontaran massa korona (CME), dan antarplanet

atas sehingga memperbanyak jumlah elek-

Di permukaan Bumi, terutama di lintang

tron yang dapat mengganggu sinyal satelit

inggi, cuaca antariksa juga dapat me-

lubang korona ( coronal hole). Di sam-

ping berasal dari Matahari, parikel ngakibatkan rusaknya jaringan pembang-

komunikasi dan navigasi, serta komunikasi

radio HF.

kit listrik dan memudahkan terjadinya

bermuatan bisa juga berupa sinar kos-

korosi pada pipa bawah tanah akibat arus

mik yang berasal dari luar tata surya

induksi yang diimbulkan oleh badai geo-

baik dari galaksi kita sendiri atau galaksi

Angin Surya

magnet.

lain. Parikel bermuatan dapat berpe-

Adalah aliran parikel bermuatan beru-

ngaruh secara langsung maupun idak

pa plasma (gas terionisasi) dari Mata-

Efeknya pada manusia

langsung pada teknologi di antariksa

hari. Angin surya mengalir seiap saat

Cuaca antariksa juga dapat menimbulkan

dan di permukaan Bumi.

sambil membawa medan magnet

ancaman pada kesehatan dan keselama-

Matahari hingga ke tepian tata surya.

Efeknya pada teknologi tan astronot terutama yang melakukan

Angin surya bersama medan magnet

misi di luar wahana dan penumpang pe-

Efeknya pada iklim di Bumi? ragam teknologi. Dibanding teknologi

Cuaca antariksa berpengaruh pada be-

ini terpunir akibat rotasi Matahari se-

sawat terbang yang melewai daerah ku-

Cuaca antariksa dimungkinkan berpe- lain, satelit dan wahana antariksa lain-

hingga membentuk spiral.

tub. Ancaman ini terkait dengan radiasi

ngaruh pada iklim dalam jangka pan- nya adalah teknologi yang pertama

elektromagneik dan parikel bermuatan.

jang. Salah satu mekanisme yang mung- kali akan terganggu. Satelit di ruang

kin adalah terjadinya peningkatan antarplanet dan di magnetosfer dapat

konsentrasi ozon di stratosfer akibat me- terganggu akibat interaksi subsistem-

Matahari

ningkatnya intensitas sinar-X dan EUV di nya dengan parikel energeik. Di masa

puncak akivitas Matahari. Peningkatan depan diperkirakan gangguan semacam

konsentrasi ozon ini akan mengakibat- ini akan semakin besar. Satelit di ter-

kan meningkatnya temperatur di per- mosfer dapat terganggu akibat pening-

Jupiter

mukaan Bumi.

Energi Matahari Energi Matahari

Reaksi di ini Matahari

Di ini Matahari, reaksi fusi

Daerah radiasi

Daerah bagian terluar inti Matahari hingga jarak

nuklir terjadi, yaitu empat ini

Matahari adalah bintang yang terdekat dari Bumi. Seperi halnya hidrogen bergabung menjadi

sekitar 0,8 jari-jari Matahari. Bagian dasar ber- suhu 7 juta derajat Celcius, sedangkan bagian luar

satu ini helium. Hasil reaksi itu

bintang yang lain, Matahari memancarkan energi sendiri, yaitu

2 juta derajat Celcius.

energi yang sangat besar dalam

berupa cahaya dan panas. Energi Matahari berasal dari reaksi

bentuk gelombang elektro-

nuklir yang terjadi di ininya. Energi hasil reaksi di ini

magneik dan parikel.

terhantar hingga ke permukaan Matahari mela- lui proses yang kompleks dan lama. Proses

inilah yang menjadikan Matahari

1 sebagai bintang akif penggerak H

3 He

1 cuaca antariksa. H

4 He

Melihat Korona

Daerah konveksi

Daerah yang

3 He 1 Meskipun jauh lebih panas dari fo- H memiliki aliran

1 H tosfer, korona lebih redup darinya proton sehingga idak tampak dari Bumi kompleks.

plasma yang begitu

1 2 H sinar gamma H neutron

kecuali pada saat gerhana mata-

V positron

hari. Pada bagian ini, terjadi juga beberapa akivitas Matahari yang

Reaksi fusi berantai di Matahari

dapat berpengaruh pada cuaca

Kromosfer

antariksa. Lapisan di atas

fotosfer yang ber-

Proses keluarnya cahaya

suhu 4.500– 25.000

Setelah terbentuk di ini, cahaya Matahari melewai beberapa

derajat Celcius.

lapisan hingga akhirnya menca- pai permukaan. Dari ini, cahaya

Korona

melewai daerah radiasi. Di dae-

Lapisan terluar atau

rah ini, cahaya berpindah secara

atmosfer Matahari yang

suhunya mencapai 2 juta

radiasi. Cahaya membutuhkan

derajat Celcius, lebih

waktu ratusan ribu tahun untuk

panas dari fotosfer dan

melewai daerah ini. Itu karena daerah radiasi merupakan dae-

kromosfer.

Munculnya akivitas Matahari

rah dengan kerapatan sangat Di daerah konveksi, aliran plasma begitu Suhunya mencapai 15

Inti

inggi. Keluar dari daerah radia- kompleks sehingga menghasilkan medan

si, cahaya melewai daerah kon- magnet yang berluktuasi sepanjang waktu. Fotosfer

juta derajat Celcius dan

ukurannya sepertiga jari-

veksi. Di sini, cahaya menjalar ke Dinamika medan magnet ini sangat akif se-

jari Matahari.

Permukaan Matahari

permukaan dengan proses kon- hingga mempengaruhi munculnya beragam

yang suhunya men-

veksi atau aliran oleh medium akivitas di Matahari. Akivitas Matahari ini Celcius.

capai 5700 derajat

plasma. Akhirnya, cahaya sam- kadang teramai dari Bumi dan sering me-

pai di fotosfer atau permukaan ngakibatkan pengaruh besar terhadap kondisi luapan plasma

Granula

Lanjutkan membaca “Aktivitas Matahari”

Matahari setelah melewai dae-

seperi gelembung

cuaca antariksa secara keseluruhan.

di di fotosfer halaman 5

rah konveksi.

