ROTASI BUMI DIPERCEPAT OLEH GEMPA DAN DIPERLAMBAT PASANG SURUT BULAN

T. Djamaluddin

Profesor Riset Astronomi-Astrofisika, LAPAN

(Animasi dari Wiki)

Beberapa hari setelah gempa Chile 27 Februari 2010 dan gempa Jepang 11 Maret 2011 peneliti JPL NASA mengabarkan bahwa gempa besar berdampak pada percepatan rotasi bumi dan pergeseran poros ”gambar bumi”. Bagi sebagian orang, beritatersebut mengejutkan. Tetapi sebenarnya, percepatan dan pelambatan rotasi bumi terus terjadi. Bumi kita secara terus menerus dipercepat oleh pergesean lempang bumi dan diperlambat olah pasang surut bulan dengan efek yang lebih kuat. Apa yang sesungguhnya terjadi?

Pergeseran lempeng yang sebenarnya menyebabkan percepatan rotasi itu, bukan gempanya. Gempa sekadar indikator pelepasan energi akibat pergeseran lempeng bumi. Karena ada pergeseran lempeng bumi, maka kesetimbangan “bola” bumi berubah. Sesungguhnya “bola” bumi bukanlah bola sempurna, tetapi bola pepat di arah kedua kutubnya (oblate spherical) dengan distribusi massa yang tidak merata.

Dalam geodesi, bentuk bumi yang tak mulus itu menjadi kajian menarik. Poros “gambar bumi” geodetik itu dirumuskan sebagai poros yang menjadikan massa bumi relatif setimbang di sekitar poros. Jadi poros “gambar bumi” (Earth’s figure axis) tidak sama dengan poros astronomis (poros utara selatan) yang menggambarkan poros rotasi bumi. Kutub utara poros “gambar bumi” berada sekitar 10 meter dari poros rotasi bumi.

Apa akibat pergeseran lempeng? Pergeseran lempeng bumi yang menyusup ke lempeng lainnya menyebabkan perubahan distribusi massa bumi. Kesetimbangan “gambar bumi” sedikit berubah karena titik massa kulit bumi bergesar. Akibatnya, poros “gambar bumi” bergeser. Pada saat gempa Aceh 2004 pergeseran 7 cm (sudutnya bergeser 2,32 mili detik busur = 0,00000064 derajat).Pada saat  gempa Chile 2010 pergeserannya sekitar 8 cm (sudutnya bergeser 2,7 mili detik busur =0,00000075 derajat, terlalu kecil untuk dilihat). Sedangkan gempa Jepang 2011 menyebabkan pergeseran sekitar 17 cm (sudut bergeser sekitar 5,5 mili=0,0000015 derajat). Oleh manusia pergeseran tersebut sama sekali tidak terasa.

Dengan pergeseran lempeng yang menyusup ke bawah lempeng lainnya, kulit bumi cenderung makin  merapat sehingga rotasi bumi menjadi relatif lebih cepat. Ibarat orang main iceskating (luncur es), perputarannya akan dipercepat bila tangannya yang semula merentang kemudian dilipat di depan dadanya. Akibat pergesaran lempeng bumi pada gempa Chile 2010, rotasi bumi dipercepat 1,26 mikrodetik  (0,00000126 detik) dan pada gempa Jepang 2011 rotasinya dipercepat 1,8 mikrodetik (0,0000018 detik). Jadi sangat-sangat kecil, tidak akan terasa oleh manusia.

Sebenarnya soal percepatan-perlambatanrotasi bumi, bukan hanya disebabkan oleh pergeseran lempeng. Efek pasang surut bulan juga menyebabkan rotasi bumi diperlambat 0,00002 detik per tahun, jauh lebih kuat efeknya daripada gempa. Jadi sebenarnya efek percepatan rotasi bumi oleh gerak lempang terkait gempa, jauh lebih kecil daripada perlambatan oleh efek pasang surut bulan. Tetapi kedua efek tersebut tidak akan terasa oleh manusia, tidak ada yang perlu dikhawatirkan.

