23 April 2011

ANIMASI GEOGRAFI-11



Seismometer
Seismometer (bahasa Yunani: seismos: gempa bumi dan metero: mengukur) adalah alat atau sensor getaran, yang biasanya dipergunakan untuk mendeteksi gempa bumi atau getaran pada permukaan tanah. Hasil rekaman dari alat ini disebut seismogram.
Prototip dari alat ini diperkenalkan pertama kali pada tahun 132 SM oleh matematikawan dari Dinasti Han yang bernama Chang Heng. Dengan alat ini orang pada masa tersebut bisa menentukan dari arah mana gempa bumi terjadi.
Dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka kemampuan seismometer dapat ditingkatkan, sehingga bisa merekam getaran dalam jangkauan frekuensi yang cukup lebar. Alat seperti ini disebut seismometer broadband.
Seismograf adalah sebuah perangkat yang mengukur dan mencatat gempa bumi. Pada prinsipnya, seismograf terdiri dari gantungan pemberat dan ujung lancip seperti pensil. Dengan begitu, dapat diketahui kekuatan dan arah gempa lewat gambaran gerakan bumi yang dicatat dalam bentuk seismogram.Prinsip kerja

Seismograf memiliki instrumen sensitif yang dapat mendeteksi gelombang seismik yang dihasilkan oleh gempa bumi. Gelombang seismik yang terjadi selama gempa tergambar sebagai garis bergelombang pada seismogram. Seismologist mengukur garis-garis ini dan menghitung besaran gempa.
Dahulu, seismograf hanya dapat mendeteksi gerakan horizontal, tetapi saat ini seismograf sudah dapat merekam gerakan-gerakan vertikal dan lateral. Seismograf menggunakan dua gerakan mekanik dan elektromagnetik seismographer. Kedua jenis gerakan mekanikal tersebut dapat mendeteksi baik gerakan vertikal maupun gerakan horizontal tergantung dari pendular yang digunakan apakah vertikal atau horizontal.
Seismograf modern menggunakan elektromagnetik seismographer untuk memindahkan volatilitas sistem kawat tarik ke suatu daerah magnetis. Peristiwa-peristiwa yang menimbulkan getaran kemudian dideteksi melalui spejlgalvanometer.
Sejarah

Pada pertengahan abad ke-18, gempa bumi diukur dengan instrumen yang bernama seismokop. Seismokop adalah peralatan perekam gempa yang paling primitif. Seismokop terdiri dari sebuah kontainer sederhana berisi air atau air raksa. Ketika terjadi gempa, cairan tersebut akan bergerak naik-turun akibat getaran gempa yang terjadi.
Terobosan besar untuk pengukuran gempa bumi datang pada tahun 1920, ketika dua ilmuwan Amerika mengembangkan alat yang disebut Wood-Anderson seismograf. Alat ini lebih sensitif dibandingkan seismograf yang ada pada masa itu, sehingga langsung banyak digunakan di seluruh dunia dan menjadi cikal bakal seismograf yang sekarang ada dan berkembang. Saat ini, seismograf banyak digunakan oleh Seismologist dalam mempelajari sesar dan gempa bumi.
Klasifikasi Pengukuran Gempa