Lubang korona adalah daerah ber-

Aktivitas Matahari Aktivitas Matahari

Lanjutkan membaca “Siklus Matahari”

kerapatan plasma rendah di korona

di halaman 7

Matahari yang medan magnetnya

terbuka ke angkasa. Lubang korona adalah sumber angin surya berkece-

Hasil pengamatan Matahari memperlihatkan beragam akivitas pada ba- Prominensa

Prominensa

patan inggi yang dapat mengakibat-

gian-bagian Matahari. Beberapa akivitas Matahari misalnya sunspot, telah

merupakan plasma yang terangkat ke at-

mosfer Matahari dan biasanya berbentuk

kan terjadinya corotaing interacion

diketahui orang sejak ratusan tahun yang lalu. Sebagian lainnya baru di-

busur karena mengikui bentuk garis

region (CIR) di ruang antarplanet.

ketahui sejak satu abad terakhir seiring kemajuan teknologi pengamatan.

gaya magnet. Prominensa tampak

CIR bisa mempercepat parikel dan

Akivitas Matahari teramai dalam panjang gelombang berbeda bisa menimbulkan badai geomag-

terang dan panas meskipun se-

dengan melepaskan energi yang berbeda-beda. CME dan net.

benarnya lebih dingin diban-

dingkan kromosfer dan ko-

lare merupakan akivitas Matahari yang berdampak

rona. Jika terlihat dari de-

besar pada kondisi cuaca antariksa karena besarnya

pan, prominensa akan tampak

energi yang dilepaskan oleh perisiwa tersebut.

seperi garis yang melintang di

Matahari (disebut ilamen).

Sunspot

Prominensa atau ilamen

Sunspot tampak sebagai binik hitam di permukaan Ma-

tahari. Daerah dengan sunspot di Matahari memiliki

dapat bertahan selama

beberapa hari dan

lubang korona

medan magnet yang sangat besar mencapai 1000-4000

Gauss. Sunspot memiliki suhu yang relaif lebih rendah dibandingkan daerah lain di permukaan Matahari se- kasa sebagai lontaran

dapat terlepas ke ang-

massa korona (CME).

hingga daerah ini terlihat lebih gelap dibandingkan sekelilingnya. Sunspot diyakini merupakan penam- pakan luks magnet yang menembus permukaan Ma- tahari.

merupakan singkatan dari Coronal Mass Ejec- ion (Lontaran Massa Korona). Saat terjadi CME,

sebagian massa korona Matahari terlontar ke Matahari dapat menyebabkan angkasa. Jika menggunakan kamera satelit, CME

CME yang terlontar dari

badai geomagnet

teramai seperi letupan yang menyembur dari

Flare

Matahari. Energi yang dilepaskan pada perisiwa

adalah ledakan di Matahari akibat bertemunya dua

ini sangat besar karena mengandung massa yang

garis gaya magnet yang saling berlawanan (dise-

besar dengan kecepatan inggi. Pada saat terjadi

but rekoneksi). Selain mampu melepaskan par-

11 CME, sekitar 2 × 10 13 kg hingga 4 × 10 kg materi

ikel berenergi inggi terutama proton, lare juga

korona terlontar dengan energi sebesar 10 22 Joule

memancarkan radiasi gelombang elektromagne-

Matahari 24 hingga 6 × 10 Joule. Kecepatan materi CME berva-

ik terutama sinar-X dan UV. Radiasi gelombang

riasi dari 20 km/s hingga mencapai 2000 km/s, ra-

EM ini dapat mencapai Bumi hanya dalam waktu

ta-rata kecepatannya mencapai 350 km/s. CME ini

sekitar 8 menit, sedangkan proton berenergi inggi

dapat mencapai Bumi dalam waktu 1-5 hari (rata-

umumnya sekitar 1 jam.

Flare bersama fenomena

rata 2-3 hari). Sama halnya lare, CME juga mampu

Bagian tepi

sunspot

Bagian tengah

disebut penumbra. sunspot disebut

lain di Matahari seperi sunspot, prominensa dan

mempercepat parikel hingga menjadi relaivisik.

Suhunya mencapai umbra. Suhunya

ilamen membentuk daerah akif (acive region) di

Cakram koronagraf. Koronagraf adalah

Bedanya, CME bisa mengakibatkan badai geomag-

alat untuk menciptakan efek gerhana

5200°C. mencapai 4200°C.

mana medan magnetnya memiliki dua kutub.

Matahari sehingga korona Matahari

net setelah iba di magnetosfer sedang lare idak.

dapat terlihat

Siklus Matahari Siklus Matahari

Siklus akivitas Matahari Kemunculan sunspot idak hanya berguna

dalam menentukan periode rotasi Matahari, tapi juga untuk menentukan ingkat akivitas

Selain berputar mengelilingi pusat galaksi, Matahari juga berputar

Menjelang akhir siklus

Matahari. Jika jumlah sunspot di permukaan

pada porosnya sendiri. Perputaran Matahari pada porosnya sendiri Jumlah daerah akif jauh

Matahari banyak berari akivitas Matahari

ini disebut rotasi. Periode rotasi Matahari dapat diketahui

berkurang menunjukkan

Awal siklus

inggi, dan begitu pula sebaliknya. Berdasar-

minimnya akivitas Matahari

berdasarkan pengamatan sunspot. Dengan melihat

Tidak tampak

kan pengamatan kemunculan sunspot selama

pergeseran letak sunspot seiap harinya, maka beratus-ratus tahun, para ilmuwan menemu-

adanya lare

kan bahwa kemunculan sunspot memiliki

periode rotasi Matahari dapat diperkirakan.

periode tertentu. Arinya, jumlah kemunculan Rotasi diferensial

sunspot idaklah bervariasi sembarang terha- dap waktu, tetapi teratur seperi sebuah sik-

Jika periode rotasi Bumi sama, baik pada daerah ekuator lus. Inilah yang menjadi indikator bagi siklus

maupun kutubnya, idak demikian dengan Matahari. Ini karena wujud Matahari berupa gas. Untuk daerah

akivitas Matahari.

ekuator satu kali rotasi membutuhkan waktu 25 hari,

Jumlah sunspot pada siklus ke-23 dan prediksi siklus ke-24

sedangkan untuk daerah kutub satu kali rotasi membutuhkan waktu 36 hari. Perbedaan ke- cepatan rotasi untuk daerah dengan lintang

Siklus Matahari

ot

yang berbeda di Matahari ini dinamakan sebagai

sp

rotasi diferensial. Adanya rotasi diferensial

ke-23

un s

diyakini menyebabkan terpunirnya medan

lah

magnet Matahari sehingga menjadi idak stabil. m

ju

Keidakstabilan medan magnet di permukaan Matahari ini lah yang menimbulkan fenomena di Matahari seperi sunspot, lare, dan CME.