Artikel terkait:

https://tdjamaluddin.wordpress.com/2010/04/28/sinkronisasi-bumi-bulan/

“Super Moon” Hanya Wacana Astrologi, Bulan Terdekat ke Bumi Tidak Menyebabkan Bencana

T. Djamaluddin

Profesor Riset Astronomi Astrofisika, LAPAN

(Animasi dari http://hrcst.org.uk/wp/index.php/weather/)

Beberapa media massa memberitakan ramalan astrologi bahwa  “super moon” atau ”extreme super moon” bakal menyebabkan bencana. Kabarnya, Sabtu 19 Maret 2011 bulan akan berada pada posisi terdekat dengan bumi (disebut perigee), hampir bersamaan dengan saat puncak purnama. Itulah yang dinamakan ”super moon” pada saat perigee, dan bila diperkuat kondisi purnama dinamakan ”extreme super moon”. Istilah itu hanya dikenal dalam astrologi, tidak dikenal dalam astronomi. Kita harus faham perbedaan astrologi dan astronomi. Astrologi adalah pemahaman bahwa posisi benda-benda langit berpengaruh pada nasib kehidupan manusia di bumi. Astrologi bukanlah cabang sains. Sedangkan astronomi adalah cabang sains atau ilmu pengetahuan yang mempelajari gerakan dan kondisi fisik benda-benda langit.

Menurut ramalan astrologi, kondisi ”super moon” pada 19 Maret 2011 akan mengakibatkan banyak bencana di bumi. Benarkah? Astronomi membantah ramalan bencana, walau membenarkan bahwa pada tanggal itu bulan berada pada jarak terdekatnya dengan bumi hampir bersamaan dengan puncak purnama. Data astronomi menunjukkan pada 19 Maret 2011 pukul 19:10 GMT/UT (20 Maret pukul 02:10 WIB) bulan berada pada jarak terdekat dengan bumi, pada jarak 356.577 km. Itu berdekatan dengan puncak purnama pada 19 Maret pukul 18:11 GMT/UT (20 Maret pukul 01:11 WIB).

Astronomi membantah ramalan bencana, karena kejadian jarak bulan terdekat dengan bumi (perigee) adalah peristiwa bulanan, walau bervariasi. Periodenya perigee sekitar 27,3 hari. Sedangkan peristiwa purnama juga kejadian bulanan dengan periode sekitar 29,5 hari. Karena perbedaan periode ini, perigee tidak selalu bersamaan dengan purnama. Peristiwa perigee bersamaan dengan purnama baru akan berulang lagi setelah 18 tahun, yaitu kelipatan 241 x 27,3 hari yang sama dengan 223 x 29,5 hari. Tidak ada bukti ilmiah yang mengaitkan peristiwa perigee bersamaan dengan purnama dengan bencana 18 tahun lalu, Maret 1993 atau sebelumnya.

Adakah dampak perigee bersamaan dengan purnama? Ya, ada, tetapi belum tentu berarti bencana. Bulan pada posisi paling dekat dengan bumi berdampak makin menguatnya efek pasang surut di bumi, terutama pada air laut. Air laut akan makin tinggi dalam kondisi ini. Bila itu bersamaan dengan purnama, ada efek penguatan juga dari gaya pasang surut matahari, sehingga efek pasang surut cenderung paling kuat.

Keberulangan perigee dan purnama selama tahun 2011

Jarak Bumi-Bulan dan Fase Bulan selama Maret 2011

Keberulangan perigee dan purnama selama tahun 1993. Periode 18 tahun tampak dengan kemiripan data 1993 dengan 2011.

Potensi bencana tetap harus diwaspadai bila ada efek penguatan dengan faktor lain, baik faktor cuaca maupun faktor geologis. Bila cuaca buruk di laut dan wilayah pantai diperkuat dengan efek pasang maksimum saat perigee dan purnama, harus diwaspadai potensi bahaya di wilayah pantai yang mungkin saja menyebabkan banjir pasang (rob) yang lebih besar dari biasanya. Demikian juga bila penumpukan energi di wilayah rentan gempa dan gunung meletus, efek penguatan pasang surut bulan mungkin berpotensi menjadi pemicu pelepasan energi. Tetapi kondisi perigee bulan bersamaan dengan purnama bukan sebagai sebab utama bencana, tetapi bisa menjadi pemicu efek penguatan faktor lain. Artinya, kalau tidak ada indikasi cuaca buruk di wilayah pantai atau tidak ada penumpukan energi di wilayah rawan gempa dan wilayah rawan gunung meletus, maka tak ada yang perlu dikhawatirkan dengan posisi perigee bulan bersamaan dengan purnama.