Seismograf menggunakan dua klasifikasi yang berbeda untuk mengukur gelombang seismik yang dihasilkan gempa, yaitu besaran gempa dan intensitas gempa. Kedua klasifikasi pengukuran ini menggunakan skala pengukuran yang berbeda pula. Skala pengukuran gempa tersebut terdiri dari Skala Richter dan Skala Mercalli. Skala Richter digunakan untuk menggambarkan besaran gempa sedangkan Skala Mercalli digunakan untuk menunjukkan intensitas gempa, atau pengaruh gempa terhadap tanah, gedung, dan manusia.
Klasifikasi Besaran Gempa
Pada 1935, seorang Geophysics Amerika bernama Charles Francis Richter (1900-1985) bersama dengan Geophysics lain bernama Beno Gutenberg (1889-1960) mengembangkan skala yang pada prinsipnya dapat membandingkan semua seismogram sehingga mendapatkan gambaran tremors kekuatan yang serupa. Skala tersebut bernama Skala Richter dan sampai sekarang diakui sebagai standar umum skala kekuatan gempa.
Skala Richter dirancang dengan logaritma, yang berarti bahwa setiap langkah menunjukkan kekuatan yang 10 kali lebih hebat dari para pendahulunya. 5 Skala Richter menunjukkan benturan keras, yang 10 kali lebih kuat dari satu di 4 dan 100 kali lebih kuat dari satu di 3 Skala Richter. Perhitungan ini sering disebut sebagai Skala Richter terbuka, karena tidak beroperasi tanpa batas atas. Ukuran Skala Richter dapat dilihat pada tabel berikut:
Ukuran Skala Richter Keterangan
1,0 - 3,0 Tidak diberi label oleh manusia.
3,0 - 3,9 Dirasakan oleh masyarakat di sekitar pusat gempa. Lampu gantung mulai goyang.
4,0 - 4,9 Terasa sekali getarannya. Jendela bergetar san bergeruruk, permukaan air beriak-riak, daun pintu terbuka-tutup sendiri.
5,0 - 5,9 Sangat sulit untuk berdiri tegak. Porselin dan kaca pecah, dinding yang lemah pecah, lepas dari batu bata, dan permukaan air di daratan terbentuk gelombang air.
6,0 - 6,9 Batu runtuh bersama-sama, runtuhnya bangunan bertingkat tinggi, rubuhnya bangunan lemah, ketekan di dalam tanah.
7,0 - 7,9 Tanah longsor, jembatan roboh, bendungan rusak dan hancur. Beberapa bangunan tetap, keretakan besar di tanah, trek kereta api bengkok. Terjadi kerusakan total di daerah gempa.
8,0 - … Dapat menyebabkan kerusakan serius di beberapa daerah dalam radius seratus kilometer dari wilayah gempa.
Klasifikasi Intensitas Gempa
Pada 1902, seorang Vulkanolog Italia bernama Giuseppe Mercalli (1850-1914) mengklasifikasi skala intensitas gempa bumi dan pengaruhnya terhadap manusia, bangunan (gedung), dan alam (tanah). Klasifikasi tersebut bernama Skala Mercalli yang ditentukan berdasarkan kerusakan akibat gempa dan wawancara kepada para korban, sehingga bersifat sangat subyektif. Oleh karena itu, pada tahun 1931 seorang ilmuwan dari Amerika memodifikasi Skala Mercalli ini dan sampai sekarang digunakan di banyak wilayah gempa. Klasifikasi intensitas gempa dengan Skala Mercalli dapat dilihat di tabel berikut :
Ukuran Keterangan
I Direkam hanya oleh seismograf.
II Getaran hanya dirasakan oleh masyarakat di sekitar pusat gempa.
III Getaran dirasakan oleh beberapa orang.
IV Getaran akan dirasakan oleh banyak orang. Porselin dan barang pecah belah berkerincing dan pintu berderak.
V Binatang merasa kesulitan dan ketakutan. Bangunan mulai bergoyang. Banyak orang akan bangun dari tidurnya.
VI Benda-benda mulai berjatuhan dari rak.
VII Banyak orang cemas, keretakan pada dinding dan jalan.
VIII Pergeseran barang-barang dirumah.
IX Kepanikan meluas, tanah longsor, banyak atap dan dinding yang roboh.
X Banyak bangunan rusak, lebar keretakan di dalam tanah mencapai hingga 1 meter.
XI Keretakan dalam tanah makin melebar, banyak tanah longsor dan batu yang jatuh.
XII Hampir sebagian besar bangunan hancur, permukaan tanah perubahan menjadi radikal.
. Seismograf Inilah Fungsi dan Cara Kerja Seismograf

Alat ini dinamakan “seismograf”. Sebenarnya, studi tentang gempa bumi dikenal sebagai “seismologi”. Sekarang mari kita melihat mengapa kamu tidak merasakannya dan para ilmuwan dapat membuat catatan tentangnya.
Gempa bumi adalah getaran atau vibrasi permukaan bumi. Perhatikan kata “permukaan”. Permukaan berarti hanya kerak bumi, suatu patahan di mana satu bongkah batu telah bergesekan dengan batu lain dengan kekuatan dan gesekan yang sangat besar. Energi dari gesekan ini diubah menjadi getaran di dalam batu-batuan. Dan getaran ini dapat terasa sampai ribuan mil.
Sekarang getaran-getaran gempa bumi ini adalah sejenis gerakan gelombang yang bergerak pada kecepatan yang berbeda-beda melalui kerak bumi yang berbatu-batu. Karena getaran-getaran itu mencapai jarak yang jauh dan merambat melalui batu-batuan, pada waktu getaran-getaran ini sampai di kota kamu, kamu bahkan tidak dapat melihatnya. Tetapi seismograf dapat mencatat semua getaran ini.
Bayangkan sebuah balok atau pelat beton. Sebuah grafik yang ditempelkan balok atau pelat itu menonjol keluar. Grafik itu sejajar dengan tanah, seperti lembaran kertas. Di atasnya, sebuah balok menonjol keluar dari tempat tergantungnya suatu beban. Pada dasar beban itu terdapat sebuah pena, yang menyentuh grafik itu. Sekarang muncul gelombang gempa bumi. Balok beton bergerak dan demikian juga grafik yang menempel padanya. Tetapi beban yang digantung tidak bergerak. Jadi, pena itu membuat tanda-tanda pada grafik itu pada waktu pena itu bergerak dan kita memperoleh catatan tentang gempa bumi. Tentu saja alat ini dibuat dengan sangat teliti sehingga gerakan yang pling kecil sekalipun dapat dicatat.
Selama gempa bumi, basis/dasar bergerak dan massa tidak. Gerakan basis terhadap massa diubah menjadi tegangan listrik. Tegangan listrik dicatat/direkam di atas kertas, pita magnetik, atau media rekaman lain. Rekaman ini berbanding lurus dengan gerakan massa Seismometer relatif terhadap bumi, tetapi bisa dikonversikan secara matematis kedalam rekaman dari pergerakan mutlak tanah/bumi. Seismograf umumnya merupakan sebuah seismometer dengan alat perekamnya sebagai satu unit alat.