Siklus Matahari dan cuaca antariksa Periode satu siklus Matahari berkisar antara 9 hingga 13 tahun dengan rata-rata siklus sekitar

11 tahun. Siklus Matahari menunjukkan ada- nya masa awal, puncak, dan akhir siklus. Aki- vitas Matahari saat awal dan akhir siklus cen- derung tenang sedang saat di puncak siklus akivitas Matahari sangat inggi. Biasanya, saat

Awal fase menurun menandakan awal

puncak akivitas Matahari banyak terjadi leda-

kan besar di Matahari berupa lare dan CME

Puncak siklus

meningkatnya

SDO (Solar Dynamic Observatory)

Ada banyak daerah

jumlah CIR terkait

sehingga keduanya sangat mempengaruhi cu-

Wahana antariksa pengamat Matahari yang terbaru bernama Solar lubang korona

akif menunjukkan

aca antariksa. Namun di masa menurunnya ak-

Dynamic Observatory (SDO) merupakan wahana antariksa yang dilun-

ingginya akivitas

ivitas Matahari bahkan minimum sekalipun,

curkan oleh NASA pada tahun 2010. Wahana ini mempunyai misi se-

Matahari

cuaca antariksa tetap perlu diwaspadai terkait

bagai sarana untuk memahami dinamika Matahari yang berpengaruh terhadap manusia dan sistem teknologi. Pada wahana SDO ditempat-

dengan CIR dan sinar kosmik yang menjadi

kan beberapa instrumen, seperi AIA (Atmospheric Imaging Assembly),

lebih berpengaruh. Saat ini Matahari sedang

HMI (Helioseismic and Magneic Imager), dan EVE (Extreme Ultraviolet Lanjutkan membaca

mengalami siklus ke-24. Diperkirakan puncak

Variability Experiment). “Dampak Aktivitas Matahari”

siklus terjadi pada tahun 2013.

di halaman 9

Dampak Aktivitas Matahari Dampak Aktivitas Matahari

Selain memancarkan gelombang elektromagneik, Matahari juga melepaskan parikel berenergi inggi. Aliran parikel berenergi inggi dari Matahari tersebar ke seluruh penjuru tata surya seperi hembusan angin di Bumi. Aliran parikel ini disebut angin surya. Angin surya mengandung parikel-parikel bermuatan listrik yang dapat mempengaruhi dinamika

cuaca antariksa. Angin surya dapat berhembus dengan kecepatan yang lebih inggi dari biasanya setelah terjadi CME atau saat ter-

dapat lubang korona di Matahari. Semburan radio Matahari

Badai Matahari dan CIR

Perubahan jumlah dan laju parikel

CME dan lare akan menyebabkan pe-

yang terlontar dari Matahari menye-

ningkatan intensitas dan kecepatan

babkan berubahnya kondisi plasma

angin surya serta radiasi gelombang

baca di hlm 15

di atmosfer Matahari. Gangguan ini

elektromagneik. CME dan lare lazim

Tumbukan antara parikel bermuatan dalam angin surya dengan komponen

menyebabkan dipancarkannya gelom-

disebut badai Matahari. Badai Matahari

bang elektromagneik pada rentang satelit misalnya panel surya dapat meng-

bisa langsung berdampak pada wahana

gagalkan misi satelit tersebut

baca di hlm 28

panjang gelombang radio yang dise-

antariksa termasuk yang berada di ru-

but semburan radio Matahari (solar Radiasi sinar-X dan EUV serta ang antarplanet (di luar magnetosfer)

lontaran parikel bermuatan

radio burst). Karakterisik sinyal sem-

melalui badai parikel (SPE) atau ber-

dari Matahari dapat menin-

buran radio Matahari dapat digunakan

dampak secara idak langsung melalui

gkatkan kerapatan atmosfer

untuk menentukan kecepatan parikel

badai geomagnet jika CME berinteraksi

di orbit satelit yang dapat

berenergi inggi yang akan sampai ke menyebabkan penurunan dengan magnetosfer pada kondisi yang

keinggiannya

Bumi. Di LAPAN, penelii mengguna-

tepat. CIR juga bisa langsung berdampak

kan radiospektrograf untuk menen-

pada wahana antariksa melalui parikel

tukan waktu kedatangan parikel ber-

energeik yang diimbulkannya dan me-

energi inggi ke Bumi.

micu badai geomagnet. Bukan hanya teknologi di ruang angkasa, badai geo- magnet juga dapat mengganggu bahkan

merusak teknologi di permukaan Bumi. Astronot dan penumpang pesawat yang

Gangguan sistem dan orbit wahana antariksa

melintasi daerah kutub bisa terganggu

Akivitas Matahari bisa mengakibatkan anomali satelit.

secara langsung akibat radiasi EM dan

Sebuah proton relaivisik yang diimbulkan oleh badai

parikel. Badai geomagnet dapat diikui

Matahari dapat langsung merusak komponen elektro-

dengan badai ionosfer.

nik satelit melalui mekanisme single event upset (SEU).

Radiospektrograf

yang dioperasikan di Tanjungsari, Sumedang.

Elektron energeik (baik yang relaivisik maupun yang

Waspada badai Matahari Dengan menggunakan teleskop, penelii energinya lebih rendah) dapat menimbulkan pemua-

tan ( charging) pada satelit yang jika diikui dengan

LAPAN mengamai jumlah dan posisi

pelepasan muatan ( discharging) dapat mengakibatkan

sunspot. Hal ini bermanfaat untuk men-

kerusakan fatal. Gangguan cuaca antariksa juga dapat

getahui kondisi Matahari. Data jumlah

menyebabkan penurunan keinggian orbit satelit dan

dan posisi sunspot juga diperlukan un-

berkurangnya akurasi prediksi orbit sehingga mening-

tuk memprediksi kapan terjadinya badai

9 katkan resiko tubrukan antar benda buatan. Matahari.

Medan Magnet Bumi Medan Magnet Bumi

Kutub Selatan Magnet Bumi

Kutub Utara Bumi

Bumi merupakan magnet raksasa yang medan magnetnya menjangkau

sampai ke luar angkasa. Magnet Bumi disebut geomagnet. Layaknya magnet batang, geomagnet mempunyai kutub Utara-Selatan dan garis-garis gaya magnet. Sifat geomagnet seperi perisai raksasa Kuat medan magnet di sekitar

kutub-kutub geomagnet =

bagi Bumi. Ia menahan dan membelokkan parikel-parikel 60 mikrotesla bermuatan dan angin surya yang dapat membahayakan

manusia dan teknologi yang dikembangkannya.

