PROS John M, Setianto Hubungan Antara Hari Full text

PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW

HUBUNGAN ANTARA HARI TENANG VARIASI MEDAN
GEOMAGNET DI SG TONDANO DENGAN AKTIVITAS
MATAHARI
John Maspupu dan Setyanto Cahyo P
Pussainsa LAPAN, Jl. Dr. Djundjunan No. 133 Bandung 40173,
Tlp. 0226012602 Pes. 106. Fax. 0226014998
E-mail: john_mspp@yahoo.com dan setya_cp@yahoo.com

PENDAHULUAN
Secara fisis telah diketahui bahwa komponen
amplitudo dan fase dari hari tenang variasi
medan geomagnet bergantung pada aktivitas
matahari (lihat Rastogi and Iyer, 1976 ;
Briggs, 1984 ; Hibberd, 1985 ). Selain itu
berdasarkan penelitian di garis lintang
khatulistiwa juga terdapat hubungan linier
antara amplitudo hari tenang variasi medan
geomagnet Sq dengan emisi radio matahari
10,7cm atau F10.7 (lihat Rastogi et al.,1994).

Dengan
mempertimbangkan
beberapa
referensi di atas, timbullah pemikiran untuk
menyelidiki hubungan fungsional antara hari
tenang variasi medan geomagnet ΔH di SG
Tondano dengan aktivitas matahari F10.7
secara statistik inferensi (lihat Wilks, D.S.,
2006). Oleh karena itu tujuan akhir dari
pembahasan makalah ini adalah menentukan

wujud hubungan fungsional tersebut dalam
bentuk model statistik. Namun yang menjadi
masalah adalah bagaimana mengetahui
hubungan
fungsional
tersebut?
Dan
bagaimana menentukan model statistiknya?
Untuk mengantisipasi masalah ini diperlukan

suatu metodologi yang melibatkan konsep
statistik inferensi yaitu pengujian hipotesa
dan kecocokan kuadrat terkecil (least square
fitting). Selain itu kontribusi dari hasil
penyelidikan ini adalah untuk memperkuat
pernyataan fisis tentang kebergantungan hari
tenang variasi medan geomagnet ΔH pada
aktivitas matahari F10.7 secara statistik
inferensi, serta sebagai salah satu komponen
pendukung dalam mengkonstruksi model
empiris hari tenang variasi medan geomagnet
di SG Tondano.

263

PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW

a.

METODOLOGI

Konsep yang digunakan dalam penelitian ini
menyangkut statistik inferensi yaitu pengujian
hipotesa (lihat Huntsberger, D.V. and
Billingsley, P., 1973; Ostle, B. and
Mensing,R.W.,
1975)
dan
estimasi
berdasarkan metode kecocokan kuadrat
terkecil (lihat Wilks, D.S., 2006). Sedangkan
data yang digunakan dalam kasus penelitian
ini adalah data medan geomagnet (komponen
H saja) dari SG Tondano tahun 2010 dan
2011 dengan kriteria Kp ≤ 2+ dan data global
aktivitas matahari yaitu emisi radio matahari
pada 10,7 cm atau dikenal dengan notasi
F10.7 dari internet. Data komponen H ini
dipilih pada hari-hari yang telah memenuhi
Kp ≤ 2+ sebanyak 365 (tiga ratus enam puluh
lima) hari. Selanjutnya tahapan kegiatan

penelitian yang dilakukan ini dapat
dijabarkan dalam beberapa langkah berikut :
i).

Kompilasi data komponen H tiap hari
dari SG Tondano dengan kriteria Kp ≤
2+ sebanyak 365 hari.
ii). Hitung ΔH setiap hari pada jam 12.00
siang (sesuai dengan puncak aktivitas
matahari)
dengan
menggunakan
formulasi
berikut:
ΔH(12) = H(12) −

H(22) + H(23) + H(00) + H(01) + H(02) + H(03)
6

(lihat Yamasaki,Y., 2011). Kemudian

lakukan perhitungan ini selama 365 hari
( jadi total terdapat 365 data perhitungan
ΔH (12) ).
iii). Kompilasi data global F10.7 setiap hari
yang simultan dengan data komponen H
di langkah i).
iv). Tulis X adalah variabel F10.7 dan Y
adalah variabel ΔH serta n adalah
banyak data. Kemudian hitung koefisien
korelasi r xy = ρ dengan menggunakan
formulasi berikut:


rxy =

n∑ X . Y − ∑ X . ∑ Y

[n∑ X − (∑ X ) ] .[n∑ Y − (∑ Y ) ]
2


2

2

H0 : Tidak ada kebergantungan antara
variabel-variabel X dan Y (atau ditulis :
ρ = 0 ).
H1
:
Ada kebergantungan antara
variabel-variabel X dan Y (atau ditulis : ρ
≠ 0 ).

b.
c.
d.