“Robot” pencatatan gempa.
Dulu, seismograf hanya berupa jarum tulis dan sebuah pemberat. Tentu kamu pernah mendengar kata seismograf.

Ya, seismograf adalah alat atau sensor yang berfungsi mengukur kekuatan gempa. Seismograf atau seismometer berasal dari kata seismos yang berarti gempa Bumi dan metero yang berarti mengukur (bahasa Yunani).

Pada prinsipnya, seismograf terdiri dari gantungan pemberat dan ujung lancip seperti pensil. Yang kemudian dapat diketahui kekuatan dan arah gempa lewat gambaran gerakan bumi yang dicatat. Seismograf memiliki instrumen sensitif yang dapat mendeteksi gelombang seismik.

Hasil pencatatan alat ini yang berbentuk grafik tulis gelombang disebut seismogram. Seiring perkembangan zaman, akurasi seismograf semakin baik.

Bila dulu hanya dapat mencatat gelombang seismik secara horizontal, sekarang dapat merekam gerakan vertikal dan lateral.
Selama ini kita mungkin telah mengenal seismometer sebagai alat untuk mencatat gerakan tanah akibat getaran yang ditimbulkan oleh gempa bumi. Dengan alat ini maka semua komponen gerak translasi (arah-x, y, dan z) di permukaan tanah dimana alat tersebut dipasang, dapat diukur. Dengan bantuan alat ini pula, para seismolog dapat menentukan kapan, dimana dan berapa besar energi gempa bumi yang telah terjadi. Lebih jauh, mereka dapat menduga struktur perlapisan di bawah permukaan bumi, bahkan sampai ke Inti bumi.
Namun demikian, secara fisika, masih ada satu komponen lagi yang luput dari pengamatan para seismolog, yaitu komponen gerak rotasi. Tidak diamatinya komponen gerak yang satu ini, bukan karena ketidak-sadaran mereka akan adanya gerak rotasi akibat gempa bumi, namun lebih pada kesulitan di dalam mengukur komponen komponen ini. Apalagi dari simulasi yang telah dilakukan sekitar tahun 80-an, dengan asumsi yang sederhana, komponen gerak rotasi ini dipercaya mempunyai harga yang kecil sehingga tidak begitu signifikan untuk diukur, selain menyebabkan pengukurannya menjadi semakin sulit.
Secara terpisah, ternyata para peneliti di bidang earthquake engineer justru menganggap komponen gerak rotasi ini sangat penting. Mereka menduga bahwa komponen ini, meskipun dengan amplitudo yang kecil, dapat menyebabkan kerusakan struktur bangunan. Hal ini terutama untuk bangunan dengan bentuk memanjang seperti jembatan atau saluran pipa-pipa. Untuk itu, meskipun tanpa bantuan alat yang dapat mengukur gerak rotasi ini secara langsung, mereka bisa mendapatkan komponen gerak rotasi ini dengan cara merekam komponen gerak translasi di beberapa lokasi sekaligus. Secara matematis, dalam batas-batas tertentu, kita memang dapat menurunkan komponen gerak rotasi dari pengamatan gerak translasi di beberapa titik lokasi pengukuran sekaligus (seismic array).
Penelitian terbaru menunjukkan bahwa pengukuran dengan teknik array ini memerlukan kehati-hatian yang tinggi karena sangat dipengaruhi oleh tingkat gangguan (nois) di masing-masing titik pengukuran. Dengan demikian, pengukuran gerka rotasi secara langsung dengan menggunakan sensor rotasi merupakan alternatif terbaik untuk bisa mendapatkan hasil pengukuran yang akurat. Sampai saat ini, sensor gerak rotasi yang dianggap memiliki tingkat akurasi yang tinggi adalah ring laser.
Prinsip kerja ring laser
Sebetulnya ring laser bukan merupakan alat yang baru ditemukan. Sejak tahun 60- an, alat ini sudah digunakan untuk keperluan navigasi terutama pada pesawat komersial maupun militer dan kapal laut. Ring laser bekerja berdasarkan prinsip Sagnac, sesuai dengan nama ilmuwan perancis G. Sagnac yang malakukan eksperiment ini (Gambar 1) pertama kali pada tahun 1913.
Sinar laser dipancarkan dalam dua arah perambatan yang saling berlawanan, yang satu searah dengan jarum jam dan yang lain berlawanan arah jarum jam. Oleh sebuah detektor, kedua gelombag tersebut ditangkap dan di kombinasikan. Jika alat ini tidak mengalami gerak rotasi, maka panjang lintasan gelombangnya akan sama sehingga akan menghasilkan output berupa interferensi yang destruktif.