Pembentukan geomagnet Para ahli memperkirakan bahwa

geomagnet berasal dari proses yang terjadi di dalam ini Bumi

Kuat medan magnet di sekitar ekuator geomagnet = 30 mikrotesla

Garis gaya

yang tersusun atas besi dan nikel.

magnet

Ini Bumi tersusun atas ini dalam

yang bersifat padat dan ini luar yang bersifat cair. Ini luar bergerak berputar mengelilingi ini dalam,

mengikui gerakan rotasi Bumi. Di

Gerakan

Garis-garis gaya magnet Bumi dapat menjangkau

cairan

Kutub Selatan Bumi ini luar juga terjadi perpindahan Kutub Utara Magnet Bumi

puluhan ribu kilometer.

berputar (rotasi)

panas secara konveksi. Kedua gerakan

veksi Inti dalam (padat)

Kutub-kutub magnet Bumi tidak tepat berimpitan dengan kutub-kutub geografi Bumi. Kutub-kutub

mengikuti

inilah yang membangkitkan arus listrik

Kon

rotasi Bumi

magnet Bumi berselisih sekitar 11,5° dari kutub geografis dan setiap tahunnya mengalami pergeseran.

sehingga menghasilkan medan magnet

seperi efek dinamo. Proses ini berlang-

Vektor geomagnet

Pengukuran geomagnet

Inti luar (cair)

sung terus-menerus dalam kurun waktu

Medan magnet di suatu tempat di

Untuk mengukur nilai mutlak dan variasi

sangat lama sehingga menghasilkan geomag-

permukaan Bumi dapat digambarkan

geomagnet, kita dapat menggunakan

net seperi yang teramai sekarang.

sebagai vektor dengan komponen-

magnetometer landas-Bumi. Terdapat

komponennya. Ada tujuh komponen

dua macam pengukuran geomagnet,

yaitu pengukuran bergerak dan stais. Pembalikan Kutub Magnet Bumi

geomagnet yang merepresentasikan

Pengukuran bergerak yang mengguna- Arah orientasi geomagnet dapat menga- ode sekitar jutaan tahun. Keika perisiwa

arah dan besarnya.

kan dua magnetometer dilakukan untuk

lami pembalikan. Prosesnya berlangsung ini terjadi, kemungkinan sistem navigasi

survei-survei geoisika. Pengukuran sta- selama ribuan tahun dengan ditandai ter- (penentuan posisi dan arah mengguna-

Keterangan:

F : intensitas total medan magnet

is dilakukan untuk menentukan variasi jadinya pelemahan kuat medan magnet. kan kompas) akan terganggu. Pelemahan

H : komponen horizontal medan

magnet Bumi

medan magnet diurnal (harian) dan non-

Z : komponen verikal medan

Saat posisi kutub magnet utara-selatan kuat medan magnet diperkirakan hanya

diurnal, serta menentukan nilai absolut baru tercapai, fase pemulihan kuat me- sepersepuluh dari kuat medan saat ini.

magnet Bumi. Z bernilai posiif

geomagnet. Di LAPAN, para penelii geo- dan magnet terjadi secara cepat. Peris- Oleh karena itu, perisiwa pembalikan ku-

jika mengarah ke bawah

magnet mengukur variasi medan magnet iwa pembalikan kutub magnet sering Bumi tub magnet Bumi idak akan terlalu mem-

X : komponen arah utara-selatan

diurnal dan nondiurnal. LAPAN memiliki dihubungkan dengan isu ”kiamat” 2012. berikan dampak pada kehidupan di Bumi.

Y : komponen arah imur-barat Bumi

beberapa stasiun pengamat dirgantara Berdasarkan rekaman magneik pada ba- Karena prosesnya berlangsung sangat

D : sudut deklinasi komponen H dari

yang mengoperasikan magnetometer tuan di Bumi, telah terjadi beberapa kali I : sudut inklinasi vektor F terhadap lama, manusia akan mampu beradaptasi

utara Bumi

untuk pengamatan variasi harian geo- pembalikan kutub magnet dengan peri- dengan perisiwa ini.

bidang horizontal. I bernilai

posiif jika mengarah ke bawah

magnet di beberapa wilayah Indonesia.

IGRF

Terjadi CME. Milyaran ton plasma (gas

Bow shock

1 superpanas) berisi partikel bermuatan dilontarkan ke antariksa

(International Geomagnetic

Reference Field)

Magnetosfer Magnetosfer

merupakan model magnetosfer yang digunakan untuk menghi-

CME

tung vektor medan magnet di

Medan magnet Bumi menjangkau ribuan

permukaan Bumi hingga keing-

kilometer ke antariksa. Medan magnet

gian tertentu. Model IGRF direvi-

ini membentuk daerah magneik yang si seiap 5 tahun sekali oleh IAGA

Sebaran partikel-partikel ini

2 dapat menyebabkan gangguan menyelubungi Bumi. Daerah ini di-

( Internaional Associaion of

Geomagneism and Aeronomy). pada magnet Bumi

sebut magnetosfer. Bagi Bumi, magne- tosfer seperi perisai yang melin- dunginya dari serangan parikel ber-

muatan akibat akivitas Matahari. 1. Gangguan pada satelit

Dampaknya di Bumi:

3 2. Gangguan pada kelistrikan

Perisai 3. Gangguan pada gelombang radio bow shock Keika aliran angin surya yang memi-

liki kecepatan supersonik memasuki daerah magnetosfer yang memiliki kece- patan subsonik akan terjadi gelombang

--Saat terjadi badai Matahari, magnetosfer berperan sebagai perisai Bumi-- kejut berbentuk seperi perisai yang dinamakan bow shock. Ketebalan bow

Bagaimana bentuk magnetosfer?

shock sekitar 100 km sampai 2 kali jari-jari Karena adanya tekanan angin surya, magnetosfer berbentuk menyerupai komet. Di ba- Bumi dan berjarak antara 12 hingga 20

Arus cincin ( ring current)

gian yang menghadap Matahari (sisi siang), magnetosfer terkompresi. Garis-garis gaya kali jari-jari Bumi dari Bumi. Daerah di be-

magnetnya sekitar 10 kali jari-jari Bumi. Pada sisi malam Bumi, magnetosfer memben- lakang bow shock yang berisi angin surya

Arus cincin yang mengelilingi Bumi pada

tang hingga 100 kali jari-jari Bumi sehingga bentuknya seperi ekor komet (dinamakan yang sudah diperlambat, dipanaskan, dan

daerah ekuator terjadi akibat aliran par-

magnetotail). Magnetosfer laksana p erisai Bumi yang mampu meredam terjangan ra- turbulent dinamakan magnetosheath.

ikel bermuatan dengan arah imur-barat.