Tautan terkait:

https://tdjamaluddin.wordpress.com/2010/07/01/superkonjungsi-bedakan-astronomi-dan-astrologi/

https://tdjamaluddin.wordpress.com/2010/11/05/faktor-kosmogenik-waspadai-potensi-bencana-sekitar-bulan-baru-dan-purnama/

Anomali Siklus 23 dan Prakiraan Pergeseran Siklus 24 Aktivitas Matahari

Thomas Djamaluddin

Pusat Pemanfaatan Sains Antariksa, LAPAN, Bandung

t_djamal[at]bdg.lapan.go.id; t_djamal[at]yahoo.com

(Publikasi: Djamaluddin, T. 2011, di  dalam Prosidings Seminar Nasional Sains Antariksa V “Persiapan Nasional dalam Menghadapi Aktivitas Matahari Maksimum Siklus ke-24“,  Jakarta 15 November 2010)

Abstrak

Siklus 23 aktivitas matahari menunjukkan perilaku yang berbeda dari pola sebelumnya. Semua prakiraan akhir siklus 23 meleset sehingga berdampak pada mundurnya prakiraan puncak siklus 24. Akhir siklus 23 semula diperkirakan sekitar tahun 2005 – 2006, tetapi kenyataannya bergeser sampai Desember 2008. Pada awalnya (prakiraan tahun 2007) sebagian peneliti memperkirakan siklus 24 mencapai puncaknya pada rentang waktu 2010 – 2012 dengan SSNmax sekitar 90 (prediksi rendah) atau sekitar 135 (prediksi tinggi). Sebelumnya Djamaluddin (2005) memperkirakan siklus 24 bermula dari November 2005 dan mencapai puncaknya pada Januari 2011 dengan SSNmax 118 ±  35 dan mencapai minimum berikutnya pada Februari 2016. Dengan data-data baru, prakiraan aktivitas matahari siklus 24 bergeser dengan puncaknya diprakirakan Mei 2013 dengan SSNmax sekitar 90. Revisi prakiraan Djamaluddin (2005) memperkirakan puncaknya pada November 2013 dengan SSNmax sekitar 129.

Kata Kunci : Anomali Siklus Aktivitas Matahari, Siklus 23, Siklus 24

1          PENDAHULUAN

Djamaluddin (2005b) membuat prakiraan siklus aktivitas matahari ke-24 dengan menggunakan rekonstruksi analisis wavelet yang metodenya dijelaskan Djamaluddin (2003 dan 2005a). Prakiraan tersebut didasarkan pada keteraturan pola yang relatif baik sesuai dengan hasil rekonstruksi analisis wavelet. Pada Gambar 1 (atas) ditunjukkan rekonstruksi siklus 21 dapat memprakirakan siklus 22 dan sebagian besar siklus 23 (sampai menjelang 2005) dengan cukup baik. Demikian juga pada Gambar 1 (bawah) ditunjukkan hasil rekonstruksi siklus 22 yang relatif cukup baik memprakirakan sebagian besar siklus 23 (sampai menjelang 2005). Atas dasar pola yang relatif baik tersebut, maka Djamaluddin (2005) memperkirakan siklus 24 bermula dari November 2005 dan mencapai puncaknya pada Januari 2011 dengan SSNmax 118 ±  35 dan mencapai minimum berikutnya pada Februari 2016. Sekadar menyebut beberapa contoh, sebelumnya Sello (2003) memprakirakan puncak siklus 24 sebesar 115 ± 21,  pada 2011. Echer et al. (2004) memprakirakan siklus 24 akan bermula sekitar 2007–2008 dan maksimumnya 2012 (SSNmax= 115 ± 13.2) atau 2013 (SSNmax= 117 ± 13.2). Situs NASA (2006) pun awalnya mempublikasikan prakiraan puncak siklus 24 sekitar 2011 (lihat Gambar 2).

Namun kenyataannya, minimum siklus 23 bergeser jauh, di luar kebanyakan prakiraan semula. Minimum siklus 23 baru terjadi pada Desember 2008. Makalah ini mengulas anomali pergeseran minimum siklus 23 tersebut yang berdampak pada pergeseran puncak siklus 24.

2          ANOMALI SIKLUS 23

Sampai dengan awal 2007, akhir siklus 23 belum dapat diprakirakan secara tepat. Oleh karenanya Panel Prakiraan Siklus Matahari 24 memprakirakan minimum akan terjadi pada Maret 2008 (±6 bulan). Ada dua kemungkinan yang maksimum yang disimpulkan. Pertama, puncak aktivitas matahari siklus 24 akan terjadi sekitar Oktober 2011 dengan SSNmax = 140 ±20. Kedua, puncak siklus 24 akan terjadi sekitar Agustus 2012 dengan SSNmax = 90 ±10. Ternyata minimum siklus 23 lebih lama dari prakiraan semula. Minimum baru terjadi pada Desember 2008. Siklus 23 memang paling panjang ketiga dalam 23 siklus matahari (Lihat Tabel 1, diolah dari data SIDC, 2010). Siklus terpanjang terjadi pada siklus ke-6 yang berawal pada Juni 1810 dengan panjang siklus 12,832 tahun. Kemudian pada siklus ke-9 yang berawal pada Juli 1843 dengan panjang siklus 12,419 tahun. Siklus 23 panjangnya 12,334 tahun, berawal pada Agustus 1996 dan berakhir pada Desember 2008.

