Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Di dalamnya termasuk juga meteorologi, elektrisitas atmosferis dan fisika ionosfer. Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi. Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horisontal.
Dalam skala yang berbeda, metode geofisika dapat diterapkan secara global yaitu untuk menentukan struktur bumi, secara lokal yaitu untuk eksplorasi mineral dan pertambangan termasuk minyak bumi dan dalam skala kecil yaitu untuk aplikasi geoteknik (penentuan pondasi bangunan dll).
Di Indonesia, ilmu ini dipelajari hampir di semua perguruan tinggi negeri yang ada. Biasaya geofisika masuk ke dalam fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA), karena memerlukan dasar-dasar ilmu fisika yang kuat, atau ada juga yang memasukkannya ke dalam bagian dari Geologi. Saat ini, baik geofisika maupun geologi hampir menjadi suatu kesatuan yang tak terpisahkan Ilmu bumi.Bidang kajian ilmu geofisika meliputi meteorologi (udara), geofisika bumi padat dan oseanografi(laut). Beberapa contoh kajian dari geofisika bumi padat misalnya seismologi yang mempelajari gempabumi, ilmu tentang gunungapi (Gunung Berapi) atau volcanology, dan eksplorasi seismik yang digunakan dalam pencarian hidrokarbon.
Metode-metode geofisika
Secara umum, metode geofisika dibagi menjadi dua kategori yaitu metode pasif dan aktif. Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi. Metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respons yang dilakukan oleh bumi. Medan alami yang dimaksud disini misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnetik bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi radioaktifitas bumi. Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya.
Dalam skala yang berbeda, metode geofisika dapat diterapkan secara global yaitu untuk menentukan struktur bumi, secara lokal yaitu untuk eksplorasi mineral dan pertambangan termasuk minyak bumi dan dalam skala kecil yaitu untuk aplikasi geoteknik (penentuan pondasi bangunan dll).
Di Indonesia, ilmu ini dipelajari hampir di semua perguruan tinggi negeri yang ada. Biasaya geofisika masuk ke dalam fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA), karena memerlukan dasar-dasar ilmu fisika yang kuat, atau ada juga yang memasukkannya ke dalam bagian dari Geologi. Saat ini, baik geofisika maupun geologi hampir menjadi suatu kesatuan yang tak terpisahkan Ilmu bumi.Bidang kajian ilmu geofisika meliputi meteorologi (udara), geofisika bumi padat dan oseanografi(laut). Beberapa contoh kajian dari geofisika bumi padat misalnya seismologi yang mempelajari gempabumi, ilmu tentang gunungapi (Gunung Berapi) atau volcanology, dan eksplorasi seismik yang digunakan dalam pencarian hidrokarbon.
Metode-metode geofisika
Secara umum, metode geofisika dibagi menjadi dua kategori yaitu metode pasif dan aktif. Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi. Metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respons yang dilakukan oleh bumi. Medan alami yang dimaksud disini misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnetik bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi radioaktifitas bumi. Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya.
Metode Parameter yang diukur Sifat-sifat fisika yang terlibat
Seismik
- Waktu tiba gelombang seismik pantul atau bias Densitas dan modulus elastisitas yang menentukan kecepatan rambat gelombang seismik.
- Gravitasi Variasi harga percepatan gravitasi bumi pada posisi yang berbeda Densitas.
- Magnetik Variasi harga intensitas medan magnetik pada posisi yang berbeda Suseptibilitas atau remanen magnetik.
- Resistivitas Harga resistansi dari bumi Konduktivitas listrik.
- Polarisasi terinduksi Tegangan polarisasi atau resistivitas batuan sebagai fungsi dari frekuensi Kapasitansi listrik.
- Potensial diri Potensial listrik Konduktivitas listrik.
- Elektromagnetik Respon terhadap radiasi elektromagnetik Konduktivitas atau Induktansi listrik.
- Radar Waktu tiba perambatan gelombang radar Konstanta dielektrik.
Eksplorasi seismik adalah istilah yang dipakai di dalam bidang geofisika untuk menerangkan aktifitas pencarian sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan gelombang seismik. Hasil rekaman yang diperoleh dari survei ini disebut dengan penampang seismik.
Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk melakukan pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan minyak berdasarkan interpretasi dari penampang seismiknya.
Di dalam eksplorasi seismik dikenal 2 macam metode, yaitu:
1. Metode seismik pantul
2. Metode seismik bias
Gelombang seismik
Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan karena adanya gangguan di dalam kerak bumi, misalnya adanya patahan atau adanya ledakan. Energi ini akan merambat ke seluruh bagian bumi dan dapat terekam oleh seismometer.
Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismik ini adalah apa yang kita kenal sebagai fenomena gempa bumi.
Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismik ini adalah apa yang kita kenal sebagai fenomena gempa bumi.
Gelombang seismik digolongkan menjadi 2 jenis, yaitu
1. Gelombang Badan (body wave)
2. Gelombang Permukaan (surface wave)
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.
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.
Seismogram
Seismogram atau rekaman gerakan tanah, atau grafik aktifitas gempa bumi sebagai fungsi waktu yang dihasilkan oleh seismometer. Rekaman ini dapat dipergunakan salah satunya untuk menentukan magnitudo gempa tersebut. Selain itu dari beberapa seismogram yang direkam di tempat lain, kita dapat menentukan pusat gempa atau posisi dimana gempa tersebut terjadi.
Seismogram atau rekaman gerakan tanah, atau grafik aktifitas gempa bumi sebagai fungsi waktu yang dihasilkan oleh seismometer. Rekaman ini dapat dipergunakan salah satunya untuk menentukan magnitudo gempa tersebut. Selain itu dari beberapa seismogram yang direkam di tempat lain, kita dapat menentukan pusat gempa atau posisi dimana gempa tersebut terjadi.
Magnitudo gempa
Magnitudo gempa adalah parameter gempa yang berhubungan dengan besarnya kekuatan gempa di sumbernya. Jadi pengukuran magnitudo yang dilakukan di tempat yang berbeda, harus menghasilkan harga yang sama walaupun gempa yang dirasakan di tempat-tempat tersebut tentu berbeda. Richter pada tahun 30-an memperkenalkan konsep magnitudo untuk ukuran kekuatan gempa di sumbernya. Satuan yang dipakai adalah skala Richter (Richter Scale), yang bersifat logaritmik. Pada umumnya magnitudo diukur berdasarkan amplitudo dan periode fase gelombang tertentu. Ada beberapa jenis magnitudo yang pernah diperkenalkan dan dipakai sampai saat ini. ML adalah magnitudo lokal yang diperkenalkan oleh Richter untuk mengukur magnitudo gempa di California menggunakan fase gelombang P. MS diperkenalkan oleh Guttenberg menggunakan fase gelombang permukaan terutama gelombang R. Magnitudo lain yaitu mb (body waves magnitudo) diukur berdasar amplitudo gelombang badan, baik P atau S.
Magnitudo gempa adalah parameter gempa yang berhubungan dengan besarnya kekuatan gempa di sumbernya. Jadi pengukuran magnitudo yang dilakukan di tempat yang berbeda, harus menghasilkan harga yang sama walaupun gempa yang dirasakan di tempat-tempat tersebut tentu berbeda. Richter pada tahun 30-an memperkenalkan konsep magnitudo untuk ukuran kekuatan gempa di sumbernya. Satuan yang dipakai adalah skala Richter (Richter Scale), yang bersifat logaritmik. Pada umumnya magnitudo diukur berdasarkan amplitudo dan periode fase gelombang tertentu. Ada beberapa jenis magnitudo yang pernah diperkenalkan dan dipakai sampai saat ini. ML adalah magnitudo lokal yang diperkenalkan oleh Richter untuk mengukur magnitudo gempa di California menggunakan fase gelombang P. MS diperkenalkan oleh Guttenberg menggunakan fase gelombang permukaan terutama gelombang R. Magnitudo lain yaitu mb (body waves magnitudo) diukur berdasar amplitudo gelombang badan, baik P atau S.
Magnitudo Lokal
Magnitudo lokal ML diperkenalkan oleh Richter untuk mengukur magnitudo gempa-gempa lokal, khususnya di California Selatan. Nilai amplitudo yang digunakan untuk menghitung magnitudo lokal adalah amplitudo maximum gerakan tanah (dalam mikron) yang tercatat oleh seismograph torsi (torsion seismograph) Wood-Anderson, yang mempunyai periode natural = 0,8 sekon, magnifikasi (perbesaran) = 2800, dan faktor redaman = 0,8. Jadi formula untuk menghitung magnitudo lokal tidak dapat diterapkan di luar California dan data amplitudo yang dipakai harus yang tercatat oleh jenis seismograph di atas.