Jika terjadi rekoneksi pada bagian siang

diasi berbahaya dari parikel-parikel yang dipancarkan Matahari seperi parikel alfa,

Bumi dalam waktu yang singkat, maka

beta, dan elektron serta ion berenergi inggi.

arus cincin hanya akan terbentuk pada

elektron terperangkap

daerah yang mengalami rekoneksi terse-

Sabuk radiasi Van Allen

dalam sabuk radiasi

but. Jika perisiwa itu berlangsung lama

Sabuk Van Allen terdiri atas dua buah sabuk ra-

bagian luar.

maka arus cincin akan terbentuk sempur-

diasi berbentuk donat yang berisi parikel ber-

na. Akibatnya, rekoneksi arus cincin me-

muatan. Proton menempai sabuk dalam sedang

ngalami pertambahan parikel bermua-

elektron menempai sabuk dalam dan luar. Par-

tan sehingga menyebabkan penambahan

ikel dalam sabuk radiasi ini terperangkap mengi-

arus listrik yang akan mempengaruhi

tari garis-garis magnet Bumi di keinggian sekitar

komponen H medan magnet. Karena Dst

1000-60.000 km di atas permukaan Bumi. Seba-

( disturbance storm ime) dihitung ber-

gian sabuk dalam terletak lebih dekat dengan per-

dasarkan variasi komponen H sehingga

mukaan Bumi yang daerahnya disebut South At-

jika terjadi perubahan komponen H yang

lanic Anomaly (SAA). Satelit di orbit rendah yang

besar akan terlihat dari nilai Dst-nya. Pe-

melintasi SAA (saat ini pusatnya di atas Samudera perangkap dalam sabuk

elektron dan proton ter-

Arus cincin

nurunan nilai Dst ini mengindikasikan ter-

Atlanik di sebelah imur Brasil), dapat mengalami

radiasi bagian dalam.

jadinya badai geomagneik.

gangguan.

Geomagneically Induced Current (GIC) Fenomena GIC merupakan salah satu efek dari badai geomagneik. Keika terjadi badai geomagneik besar, akan imbul medan listrik di Bumi yang ke-

Badai Geomagnetik Badai Geomagnetik

mudian menghasilkan medan magnet

sekunder yang cukup besar sehingga

Tidak semua plasma dalam angin surya mampu ditahan oleh magnetos- menghasilkan arus listrik induksi di

permukaan Bumi. Arus listrik induksi

fer. IMF yang mengarah ke selatan dapat menyatu dengan medan magnet

inilah yang kemudian dikenal sebagai

Bumi yang mengarah ke utara (mengalami rekoneksi) dan membuka jalan

fenomena GIC. Adanya GIC dapat ber-

bagi masuknya plasma dalam angin surya ke magnetosfer. Jika terjadi

dampak negaif pada jaringan listrik,

dengan cukup kuat, perisiwa ini mampu melemahkan magnet Bumi telekomunikasi, dan jaringan pipa

bawah tanah. Trafo tegangan inggi

sehingga disebut badai geomagneik. Badai geomagneik menguatkan

pada jaringan listrik menerima beban

terjadinya aurora dan dapat menyebabkan gangguan pada teknologi di

Substorm

berlebih dari GIC yang mengakibat-

luar angkasa maupun di permukaan Bumi. Badai geomagnet bisa dipicu

merupakan fenomena yang mencakup pe-

kan kerusakan dan gangguan pada

oleh CME dan CIR namun idak oleh lare. ngumpulan energi (hasil interaksi magnetos-

keseluruhan jaringan listrik. Selain mengganggu jaringan listrik, GIC juga

fer dengan angin surya) di magnetotail dan

pelepasannya di zona aurora ionosfer (yang tampak sebagai aurora). Substorm terdiri

menyebabkan korosi jaringan pipa

bawah tanah secara elektrokimia, serta mempengaruhi jaringan teleko-

atas 3 fase, yaitu fase pertumbuhan, ekspan- si, dan pemulihan. Pada fase pertumbuhan,

munikasi. Kejadian ini banyak diamai di daerah-daerah lintang inggi. Ke-

IMF yang mengarah ke selatan mengakibat-

Rekoneksi antara IMF (mengarah ke selatan) dan

kan rekoneksi dengan magnetosfer sisi siang.

Rekoneksi antara sesama medan

jadian GIC pernah terjadi saat badai

medan magnet Bumi (mengarah ke utara)

magnet Bumi di sisi malam memicu

Perisiwa ini menimbulkan penimbunan

geomagneik sangat kuat pada tahun 1989, yaitu rusaknya pembangkit energi di magnetotail sehingga akhirnya

di sisi siang memicu terjadinya badai geomagnet

terjadinya ekspansi substorm.

tenaga listrik Quebec, Kanada. terjadi rekoneksi di sisi malam akibat berte- munya garis-garis medan magnet yang ber- Mungkinkah GIC terjadi di Indonesia? lawanan arah. Dari lokasi rekoneksi parikel

Selama ini fenomena GIC baru dia-

energeik disemburkan ke arah Bumi dan ke

mai di daerah-daerah lintang inggi

arah yang berlawanan. Semburan ini adalah

dan lintang menengah. Hal itu terjadi

tanda berlangsungnya fase ekspansi. Sete-

karena efek dari badai magneik lebih

lah energi substorm dilepaskan, fase pe-

mempengaruhi lintang-lintang terse-

mulihan terjadi, yaitu magnetosfer kembali

but. Akan tetapi, fenomena badai

ke kondisi semula secara perlahan.

merupakan kejadian global yang efeknya dirasakan pada semua lintang

meskipun dengan intensitas yang ber- beda. Karena itu, untuk menganisipa-

si kemungkinan terjadinya fenomena GIC di Indonesia maka LAPAN melaku- kan peneliian tentang fenomena GIC di Indonesia dengan monitoring in-

deks Dst.

15 Substorm fase ekspansi 16

Indeks AE

Indeks Kp dan K

Indeks AE digunakan untuk mengukur variasi Keadaan geomagnet dapat diindikasikan oleh indeks Kp dan K. Indeks K arus di ionosfer yang diimbulkan oleh substorm

mengindikasikan akiitas magnetosfer dalam lingkup lokal, sedangkan indeks (dinamakan elektrojet aurora) dan sebagai salah

Kp mengindikasikan akiitas magnetosfer global. Indeks Kp merupakan satu cara untuk melacak ingkat akivitas geo-

nilai rata-rata dari indeks K pada seluruh observatorium di lintang mene- magneik pada skala global. Indeks AE meru-

ngah. Data indeks Kp dihitung dalam interval waktu seiap 3 jam. Kedua pakan jumlah absolut indeks AU dan AL.

indeks ini dinyatakan dalam skala 0-9. Skala 0 untuk kondisi tenang, Indeks AU mengindikasikan arus elek-

sedangkan skala 9 untuk kondisi magnetosfer sangat terganggu. Data trojet maksimum pada arah imur, se-

indeks K untuk lokal Indonesia dapat diakses melalui situs LAPAN di dangkan indeks AL mengindikasikan

www.dirgantara-lapan.or.id.

arus elektrojet maksimum pada arah barat.