Panjangnya siklus 23 tidak bisa dijelaskan oleh kebanyakan metode prakiraan siklus aktivitas matahari. Saat ini ada enam metode prakiraan siklus aktivitas matahari: prekursor, klimatologi antariksa, model dinamo, jaringan syaraf, spektral, dan klimatologi antariksa terkini. Di antara enam metode tersebut, hanya model dinamo yang bisa menjelaskan alasan terjadinya anomali panjang siklus dengan mekanisme sirkulasi atau aliran meridional yang secara populer disebut sebagai “ban berjalan (conveyor belt)”.

Hathaway (2004) dan NASA (2010a) menjelaskan prinsip dasar model dinamo dengan sirkulasi meridional, yang berbeda dari model dinamo yang lama. Sirkulasi merdional (Gambar 4) merupakan aliran plasma sepanjang garis merdian. Di permukaan  geraknya dari ekuator ke arah kutub, sedangkan di bawah permukaan di dasar zona konveksi geraknya dari kutub ke ekuator. Laju aliran merdional di permukaan sekitar 20 m/s, sedangkan di bawah permukaan yang kerapatannya lebih tinggi laju aliran meridional hanya sekitar 1 – 2 m/s. Sirkulasi material dari wilayah kutub ke ekuator memerlukan waktu sekitar 20 tahun.

Hathaway dan Rightmire (2010, dan di dalam NASA, 2010b) mengungkapkan bahwa panjangnya siklus 23 terkait dengan peningkatan laju sirkulasi meridional tersebut sejak 2004 (Gambar 5). Mereka menggunakan “elemen magnetik” pada citra matahari yang direkam satelit SOHO untuk mengukur kecepatan sirkulasi meridional tersebut. Hathaway dan Rightmire (2010) menjelaskan bahwa aliran meridional yang tidak simetri antara permukaan dan di bawah permukaan terkait dengan siklus matahari. Struktur dan kekuatan aliran meridional menentukan kekuatan medan magnetik kutub matahari dan siklus bilangan sunspot. Dari data SOHO diperoleh bahwa aliran meridional sampai mencapai lintang 75o. Pada Gambar 5 ditunjukkan laju aliran meningkat saat matahari minimum, lebih tinggi dibandingkan dengan saat matahari maksimum. Namun hal menarik, laju pasca 2004 lebih tinggi daripada saat minimum 1996. Hal ini diduga terkait dengan makin panjangnya siklus 23, yang merupakan anomali dibandingkan dengan siklus yang lain.

Berbeda dengan Hathaway dan Rightmire (2010) yang berpendapat bahwa kecepatan aliran meridional yang menentukan lamanya siklus, Dikpati et al. (2010) berpendapat panjangnya conveyor belt yang menentukan. Dikpati, et al. (2010) menjelaskan lebih rinci tentang dampak perubahan conveyor belt matahari pada siklus 23. Menurut mereka conveyor belt matahari menentukan waktu, amplitudo, dan bentuk siklus dalam model dinamo tipe transport fluks. Pada siklus 23 aliran meridional ke arah kutub hampir mencapai kutub, sementara pada siklus 22 aliran meridional terhenti sekitar lintang 60°. Simulasi model dinamo dengan transport fluks menunjukkan bahwa transport fluks magnetik yang disebabkan oleh efek dinamo pada siklus 23 melalui conveyor belt yang lebih panjang (Gambar 6) yang menyebabkan siklus 23 menunjukkan anomali siklus yang lebih panjang pula.

Gambar 6. Simulasi model fluks magnetik pada siklus 23 (kanan) menunjukkan aliran meridional yang lebih lama dibandingkan dengan pada siklus 22 (kiri). Hal ini yang menjelaskan anomali siklus 23.