Magnitudo gelombang badan
Magnitudo gempa yang diperoleh berdasar amplitudo gelombang badan (P atau S) disimbulkan dengan mb. Dalam prakteknya (di USA), amplitudo yang dipakai adalah amplitudo gerakan tanah maksimum dalam mikron yang diukur pada 3 gelombang yang pertama dari gelombang P (seismogram periode pendek, komponen vertikal), dan periodenya adalah periode gelombang yang mempunyai amplitudo maksimum tersebut. Sudah tentu rumus yang dipakai untuk menghitung mb ini dapat digunakan disemua tempat (universal). Tapi perlu dicatat bahwa faktor koreksi untuk setiap tempat (stasiun gempa) akan berbeda satu sama lain.
Magnitudo gempa yang diperoleh berdasar amplitudo gelombang badan (P atau S) disimbulkan dengan mb. Dalam prakteknya (di USA), amplitudo yang dipakai adalah amplitudo gerakan tanah maksimum dalam mikron yang diukur pada 3 gelombang yang pertama dari gelombang P (seismogram periode pendek, komponen vertikal), dan periodenya adalah periode gelombang yang mempunyai amplitudo maksimum tersebut. Sudah tentu rumus yang dipakai untuk menghitung mb ini dapat digunakan disemua tempat (universal). Tapi perlu dicatat bahwa faktor koreksi untuk setiap tempat (stasiun gempa) akan berbeda satu sama lain.
Magnitudo gelombang permukaan
Magnitudo yang diukur berdasar amplitudo gelombang permukaan disimbulkan dengan MS. secara praktis (di USA) amplitudo gerakan tanah yang dipakai adalah amplitudo maksimum gelombang permukaan, yaitu gelombang Rayleigh (dalam mikron, seismogram periode panjang, komponen vertikal, periode sekon) dan periodenya diukur pada gelombang dengan amplitudo maksimum tersebut.
Hubungan antar magnitudo
Dalam menentukan magnitudo, tidak ada keseragaman materi yang dipakai kecuali rumus umumnya, yaitu persamaan diatas tadi. Untuk menentukan mb misalnya, orang dapat memakai data amplitudo gelombang badan (P dan S) dari sebarang fase seperti P, S, PP, SS, pP, sS (yang jelas dalam seismogram). Seismogram yang dipakaipun dapat dipilih dari komponen vertikal maupun horisontal (asal konsisten). Demikian juga untuk penentuan MS. Oleh karena itu, kiranya dapat dimengerti bahwa magnitudo yang ditentukan oleh institusi yang berbeda akan bervariasi, walaupun mestinya tidak boleh terlalu besar.
Namun demikian, tampaknya ada hubungan langsung antara mb dan MS, yang secara empiris ditulis sebagai: mb = 0.56MS + 2,9
Dalam menentukan magnitudo, tidak ada keseragaman materi yang dipakai kecuali rumus umumnya, yaitu persamaan diatas tadi. Untuk menentukan mb misalnya, orang dapat memakai data amplitudo gelombang badan (P dan S) dari sebarang fase seperti P, S, PP, SS, pP, sS (yang jelas dalam seismogram). Seismogram yang dipakaipun dapat dipilih dari komponen vertikal maupun horisontal (asal konsisten). Demikian juga untuk penentuan MS. Oleh karena itu, kiranya dapat dimengerti bahwa magnitudo yang ditentukan oleh institusi yang berbeda akan bervariasi, walaupun mestinya tidak boleh terlalu besar.
Namun demikian, tampaknya ada hubungan langsung antara mb dan MS, yang secara empiris ditulis sebagai: mb = 0.56MS + 2,9
Energi gempa
Kekuatan gempa disumbernya dapat juga diukur dari energi total yang dilepaskan oleh gempa tersebut. Energi yang dilepaskan oleh gempa biasanya dihitung dengan mengintegralkan energi gelombang sepanjang kereta gelombang (wave train) yang dipelajari (misal gelombang badan) dan seluruh luasan yang dilewati gelombang (bola untuk gelombang badan, silinder untuk gelombang permukaan), yang berarti mengintegralkan energi keseluruh ruang dan waktu. Berdasar perhitungan energi dan magnitudo yang pernah dilakukan, ternyata antara magnitudo dan energi mempunyai relasi yang sederhana, yaitu: logE = 4,78 + 2,57mb dengan satuan energi dyne cm atau erg. Berdasar persamaan tersebut, kenaikan magnitudo gempa sebesar 1 skala richter akan berkaitan dengan kenaikan amplitudo yang dirasakan disuatu tempat sebesar 10 kali, dan kenaikan energi sebesar 25 sampai 30 kali. Untuk mendapatkan gambaran seberapa besar energi yang dilepaskan pada suatu kejadian gempa, kita dapat menggunakan persamaan di atas untuk menghitung energi gempa yang mempunyai magnitudo mb = 6.8. Perhitungan energi ini akan menghasilkan angka sebesar 1022 erg = 1015 joule = 278 juta kWh. Angka ini mendekati energi listrik yang dihasilkan oleh generator berkekuatan 32 mega watt selama 1 tahun. Jadi untuk gempa dengan magnitudo 7.8, energinya menjadi kurang lebih 30 kali lipat dari itu (30 x 278 juta kWh).