Indeks Dst Indeks Dst (disturbance storm ime) merupakan suatu indeks geo-

Aurora: pertunjukan cahaya di langit magneik yang menggambarkan kuat vektor geomagnet komponen Aurora terjadi karena interaksi par-

H (arah utara-selatan geomagnet). Saat terjadi badai geomagneik, ikel bermuatan dari magnetosfer indikasinya adalah penurunan atau pelemahan kuat medan magnet dengan atom dan molekul di dae- yang mengarah ke utara. Oleh karena itu, indeks Dst mengalami pe- rah kutub menghasilkan pendaran ca- nurunan saat badai geomagneik. Badai geomagnet kuat (Dst < -100) haya dalam beberapa warna di langit. dan sangat kuat (Dst < -300 nT) biasanya disebabkan oleh CME. CIR

Umumnya aurora hanya terlihat di seki- biasanya hanya menghasilkan badai geomagneik sedang dan lemah tar kutub. Aurora yang terjadi di sekitar (Dst > -100 nT) . Kadang didapai pula badai geomagneik yang dipicu kutub utara disebut Aurora Borealis se-

oleh CME yang disertai CIR. Beda dengan CME yang waktu badai geo- dangkan di kutub selatan disebut Aurora

magnetnya iregular, badai yang dipicu CIR sifatnya periodik dengan Australis. Dari Bumi, aurora hanya terli-

periode sekitar 27 hari.

hat di malam hari dan biasanya di sekitar bulan September-Oktober dan Maret-

Aurora dilihat dari luar angkasa

April seiap tahun. Dari luar angkasa, au- rora bisa terlihat seiap saat. Saat badai

Indeks Dst ini menunjuk-

geomagneik, transfer energi dari angin kan bahwa selama bulan surya ke magnetosfer bertambah besar. Nopember 2012 terjadi

badai sedang pada tang-

Akibatnya, efek substorm juga meningkat

gal 1 dan kuat pada tang- gal 14.

sehingga aurora bisa terlihat lebih me- nawan.

Pulsa geomagneik Kemunculan pulsa geomagneik berkore-

Klasiikasi

Perioda (detik)

lasi dengan IMF, angin surya, substorm, serta akiitas geomagnet lainnya. Menu-

Pc Pc1

rut IAGA, pulsa geomagneik diklasiikasi-

Pc2

kan menjadi dua, yaitu coninuous pul-

Pc3

saions (Pc) dan irregular pulsaions (Pi).

Pc4

Pulsa geomagneik Pc dan Pi ini dibagi

Pc5

kembali menjadi tujuh sub ipe berdasar- kan rentang periodenya. Klasiikasi pulsa

Pi Pi1

geomagneik ini dapat dilihat pada tabel

Pi2

Aurora Borealis yang terjadi di Alaska, 9 Oktober 2007

di samping.

Keinggian satelit

Mengamati Ionosfer

di atas 300 km

Pengamatan lapisan ionosfer selalu berkembang. Dahulu pengamatan di-

Ionosfer Ionosfer

lakukan dengan roket namun kini yang

umum adalah pemancaran gelombang radio. Misalnya, penggunaan radar

Selain cahaya tampak, Matahari juga memancarkan sinar

ionosfer atau ionosonda. Ionosonda

ultraviolet (UV) yang semakin banyak dengan kejadian lare.

memancarkan frekuensi 3 – 30 MHz

Radiasi UV inilah yang memunculkan proses fotoionisasi

ke ionosfer. Oleh ionosfer, frekuensi

(ionisasi oleh cahaya) di bagian atas atmosfer. Sinar UV akan

tertentu akan dipantulkan kembali ke

ionosonda. Oleh ionosonda, frekuensi

mengionisasi molekul-molekul di sana sehingga terbentuk-

lah bagian atmosfer yang berisi ion-ion posiif dan elektron. balik akan direkam. Bagian atmosfer inilah yang disebut ionosfer.

Variasi harian dan lapisan ion- Variasi musiman dan variasi ter- osfer Aurora hadap siklus Matahari

Dalam kondisi harian, ionosfer

Tidak hanya rotasi Bumi, ionosfer

terpengaruh oleh rotasi Bumi. juga dipengaruhi oleh pola musi-

Lapisan F ionosfer

Pada siang hari, saat pancaran

man dan siklus Matahari. Untuk

(>120 atau 140 km),

radiasi Matahari maksimum, pemantul gelombang pola musiman, lapisan D, E, dan

radio HF

terbentuk empat bagian lapisan

F1 mencapai kerapatan elektron

Ionosonda

ionosfer, yaitu lapisan F2, F1,

teringgi pada musim panas, se-

E, dan D yang masing-masing

dangkan lapisan F2 mencapai Cahaya malam

berurutan dalam keinggian.

Pada malam hari, dengan idak adanya Pada malam hari, rekombinasi,

kerapatan elektron teringgi

cahaya Matahari, ion-ion di lapisan ion- kebalikan proses ionisasi, lebih

pada musim dingin. Saat puncak

osfer bagian bawah cenderung kembali terjadi di lapisan bawah ion- elektron semua lapisan ionosfer

akivitas Matahari, kerapatan

membentuk molekul netral. Elektron- osfer (lapisan E dan D) serta

Termosfer

elektron akan menumbuk ion-ion lapisan F1 bergabung dengan ivitas Matahari menurun, kera-

meningkat. Sebaliknya, saat ak-

posiif yang kemudian membentuk

Lapisan E ionosfer

F2 sehingga hanya ada satu la- patan elektron semua lapisan molekul atau atom netral tak stabil.

(90-120 atau 140 km)

pisan ionosfer, yaitu lapisan F. ionosfer menurun.

Proses ini disebut rekombinasi. Seba- gian energi hasil reaksi rekombinasi dalam bentuk cahaya tampak yang

Aurora

lemah (merah atau hijau). Cahaya ini

disebut airglow yang warnanya me-

Lapisan D ionosfer

nunjukkan molekul penyusun suatu la-

(50-90 km)

pisan ionosfer dan keinggiannya.

Meteor terbakar

di mesosfer

Mesosfer

Ionosfer

Lapisan ozon di stratosfer

Statosfer

Pendaran cahaya hijau

Lapisan D

airglow menunjukkan hasil

menghilang

rekombinasi atom oksigen di lapisan D ionosfer

Lapisan F

Lapisan E

Troposfer

Lapisan F bergabung

19 hampir menghilang

saat malam

Ionosfer terdiri atas beberapa lapisan Adanya lapisan pemantul gelombang radio di atmosfer membuat para ilmuwan semakin

Sejarah Penelitian Sejarah Penelitian

penasaran ingin mengetahui lebih jauh la- pisan tersebut. Di antaranya adalah Edward Appleton yang pertama kali mengembang- kan ionosonda pada tahun 1924. Dari saat

Ionosfer Ionosfer

itulah, diketahui adanya ionosfer. Setahun

Kendai ionosfer memang dihasilkan dari atmosfer

setelah pengembangan ionosonda, Appleton

atas yang berinteraksi dengan sinar UV, namun pe- menemukan adanya lapisan pemantul yang

lain, yaitu lapisan F ionosfer.

neliian adanya ionosfer bukan berawal dari peneli- ian tentang ionisasi molekul atmosfer oleh sinar UV. Peneliian ionosfer diawali dengan ditemu- kannya teori dan perilaku gelombang elektro- magneik, serta komunikasi nirkabel dengan

gelombang radio.