3          PERGESERAN SIKLUS 24

Pola minimum siklus 23 yang mundur menjadi Desember 2008 berdampak pada prakiraan siklus 24 yang puncaknya bergeser menjadi Mei 2013 menurut prakiraan Panel Prakiraan Siklus 24 (NASA, 2009). Panel juga memprakirakan siklus 24 akan lebih rendah dari rata-rata siklus dengan SSNmax = 90 (lihat Gambar 7). Dengan pergeseran titik minimum akhir siklus 23, maka prakiraan Djamaluddin (2005) perlu disesuaikan. Berdasarkan prakiraan Djamaluddin (2005) dengan asumsi pola siklus 24 tidak mengalami anomali seperti siklus 23, maka polanya diprakirakan tetap sama dengan prakiraan semula hanya mengalami pergeseran mengikuti pergeseran minimumnya dengan menyesuaikan juga nilai minimumnya. Maka modifikasi prakiraan Djamaluddin (2005) menghasilkan prakiraan: Siklus 24 mencapai maksimum Nov 2013, SSNmax 129 ±  39, minimum berikutnya Okt 2018 (lihat Gambar 8).

4          KESIMPULAN

Anomali siklus 23 di luar kebanyakan prakiraan sebelumnya. Alasan fisis penyebab kemunduran akhir siklus 23 belum diketahui pasti. Namun kemungkinan besar mekanisme sirkulasi meridional matahari menjadi penyebabnya. Hasil pengamatan SOHO menunjukkan bahwa laju aliran meridional pada akhir siklus 23 lebih tinggi dari siklus sebelumnya. Sedangkan model dinamo memperlihatkan panjangnya alur aliran meridional atau conveyor belt di matahari yang sampai mendekati kutub. Pergeseran minimum siklus 23 menyebabkan prakiraan siklus 24 juga berubah. Panel Prakiraan Siklus 24 memprakirakan puncak siklus 24 akan terjadi pada Mei 2013. Revisi prakiraan Djamaluddin (2005) dengan memasukkan kondisi akhir siklus 23 memprakirakan puncak siklus 24 akan terjadi pada November 2013.

DAFTAR RUJUKAN

Dikpati, M., P. A. Gilman, G. de Toma, and R. K. Ulrich, 2010, Impact of changes in the Sun’s conveyor-belt on recent solar cycles, Geophys. Res. Lett., 37, L14107

Djamaluddin, T., 2003, Solar Activity Prediction from Reconstruction of Wavelet Analysis, Proc. ISCS 2003, ESA SP-535, p 83.

Djamaluddin, T., 2005a, Metode Baru Prakiraan Siklus Aktivitas Matahari dari Analisis Periodisitas, Jurnal Sains Dirgantara, Vol. 2, No 2. Juni 2005, hlm. 66 – 81.

Djamaluddin, T., 2005b, Prediction of Solar Cycle 24 Based on Wavelet Analysis of Asymmetric Hemispheric Sunspot Number, Proc. 9th Asian-Pacific Regional IAU Meeting, Bali, p.28.

Echer, E.; Rigozo, N.R.; Nordemann, D. J. R.,  & Vieira, L. E. A. 2004, Prediction of solar activity on the basis of spectral characteristics of sunspot number,  Annales Geophysicae, 22, 2239–2243

Hathaway, D. H., 2004, Recent Progress in Understanding The Sun’s Magnetic Dynamo,  http://solarscience.msfc.nasa.gov/presentations/20040428_UTA_Seminar.ppt

Hathaway, D. H. dan Rightmire, L., 2010, Variations in the Sun’s Meridional Flow over a Solar Cycle, Science, Vol. 327. no. 5971, pp. 1350 – 1352

NASA, 2006, Long Range Solar Forecast, http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2006/10may_longrange/

NASA, 2009, New Solar Cycle Prediction, http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2009/29may_noaaprediction/

NASA, 2010a, Sun’s ‘quiet period’ explained, http://solarscience.msfc.nasa.gov/dynamo.shtml

NASA, 2010b,  Solar ‘Current of Fire’ Speeds Up, http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2010/12mar_conveyorbelt/

NOAA, 2007, Consensus Statement of The Solar Cycle 24 Prediction Panel, http://www.swpc.noaa.gov/SolarCycle/SC24/Statement_01.html

NOAA, 2009, Solar Cycle 24 Prediction Update, http://www.swpc.noaa.gov/SolarCycle/SC24/index.html

Sello, S. 2003, Solar cycle activity: A preliminary prediction for cycle #24, Astron. &Astrophys., 410, 691

SIDC (Sunspot Index Data Center), 2010, Monthly Sunspot Number, http://www.oma.be/KSBORB/SIDC/DATA/ monthssn.dat, 2010