Untuk sampel besar (n ≥ 365) , gunakan
uji normal baku atau uji Z.
Ambil α = 5% atau α = 1% .

Nilai kritis menurut tabel normal baku
(untuk pengujian dua arah) adalah
sebagai berikut :
Z α = ± 1,96 untuk α = 5% dan

Z α = ± 2,575 untuk α = 1% .
2
2

e.

Formulasi uji statistiknya adalah
sebagai berikut :
Z H = r n −1 ,

dengan r = ρ
adalah nilai taksiran
koefisien korelasi dan n merupakan
banyaknya sampel.
Keputusan pengujian adalah sebagai

berikut:
Jika Z H > Z α
atau Z H < - Z α


f.

2

2

2

maka H0

diterima.
Selain itu juga diberikan algoritma untuk
menghitung koefisien korelasi maupun
algoritma
untuk

melakukan
prosedur
pengujian hipotesa seperti tertera di bawah
ini.
Algoritma komputasi koefisien korelasi.
i.
Kompilasi data xi dan yi ,
i = 1, 2, ...., n.
ii.

2

Hitung xi . yi , xi2 dan y i ,
i = 1, 2, ...., n.

∑ xi ,

∑ yi

n


iii. Hitung

i =1

∑ xi2 dan
n

,

i =1

2

( lihat Ostle, B. and
Mensing,R.W.,
1975).
v). Gunakan prosedur pengujian hipotesa
tentang kergantungan dua variabel X
dan Y ( lihat Huntsberger, D.V. and

Billingsley, P., 1973).

2

maka H0 ditolak.
Jika - Z α < Z H < Z α

∑y
n

i =1

n

i =1

2
i

∑x y
n

,

i =1

i

i

,

, i = 1, 2, ...., n.

∑x y
n

iv.

264

Hitung

a = n.

i =1

i

i

∑ xi . ∑ yi juga c = a – b.
n

n

i =1

i =1

dan

b =

PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW

∑ xi
n

v.

Hitung d = n.
juga f = d – e.

vi.

Hitung g = n.

2

i =1

∑x
n

dan e = (

i =1

i

)

2

HASIL DAN PEMBAHASAN

∑ yi2 dan h = ( ∑ yi )2
n

n

i =1

i =1

juga k = g – h.
vii. Hitung u = f.k dan m =

u.

c
.
viii. Hitung r = ρ =
m


Algoritma komputasi Uji klaim Hipotesa
H1 atau Ha .
i.

n∑ X . Y − ∑ X . ∑ Y

Hitung
r=

[n∑ X 2 − (∑ X ) 2] .[n ∑ Y 2 − (∑ Y )2]

dengan menggunakan Algoritma
komputasi koefisien korelasi di atas.
ii. Hitung Z H = r n − 1 .
iii. Tentukan Z α = ± 1,96 untuk α = 5%

Pembahasan makalah ini difokuskan pada
studi kasus penelitian dengan mengambil
lokasi di SG Tondano. Data yang digunakan
dalam kasus penelitian ini adalah data medan
geomagnet (komponen H) dengan kriteria Kp
≤ 2+ dan data global aktivitas matahari yaitu
emisi radio 10,7 cm atau dikenal dengan
notasi F10.7 dari internet. Data komponen H
ini dipilih pada hari-hari yang telah
memenuhi Kp ≤ 2+ sebanyak 365 (tiga ratus
enam puluh lima) hari. Selanjutnya hasil-hasil
pengamatan maupun perhitungan dari
langkah-langkah i) sampai dengan iii) pada
bagian metodologi makalah tersebut dapat
dilihat dalam Tabel 1 , Tabel 2 dan Tabel 3 di
bawah ini.
Tabel 1. Data observasi komponen H dengan
kriteria Kp Z α atau Z H < - Z α maka
2

v.

H0 ditolak. atau Jika - Z α < Z H <
2

Z α maka H0 diterima.

2

2

2

vi.