Model 3-D ionosfer secara global

Atas jasanya, Appleton dianugerahi Nobel pada

Penemuan gelombang radio

tahun 1947

Pada tahun 1820, Hans Chrisian Oersted, seorang ilmuwan Denmark,

Ionosfer hari ini

Peneliian tentang ionosfer saat ini sangat

memperlihatkan jika seutas kawat dialiri

pening karena lapisan ini merupakan media magnet. Eksperimen Oersted membuki- perambatan bagi sinyal-sinyal komunikasi

arus listrik akan dapat menimbulkan medan

kan medan listrik menyebabkan medan mag-

Penemuan lapisan pemantul

satelit dan radio. Tidak hanya ionosonda, ra-

net. Tahun 1864, James Clerk Maxwell secara

Tertarik dengan apa yang dilakukan dar, roket, dan satelit sekarang digunakan

matemais mengemukakan teori radiasi elektro-

Marconi, Oliver Heaveside dan Arthur untuk mendukung peneliian ionosfer. Ini ka-

magneik dan adanya gelombang radio. 23 tahun

Kennelly melakukan peneliian lebih rena kondisinya selalu berubah atau dinamis.

kemudian, isikawan Jerman, Heinrich Hertz, mem-

lanjut tentang adanya lapisan peman- Radar ionosfer seperi riometer dan incoher- tul gelombang radio di atmosfer. Tahun ent scater radar berguna mengamai absorp-

Hans Chrisian Oersted

bukikan teori Maxwell. Hertz dapat mengaplikasikan teori Maxwell bagaimana menghasilkan dan menerima

1902, mereka membukikannya. Atas si, kerapatan, suhu, dan komposisi ionosfer.

jasa mereka, lapisan ini dinamakan Satelit digunakan untuk mengetahui struktur lapisan Kennely-Heaviside yang dike- dan dinamika ionosfer. Saat ini, ionosfer pun

gelombang radio serta perilakunya.

mudian hari dikenal sebagai lapisan E Komunikasi jarak jauh sudah dimodelkan dalam 3-D.

ionosfer. Temuan Hertz tentang gelombang radio kemudian di-

manfaatkan oleh Guglielmo Marconi, seorang Italia

Gelombang frekuensi sangat inggi keluar dari atmosfer

yang lahir 25 April 1874, untuk komunikasi tanpa kabel/

Sebelum dipantulkan

wireless). 12 Desember 1901, Marconi berhasil kembali, gelombang

nirkabel (

frekuensi inggi

memancarkan sinyal gelombang radio melintasi lautan

Gelombang frekuensi

melewai ionosfer

Atlanik dari Cornwall (Inggris) ke St. John’s, Newfound-

rendah dipantulkan

land (Kanada) yang berjarak 3380 km. Dari keberhasilan- kembali nya itu, Marconi membukikan bahwa sinyal gelombang “lom

Ionosfer patan ” Atas jasanya, Marconi dianugerahi

radio mengalami pemantulan melalui atmosfer terlebih

Nobel pada tahun 1909

dahulu sebelum diterima oleh penerima gelombang.

Airglow Imager Peralatan airglow imager yang kini di- operasikan di Kototabang merupakan hasil kerjasama LAPAN dengan Uni-

Penelitian Ionosfer di Indonesia Penelitian Ionosfer di Indonesia

versity of Kyoto, Jepang untuk menga-

Ionospheric Scinillaion Monitor (ISM)

mai perilaku atmosfer atas. Alat ini

Peneliian ionosfer dimulai LAPAN sejak tahun 1975 yang pada saat

ISM adalah peralatan pengamatan un-

termasuk alat pengamat atmosfer atas

itu masih berupa kajian. Selanjutnya, peneliian berkembang dengan

tuk peneliian sinilasi ionosfer. Peng-

secara opik. Hasil dari alat ini adalah

pengadaan alat pemantau ionosfer yang disebut ionosonda. Stasiun

amatan dan peneliian efek sinilasi

data gelombang gravitasi yang menun-

pertama didirikan di Pameungpeuk yang mengoperasikan ionosonda

ionosfer menggunakan ISM sangat ber-

jukkan adanya transfer energi di dae-

verikal dan ionosonda drit. Selain di Pameungpeuk, saat ini ionosonda

manfaat dalam studi geodinamik, sur-

rah atmosfer atas. Selain itu, alat ini

verikal juga telah dioperasikan di Biak, Ponianak, Menado, dan mengamai komposisi molekul-molekul Kototabang. di ionosfer bawah dengan menangkap

vei, pemetaan dan lain-lain.

cahaya-cahaya dari lapisan tersebut. Ionosonda

Terdapat iga jenis ionosonda yang dimi- CADI dioperasikan

CADI dioperasikan

CADI dioperasikan

di Ponianak (-0.03 °, 109.33°)

di Menado (1.48 °, 124.85°)

di Biak (-1.0°,136.0°)

liki oleh LAPAN, yaitu IPS-51, IPS-71, dan CADI. IPS-51 dan IPS-71 adalah ionosonda buatan Australia, sedangkan CADI (Cana- dian Advanced Digital Ionosonde) buatan Kanada. Keiga ionosonda beroperasi se- lama 24 jam dengan memancarkan gelom- bang HF (1–22,6 MHz) seiap 15 menit.

Jangkauan pancaran gelombang kedua ekuator ionosonda ini hingga keinggian 90-600 Airglow imager

dioperasikan di Kotota-

km.

bang (-0.3 °, 100.35°)

Radar MF (Medium Frequency) Peralatan MF-Radar bekerja pada frekuen- si 1,98 MHz ini digunakan untuk peneliian pola aliran udara atau angin netral pada lapisan mesosfer dan termosfer di keing- gian 60–100 Km (lapisan D dan E ionosfer) di atas ekuator. Radar ini digunakan untuk

studi dinamika atmosfer atas.

IPS-71 dioperasikan

IPS-51 dioperasikan

Saat ini, peralatan pengamatan ionosfer dioperasikan di

di Sumedang (-6.91 °, 107.83°)

di Pameungpeuk (-7.65 °, 107.96°)

berbagai stasiun pengamatan milik LAPAN

Radar VHF Sistem komunikasi radio HF

TEC Meter

Radar VHF LAPAN termasuk jenis

Sistem komunikasi radio HF digunakan

Total Electron Content (TEC) meter

radar MST (mesosfer-stratosfer-

untuk menguji keberhasilan perambat-

dioperasikan untuk mengetahui ka-

termosfer). Radar ini dapat dipakai

an gelombang radio melalui ionosfer.

rekterisik ionosfer memanfaatkan

untuk peneliian iregularitas atau

Ada dua hal pening yang ingin dicapai

teknologi GPS yang relaif lebih handal

keidakteraturan ionosfer pada la-

dengan sistem komunikasi radio HF

daripada radiosonda atau balon. Pe-

pisan E dan F seperi fenomena Es (E

ini, yaitu untuk menguji hasil prediksi

neliian TEC terkini sudah diaplikasikan

Sporadis) dan ESF ( Equatorial Spread

frekuensi dan digunakan sebagai sara-

ke dunia penerbangan, geodesi, dan

F ), serta peneliian VHF-TEP (Very

na pengiriman data hasil pengamatan

navigasi khususnya informasi koreksi

High Frequency-Trans Equatorial Pro-

peralatan yang terdapat di stasiun-sta-

posisi pengguna GPS.

pagaion) di daerah ekuator.

siun LAPAN ke Pussainsa, Bandung.