Kekuatan gempa disumbernya dapat juga diukur dari energi total yang dilepaskan oleh gempa tersebut. Energi yang dilepaskan oleh gempa biasanya dihitung dengan mengintegralkan energi gelombang sepanjang kereta gelombang (wave train) yang dipelajari (misal gelombang badan) dan seluruh luasan yang dilewati gelombang (bola untuk gelombang badan, silinder untuk gelombang permukaan), yang berarti mengintegralkan energi keseluruh ruang dan waktu. Berdasar perhitungan energi dan magnitudo yang pernah dilakukan, ternyata antara magnitudo dan energi mempunyai relasi yang sederhana, yaitu: logE = 4,78 + 2,57mb dengan satuan energi dyne cm atau erg. Berdasar persamaan tersebut, kenaikan magnitudo gempa sebesar 1 skala richter akan berkaitan dengan kenaikan amplitudo yang dirasakan disuatu tempat sebesar 10 kali, dan kenaikan energi sebesar 25 sampai 30 kali. Untuk mendapatkan gambaran seberapa besar energi yang dilepaskan pada suatu kejadian gempa, kita dapat menggunakan persamaan di atas untuk menghitung energi gempa yang mempunyai magnitudo mb = 6.8. Perhitungan energi ini akan menghasilkan angka sebesar 1022 erg = 1015 joule = 278 juta kWh. Angka ini mendekati energi listrik yang dihasilkan oleh generator berkekuatan 32 mega watt selama 1 tahun. Jadi untuk gempa dengan magnitudo 7.8, energinya menjadi kurang lebih 30 kali lipat dari itu (30 x 278 juta kWh).
Radiasi elektromagnetik
Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik disebut elektrodinamik, sub-bidang elektromagnetisme.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz.
Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hν, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck 6.626 × 10 −34 J•s dan ν adalah frekuensi gelombang. Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton = hν.
Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik disebut elektrodinamik, sub-bidang elektromagnetisme.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz.
Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hν, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck 6.626 × 10 −34 J•s dan ν adalah frekuensi gelombang. Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton = hν.
Spektrum elektromagnetik
Spektrum elektromagnetik menggambarkan berbagai macam radiasi elektromagnetik; spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan (lihat juga tabel dan awalan SI):
Spektrum elektromagnetik menggambarkan berbagai macam radiasi elektromagnetik; spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan (lihat juga tabel dan awalan SI):
- Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz
- Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1μeV/GHz
- Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 μeVm
Spektrum elektromagnetik dibagi dalam beberapa daerah. Cahaya suatu daerah akan diabsorpsi oleh atom atau molekul, dan panjang gelombang cahaya yang diabsorpsi dapat menunjukkan struktur senyawa yang diteliti.
Spektrum elektromagnetik meliputi suatu daerah panjang gelombang yang luas dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan panjang gelombang sangat panjang. Sinar tampak dari 400 sampai 800 nm dan sinar UV yang berbatasan sekitar 250 sampai 400 nm akan diabsorpsi oleh elektron terluar molekul dan atom. Spektroskopi absorpsi dalam bidang ini disebut spektroskopi elektron. Pada penentuan fotometri nyala logam alkali dan alkali tanah, emisi cahaya juga diukur dalam daerah sinar tampak dan sinar UV.
Spektrum elektromagnetik meliputi suatu daerah panjang gelombang yang luas dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan panjang gelombang sangat panjang. Sinar tampak dari 400 sampai 800 nm dan sinar UV yang berbatasan sekitar 250 sampai 400 nm akan diabsorpsi oleh elektron terluar molekul dan atom. Spektroskopi absorpsi dalam bidang ini disebut spektroskopi elektron. Pada penentuan fotometri nyala logam alkali dan alkali tanah, emisi cahaya juga diukur dalam daerah sinar tampak dan sinar UV.
1 komentar:
kak geofisika ada hubugannya nggak dengan pertambangan ?
Posting Komentar