Lakukan ploting data Variabel X dan
variabel Y untuk melihat diagram
pencarnya.
vii. Tentukan model regresinya Y = a1. X +
a2 atau ΔH = a1. F10.7 + a2..
viii. Hitung koefisien regresi a1 dan a2
dengan menggunakan formulasi sebagai
berikut:

a1 =

n∑ X .Y − ∑ X ∑ Y
n∑ X 2 − ( ∑ X )2

dan

a 2 = Y − a1 . X dengan
__

X =
__

ix.

__

__
1
1
X ; Y = ∑Y .

n
n

Nyatakanlah model statistik ΔH
sebagai fungsi dari F10.7

265

No.

Date

Komp H

1

10012701

39322.87

2

10012702

39332.17

3

10012703

39337.54

4

10012704

39345.17

5

10012705

39345.54

6

10012706

39338.27

7

10012707

39120.62

8

10012708

39179.55

9

10012709

38856.86

10

10012710

38960.48

11

10012711

39181.24

12

10012712

39181.98

13

10012713

39183.64

14

10012714

39181.78

15

10012715

39180.36

16

10012716

39181.1

17

10012717

39182.08

18

10012718

39182.69

19

10012719

39183.17

20

10012720

39182.85

21

10012721

39184.1

22

10012722

39182.81

23

10012723

39183.67

24

10012724

39186.35







342

11123101

39197.89

343

11123102

39188.33

344

11123103

39183.3

PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW

345

11123104

39188.12

344

20111111

78.7304

346

11123105

39194.12

345

20111112

57.0182

347

11123106

39202.2

346

20111113

48.1853

348

11123107

39202.18

347

20111114

61.4564

349

11123108

39205.83

348

20111115

63.7306

350

11123109

39205.54

349

20111116

56.1401

351

11123110

39218.38

350

20111117

43.8116

352

11123111

39230.31

351

20111118

54.1658

353

11123112

39238.13

352

20111119

50.9045

354

11123113

39236.54

353

20111120

32.7305

355

11123114

39232.93

354

20111125

26.726

356

11123115

39219.56

355

20111126

39.5169

357

11123116

39204.59

356

20111127

35.4243

358

11123117

39196.73

357

20111217

48.1398

359

11123118

39192.63

358

20111218

44.0408

360

11123119

39193.81

359

20111223

42.7359

361

11123120

39192.07

360

20111224

45.6962

362

11123121

39193.94

361

20111225

45.3171

363

11123122

39193.19

362

20111226

39.7154

364

11123123

39193.64

363

20111227

52.0719

365

11123124

39193.45

364

20111228

44.2021

365

20111231

39.4801

Tabel 2. Data perhitungan ΔH (12)

Tabel 3. Data global F10.7
No.

Date

dH

1

20100127

37.2536

No.

Date

Data F10.7

23.1775

1

20100127

78

16.7804

2

20100128

76

31.898

3

20100129

73

6.8551

4

20100130

75

54.3086

5

20100131

75

67.9114

6

20100204

74

60.2856

7

20100205

78
90

2
3
4
5
6
7
8

20100128
20100129
20100130
20100131
20100204
20100205
20100207

9

20100209

33.9245

8

20100207

10

20100210

23.1479

9

20100209

91

20100210

91

11

20100211

56.7846

10

12

20100213

43.6063

11

20100211

94

47.4563

12

20100213

94

63.2051

13

20100219

84

46.1455

14

20100220

84

20100221

84

13
14
15

20100219
20100220
20100221

16

20100222

26.6338

15

17

20100227

49.8996

16

20100222

84

18

20100228

54.5149

17

20100227

79

19

20100301

44.7116

18

20100228

78

47.905

19

20100301

78

57.4076

20

20100302

79

50.689

21

20100305

80

40.734

22

20100308

76

47.1901

23

20100309

78

24

20100313

92

20
21
22
23
24

20100302
20100305
20100308
20100309
20100313







342

20111109

48.1767







343

20111110

66.4372

342

20111109

180

266

PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW

20111110

179

344

20111111

174

345

20111112

169

346

20111113

155

347

20111114

161

348

20111115

148

349

20111116

142

350

20111117

148

Diagram Pencar dH vs F10.7
120
100
80

dH

343

60
40

351

20111118

144

352

20111119

140

353

20111120

140

354

20111125

135

355

20111126

133

356

20111127

135

357

20111217

120

358

20111218

128

359

20111223

138

360

20111224

143

361

20111225

144

362

20111226

146

363

20111227

140

364

20111228

145

365

20111231

133

Kemudian

r xy = ρ


dihitung

koefisien

20

y = 0.26x + 19.44
0
0

100

150

200

-20

F10.7

Gambar 1. Diagram pencar hari tenang variasi
medan geomagnet ΔH versus aktivitas matahari
F10.7