Mengamati Ionosfer Mengamati Ionosfer

Elektron-elektron di masing-masing lapisan ionosfer memilki frekuensi osilasi tertentu yang bergantung pada kerapatan elektronnya. Gelombang radio yang frekuensinya sama dengan frekuensi osilasi elektron di suatu lapisan ionosfer akan dipantulkan oleh elektron-elektron di lapisan

tersebut, sedangkan gelombang radio yang frekuensinya lebih rendah akan diserap dan gelombang radio yang frekuensinya lebih inggi akan diteruskan. Sifat lapisan ionosfer inilah yang kemudian digunakan oleh penelii ionosfer untuk memahami karakterisiknya.

Sinyal GPS Satelit GPS yang berguna untuk navigasi oleh penelii ionosfer

dapat dijadikan perangkat un- tuk memahami ionosfer. Sinyal gelombang radio satelit GPS akan me-ngalami pembiasan dan pe- rubahan intensitas keika mele-

wai ionosfer sebelum akhirnya diterima oleh penerima sinyal GPS di Bumi. Perubahan yang terjadi pada sinyal GPS inilah yang digu- nakan oleh penelii ionosfer untuk mempelajari kondisi ionosfer.

Total Electron Content (TEC) Perubahan yang terjadi pada sinyal GPS ke- ika melewai ionosfer mengandung informasi kondisi ionosfer. Informasi tersebut adalah jum- lah atau kandungan elektron yang ada di ion- osfer. Kandungan elektron di ionosfer disebut total electron content (TEC). Sinyal GPS akan mengalami delay ime dan perubahan fase saat

melalui ionosfer. Kedua hal ini dapat diketahui dengan menggunakan TEC. Secara kuanitaif, TEC berari jumlah elektron dalam kolom veri- kal berbentuk silinder dengan penampang selu-

as 1 m 2 sepanjang lintasan sinyal dalam lapisan ionosfer pada keinggian sekitar 350 km. 1 TEC

Unit (TECU) sama dengan 10 16 elektron/m 2 . Pada

umumnya TEC berkisar antara 1 sampai 200 TECU.

Ionogram Ionosonda merupakan radar ionosfer yang menggunakan gelombang radio HF, yaitu 2–20 MHZ. Ionosonda meman- carkan gelombang dengan

frekuensi pada range tersebut secara verikal ke atas menuju ionosfer. Gelombang yang frek- uensinya sama dengan freku- ensi osilasi di suatu lapisan

ionosfer akan dipantulkan balik ke Bumi. Oleh ionosonda, frek- uensi yang terpantul dari ionos- fer akan direkam menjadi jejak frekuensi osilasi dan keinggian ionosfer. Jejak frekuensi osi- lasi dan keinggian ionosfer ini disebut ionogram. Dari iono- gram, penelii akan memper- oleh gambaran kondisi lapisan

ionosfer. Memodelkan ionosfer

Berdasarkan data frekuensi ter- inggi yang masih dapat dipan- tulkan di lapisan F2 (foF2) dan TEC di Indonesia dan seluruh stasiun ionosonda di dunia, penelii ionosfer LAPAN memo- delkan ionosfer di atas Indone- sia dan sekitarnya. Model ion- osfer yang dikembangkan ini berupa model nilai foF2 near-real ime un- tuk seiap jam. Selain itu, penelii ionosfer

LAPAN juga mengembangkan model predik- si frekuensi radio HF antara Jakarta dan ibu-

kota seluruh provinsi di Indonesia. Model nilai TEC Indonesia juga dikembangkan di LAPAN. Sama dengan model foF2, model TEC merupakan model near-real ime iap jam. Semua model ini dapat dilihat di situs htp://www.dirgantara-lapan.or.id.

Lanjutkan membaca “Efek Ionosfer” di halaman 27

Ionogram pada siang hari

Ionogram pada malam hari

Jejak frekuensi lapisan ionosfer di keinggian 100 km. Lapisan ini berari lapisan E ionosfer.

Jejak frekuensi lapisan ionosfer di atas keinggian 400 km. Lapisan ini berari lapisan F2 ionosfer.

Frekuensi teringgi yang masih dapat dipantulkan lapisan F2. Frekuensi ini disebut frekuensi kriis lapisan F2 (foF2). Frekuensi gelombang radio di atas foF2 akan diteruskan.

Jejak frekuensi lapisan ionosfer di atas keinggian 200 km. Lapisan ini berari lapisan F.

1000 km

50 km

proil kerapatan

elektron

iik tembus di lapisan ionosfer

satelit

Luas penampang

silinder = 1 m 2

Pengukuran elektron menggunakan TEC

Jejak frekuensi lapisan ionosfer di keinggian 200-350 km. Lapisan ini berari lapisan F1 ionosfer.

Lapisan ionosfer

Pengamat

Frekuensi (MHz)

Frekuensi (MHz)

Dampak Ketidakteraturan Lapisan Ionosfer

Dampak Ketidakteraturan Lapisan Ionosfer

Flare dan CME dengan intensitas besar jika mengarah ke Bumi akan berdampak pada kondisi magnetosfer dan ionosfer. Dampaknya di magnetosfer adalah badai magneik yang dian- taranya dapat merusak jaringan listrik. Di ionosfer, dampaknya

adalah perubahan atau dinamika kelistrikan dan kerapatan elektron di sana. Akibat dari dinamika ionosfer ini adalah

gangguan sistem teknologi komunikasi dan navigasi. Feno- mena inilah yang disebut efek ionosfer pada aplikasi gelom- bang radio.

Komunikasi radio HF Komunikasi radio high frequency/HF (3–30MHZ) memanfaatkan ionosfer se- bagai media pemantul dalam propagasi (perambatan) gelombangnya. Meskipun komunikasi ini terlihat sederhana, komu- nikasi radio HF harus selalu ada dalam sistem komunikasi suatu negara. Ini ka- rena komunikasi radio HF dapat berper- an dalam keadaan darurat. Komunikasi ini idak membutuhkan infrastruktur