Jika alat tersebut mengalami rotasi, maka panjang lintasan gelombangnya akan berbeda, menghasilkan perbedaan fase sehingga menimbulkan fenomena layangan gelombang. Frekwensi layangan gelombangnya (beating frequency) ini akan sebanding dengan gerak rotasinya, dimensi dari instrumen ini (keliling ring laser, luas penampang ring laser) dan panjang gelombang sinar laser yang digunakan. Semakin besar keliling ring lasernya, semakin sensitif alat ini dapat menangkap gerak rotasi.
Ring laser terbesar yang telah beroperasi berada di negara bagian Bayern, Jerman dan mempunyai dimensi panjang dan lebar 4 m x 4 m. Dengan dimensi sebesar itu, alat tersebut mampu mengukur gerak rotasi dengan ketelitian 7,3 x 10-14 radian per detik. Sebagai gambaran saja, gempa bumi yang terjadi tanggal 26 Mei 2006 di Yogyakarta kemarin (Magnitudo 6.3), seandainya diukur dengan sensor rotasi di Jakarta yang berjarak sekitar 500 km, akan mempunyai amplitudo sebesar 10-8 radian per detik.
Apa yang bisa kita peroleh dengan mengukur gerak rotasi
Prototipe pertama ring laser untuk aplikasi geofisika dibuat pada tahun 1990 di Universitas Catenbury Cristchurch New Zeeland. Alat ini kemudian diberi nama C-1. Ring laser ini mempunyai luas penampang 0,75 m2, yang pada mulanya digunakan untuk mengukur parameter-paramenter dalam gerak rotasi bumi (sudut rotasi bumi, panjang hari, gerak kutub bumi, dan fenomena gerak presisi dan nutasi). Secara konvensional, parameter-parameter tersebut biasanya diamati dengan menggunakan teknik radio astronomi, seperti VLBI (Very Long Baseline Interferometry).
Studi mengenai aplikasi ring laser khusus dalam bidang seismologi dimulai sekitar tahun 1997, dengan munculnya beberapa laporan hasil pengamatan gerak rotasi akibat gempa bumi di beberapa jurnal geofisika. Pertanyaan yang muncul kemudian adalah hApa sih manfaat diketahuinya gerak rotasi ini?h.
Secara singkat, dengan diketahuinya gerak rotasi ini, kita dapat melakukan studi mengenai parameter gelombang seismik (gelombang gempa) dengan lebih ekonomis. Mengapa demikian? Karena selama ini, untuk dapat mengetahui parameter gelombang seperti kecepatan gelombang gempa, arah rambatan gelombang dari sumber gempa, serta kecepatan gelombang gempa sebagai fungsi dari frekuensi gelombangnya, kita perlu memasang beberapa (puluh) sensor translasi (seismometer) dalam radius beberapa kilometer. Tentu saja hal ini memerlukan biaya yang sangat besar. Belum lagi biaya yang harus dikeluarkan untuk perawatan. Sementara dengan mengunakan sensor rotasi ini, kita hanya perlu komplemen satu buah sensor translasi di tempat yang sama, untuk bisa tahu parameter-parameter diatas. Saat ini sedang dilakukan studi yang intensif untuk menjajagi kemungkinan diaplikasikannya gerak rotasi ini untuk memperbaiki pemahaman kita tentang proses rupture di dalam patahan yang menyebabkan terjadinya gempa bumi.
Indonesia yang mempunyai kwantitas dan kualitas kegempaan yang tidak kalah dari Jepang maupun Amerika Serikat, namun dari segi instrumentasi dan prasarana pendukung serta infrastruktur sangat tertinggal jauh, sebenarnya dapat memetik manfaat dari ring laser ini. Dengan alat ini, kita dapat menghemat jumlah seismometer yang harus dipasang untuk bisa mengetahui parameter gelombang gempa yang telah terjadi.
Hanya saja kendala yang ada saat ini adalah belum tersedianya ring laser ini di pasaran. Namun penulis yakin, banyak ahli fisika di Indonesia yang mampu untuk melakukan studi dan mengembangkan alat ring laser ini. Tentu saja hal ini bisa dilakukan jika pemerintah mendukung upaya-upaya untuk memahami fenomena gempa di Indonesia dalam rangka meminimalisir jumlah korban jiwa maupun kerugian materiil lainnya. Penulis masih ingat betul pernyataan salah seorang pejabat pemerintah kita pasca bencana Tsunami tahun 2004 kemarin, yang mengatakan bahwa hBerapapun biaya yang diperlukan untuk merehabilitasi Aceh, pemerintah akan menyediakan!h. Dalam kaitannya dengan hal ini, penulis memimpikan juga sebuah pernyataan lain hBerapapun biaya yang diperlukan untuk riset dibidang gempa ini, pemerintah akan menyediakan!h. Semoga saja hal tersebut bukan hanya sekedar mimpi. Amin.