Dengan menggunakan formulasi seperti pada
langkah viii) akan diperoleh koefisien regresi
a1 = 0.26 dan a2 = 19.44. Dengan demikian
diperoleh model regresi linier antara hari
tenang variasi medan geomagnet ΔH dengan
aktivitas matahari F10.7 sebagai berikut:
ΔH = 0.26 F10.7 + 19.44.
KESIMPULAN

korelasi

dengan menggunakan formulasi
pada langkah iv) di bagian metodologi ini ,

sehingga diperoleh r xy = ρ = 0.4813
Selanjutnya gunakanlah prosedur pengujian
hipotesa seperti pada langkah v) a. s/d v)f.,
dengan mengambil α (level of significance)
sebesar 5%. Hasil dari pengujian hipotesa ini
menunjukkan bahwa terdapat hubungan
antara variasi hari tenang ΔH dengan
aktivitas matahari F10.7 pada tingkat
kepercayaan (level of confidence) sebesar 95
% . Setelah itu lakukan ploting data variabel
ΔH versus variabel F10.7 dan hasilnya
dapat dilihat seperti pada Gambar 1 di bawah
ini , yaitu regresi garis lurus atau linier (tulis
persamaannya Y = a1. X + a2 atau ΔH = a1.
F10.7 + a2 ) .


50

Dari hasil pembahasan makalah ini dapat
disimpulkan bahwa terdapat hubungan linier
antara hari tenang variasi medan geomagnet
(ΔH ) dengan aktivitas matahari F10.7, pada
tingkat kepercayaan (level of confidence)
sebesar 95 % . Selain itu wujud hubungannya
dapat dinyatakan sebagai ΔH = 0.26 F10.7 +
19.44, sedangkan kontribusi dari hasil
penyelidikan ini adalah sebagai model parsial
yang digunakan untuk mengkonstruksi model
empiris hari tenang variasi medan geomagnet
di SG Tondano. Selanjutnya proses maupun
prosedur pengujian yang serupa untuk
menentukan hubungan atau kebergantungan
antara hari tenang variasi medan geomagnet
(ΔH ) dengan aktivitas matahari F10.7, juga
dapat diterapkan pada stasiun-stasiun
geomagnet LAPAN lainnya.
UCAPAN TERIMA KASIH
Secara khusus saya ucapkan terima kasih
kepada rekan sekerja di bidang Geomagsa –
LAPAN yaitu saudara La Ode Musafar
MSc., yang telah memberikan banyak
sumbangan pemikiran dalam diskusi tentang
pengertian data fisis komponen-komponen
H, D, Z medan geomagnet.

267

PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW

DAFTAR PUSTAKA
[1]. Briggs, B.H .(1984), The variability of
ionospheric dynamo currents, J. Atmos.
Terr. Phys., 59, pp.497-509.
[2]. Hibberd, F.H. (1985), The geomagnetic
Sq variation – Annual, semi annual and
solar cycle
variations and ring
currenteffects, J. Atmos. Terr. Phys., 47,
pp.341-352.
[3]. Huntsberger, D.V. and Billingsley, P.,
(1973). Elements of Statistical Inference,
Allyn and Bacon Inc., Boston.
[4]. Ostle, B. And Mensing,R.W., (1975).
Statistics in Research, Amer. J.,The Iowa
University press, Iowa.
[5].Rastogi, R.G. and Iyer, K.N. (1976), Quiet
day variation of geomagnetic H-field at
low latitudes, J. Geomagn. Geoelectr.,
28, pp.461- 479.
[6]. Rastogi, R.G. et.al.,(1994), Seasonal
variations of geomagnetic D, H and Z
fields at low latitudes, J. Geomagn.
Geoelectr., 46, pp.115- 126.
[7]. Wilks, D.S., (2006). Statistical Methods
in the Atmospheric Sciences, Academic
Press (AP), Elsevier Inc., Oxford.
[8].Yamasaki ,Y.(2011), An empirical model
of the quiet daily geomagnetic field
variation, Journal of
Geophysical
Research, vol. 116, pp. A10312.

268