Cara Kerja Seismograf
Kadang-kadang ada berita di surat kabar atau televisi tentang gempa bumi yang terjadi di suatu bagian dunia, mungkin di Amerika , di Asia atau di tempat lain. Anda telah membaca dan mendengar tentang kota-kota hancur, ratusan orang meninggal. Namun anda, di dalam rumah anda, tidak merasakan apa-apa! Jika bumi "bergoncang", mengapa anda tidak merasakannya di tempat anda tinggal?
Mungkin anda tidak merasakannya, tetapi tidak jauh dari anda, di sebuah kota besar atau universitas, kemungkinan besar para ilmuwan membuat catatan yang lengkap dan tepat mengenai gempa bumi itu! Mereka merasakannya melalui alat-alat mereka.
Alat itu dinamakan "seismograf". Sebenarnya, studi tentang gempa bumi dikenal sebagai "seismologi". Sekarang mari kita melihat mengapa anda tidak merasakannya dan para ilmuwan dapat membuat catatan tentangnya.
Gempa bumi adalah getaran atau vibrasi permukaan bumi. Perhatikan kata "permukaan". Permukaan berarti hanya kerak bumi, suatu patahan di mana satu bongkah batu telah bergesekan dengan batu lain dengan kekuatan dan gesekan yang sangat besar. Energi dari gesekan ini diubah menjadi getaran di dalam batu-batuan. Dan getaran ini dapat terasa sampai ribuan mil.
Sekarang getaran-getaran gempa bumi ini adalah sejenis gerakan gelombang yang bergerak pada kecepatan yang berbeda-beda melalui kerak bumi yang berbatu-batu. Karena getaran-getaran itu mencapai jarak yang jauh dan merambat melalui batu-batuan, pada waktu getaran-getaran ini sampai di kota anda, anda bahkan tidak dapat melihatnya. Tetapi seismograf dapat. Beginilah cara kerjanya.
Bayangkan sebuah balok atau pelat beton. Sebuah grafik yang ditempelkan balok atau pelat itu menonjol keluar. Grafik itu sejajar dengan tanah, seperti lembaran kertas. Di atasnya, sebuah balok menonjol keluar dari tempat tergantungnya suatu beban. Pada dasar beban itu terdapat sebuah pena, yang menyentuh grafik itu. Sekarang muncul gelombang gempa bumi. Balok beton bergerak dan demikian juga grafik yang menempel padanya. Tetapi beban yang digantung tidak bergerak. Jadi, pena itu membuat tanda-tanda pada grafik itu pada waktu pena itu bergerak dan kita memperoleh catatan tentang gempa bumi. Tentu saja alat ini dibuat dengan sangat teliti sehingga gerakan yang pling kecil sekalipun dapat dicatat.
Seismograf menggunakan dua gerakan mekanik dan elektromagnetik seismographer. Kedua jenis gerakan tersebut dapat mendeteksi baik gerakan vertikal maupun gerakan horizontal tergantung dari pendular (pemberat) yang digunakan apakah vertikal atau horizontal.

Seismograf modern menggunakan elektromagnetik seismographer untuk memindahkan volatilitas sistem kawat tarik ke suatu daerah magnetik.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar