Download - Seismograf - paper tugas kuliah
-
1
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
ALAT UKUR SEISMOGRAF
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.
Seismograf adalah sebuah alat untuk mengukur dan mencatat gerakan
tanah secara terus menerus.Gerakan/getaran tanah yang tercatat pada seismograph
baik yang terasa maupun yang tidak terasa dalam istilah seismologi/geofisika
disebut gempa bumi.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.
Prototip dari alat ini diperkenalkan pertama kali pada tahun 132 SM oleh
matematikawan dari Dinasti Han yang bernama Zhang Heng.Dengan alat ini
orang pada masa tersebut bisa menentukan dari arah mana gempa bumi terjadi.
Zhang Heng - Penemu Seismograf
Pada zaman Dinasti Han Timur Tiongkok, sering terjadi gempa bumi di
ibukota Luoyang dan daerah sekitarnya. Menurut catatan buku sejarah, selama 50
tahun dari tahun 89 hingga 140, pernah terjadi 30 kali gempa bumi di daerah
tersebut. Maka rakyat setempat sangat takut.Kemudian seorang ilmuwan bernama
Zhang Heng melakukan penelitian bidang gempa bumi tersebut. Akhirnya pada
tahun 132, Zhang Heng berhasil membuat alat pertama yang dapat meramalkan
gempa bumi di Tiongkok bahkan di seluruh dunia, dan dinamakan Seismograf.
Seismograf itu dibuat dari perunggu berbentuk seperti guci yang di
tengahnya terdapat batangan tembaga dan di luarnya terdapat 8 ekor naga yang di
-
2
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
kepalanya tersambung pada 8 batang tembaga tipis yang menghadap ke arah-arah
timur, selatan, barat, utara, timur laut, tenggara, barat laut dan barat daya.
Seismograf
Di dalam mulut setiap naga terdapat bola tembaga yang kecil, di bawah
kepala setiap naga mendekam seekor katak tembaga, mereka semua membuka
mulut besar-besar, yang sewaktu-waktu dapat menyambut bola tembaga kecil
yang dilontarkan dari mulut naga.
Seandainya terjadi gempa bumi, maka batang tembaga Seismograf itu
akan condong ke arah asal gempa bumi tersebut, kemudian menggerakkan kepala
naga dan naga yang berada di arah itu akan membuka lebar mulutnya, maka bola
tembaga kecil itu akan keluar dari mulut naga tersebut dan jatuh ke dalam mulut
katak yang justru mendekam di bawahnya. Dengan demikian, akan diketahui di
mana terjadinya gempa bumi.
Beberapa abad kemudian pada tahun 1855, Luigi Palmieri dari Italia
merancang sebuah Seismometer merkuri.Seismometer buatan Palmieri ini
memiliki tabung berbentuk U diisi dengan merkuri dan disusun di sepanjang titik-
titik kompas.
Seismometer Merkuri
-
3
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Kemudian pada tahun 1880, John Milne seorang ahli seismologi dan
geologi berkebangsaan Inggris menemukan seismograf modern pertama.Alat ini
merupakan sebuah seismograf pendulum horizontal sederhana, sebuah mesin yang
mencatat getaran yang terjadi dengan gerakan tiba-tiba di sepanjang garis patahan
bumi.Dia juga yang pertama kali mempromosikan pembangunan stasiun
seismologi.
Seismomgraf Pendulum Horizontal dan Vertikal
Setelah Perang Dunia II, seismograf pendulum horizontal itu
dikembangkan lagi menjadi Press-Ewing seismograf. Alat ini dikembangkan di
Amerika Serikat dan digunakan untuk merekam periode panjang
gelombang.Seismograf ini kemudian digunakan secara meluas di seluruh dunia
hingga saat ini.
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.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 galvanometer.
-
4
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Seismometer yang menggunakan pendulum digunakan untuk mengukur
gempa yang arah geraknya horizontal.Perangkat ini terdiri dari sebuah horizontal
pendulum seperti terlihat pada gambar. Ketika terjadi getaran yang arah geraknya
horizontal, maka bola pendulum akan bergerak kesamping dan dibagian
bawahnya ada alat seperti pena untuk menggambarkan grafik getaran yang terjadi
pada sebuah kertas. Akan tetapi penggunaan pendulum yang sederhana ini belum
dapat untuk merekam dengan bagus getaran dengan frekwensi rendah. Untuk
mengatasinya, digunakan inverted pendulum yang terdapat pegas pada kedua sisi
bola pendulum. Sehingga ketika bergetar, maka salah satu pegas akan meredam
getaran dan pegas yang lain memberikan itambahan gaya kepada pendulum yang
berakibat pendulum dapat berosilasi dengan frekwensi yang kecil sehingga
getaran berfrekwensi rendah tersebut akan dapat direkam pada kertas.
Pada perangkat pendeteksi getaran modern menggunakan sensor
elektronik, amplifier, dan perangkat untuk merekam data yang
didapat.Berdasarkan gambar dibawah ini, seismometer modern terdiri dari sebuah
pegas, sebuah bebanyang pada bagian luarnya dililit kumparan, rangkaian
amplifier dan perangkat untuk melihat grafik yang dihasilkan (seperti osiloskop).
Prinsip kerjanya ketika getaran terjadi makan beban akan bergerak, akibat gerakan
tersebut akan terjadi perubahanfluks magnet yang dihasilakan arus melalui
kumparan untuk menuju ke amplifier. Oleh amplifier sinyal yang dihasilkan akan
diperkurat dan akan direkam pada sebuah alat seperti osiloskop.
Sedangkan seismogram atau rekaman gerakan tanah, atau grafik aktifitas
gempabumi sebagai waktu yang dihasilkan oleh seismometer.Rekaman ini dapat
dipergunakan salah satunya untuk menentukan magnitudo gempa tersebut. Selain
itu dari beberapa seismogram yang direkam ditempat lain, dapat menentukan
pusat gempa atau posisi dimana gempa tersebut terjadi.
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 magnetic.
Berikut sejarah singkat penemuan dan perkembangan dari Seismograf
selama ini :
1. Seismometer pertama kali ditemukan oleh Zhan Heng di Cina tahun 132 M (Dinasti Han), alat ini disebut Hoefung Didong Yi.
a. Meskipun China tidak mengatakan dgn pasti bagaimana sebuah gempa diukur dgn skala richter (skala richter belum ditemukan sampai 1935)
-
5
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
,mereka tercatat berhasil menciptakan detector gempa pertama didunia,
yaitu sesmograf. Penemu seimograf adalah Zhang Heng seorang
astronom, matematik, engineer dan pelukis pada masa pemerintahan
Dinasti Han awal abad kedua.
b. Kreasi seismograf Zhang Heng adalah berbentuk sebuah bejana perunggu yg berat dgn dihiasi 9 ekor naga yg menghadap kebawah dan 9 ekor
katak yg menghadap keatas
c. Didalam bejana tergantung pendulum dlm keadaan diam sampai ada getaran yg menggerakkannya. Kesimpulannya, ayunan pendulum
mengatur tuas gerakan internal seismograf. Hal ini akan memicu
pelepasan bola di mulut naga yang menghadap ke arah episentrum gempa
bumi. Bola kemudian akan langsung jatuh ke dalam mulut katak di
bawah. Sistim kerja seismograf ini sangat sederhana, tetapi negara2 barat
baru dapat mengembangkannya setelah 1500 tahun seismograf Zhang
Heng tercipta.
2. Tahun 1856 Palmieri dari Vesuvius, Italy mengumpulkan seismoskop untuk mengukur perbedaan parameter ( waktu, durasi, amplitudo dari arah vertical
dan horizontal, besarnya yang diukur dalam derajat, dll). Kemudian digunakan di Jepang dan California.
3. Tahun 1895, Vicentini Parcher menggunakan pendulum bermassa 100 kg, magnifikasi 80 yang digantung pada ketinggian 1,5 m. Bila ada getaran,
maka jarum akan bergerak dan hasil rekamannya dicatat pada pias ( dari
kertas rokok) . Seismometer ini hanya dapat merekam gempa dalam
komponen vertikal.
4. Tahun 1880-1895, John Milne, James Alfred Ewing dan Thomas Gray yang bekerjasama di Imperial College of Engineering-Jepang membuat
seismometer dengan menggunakan pendulum horisontal. Setelah tahun
1880, sebagian besar seismometer dibuat berdasarkan rancangan mereka.
5. 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.
6. Zollner menjelaskan tentang teori gerakan ayunan pendulum horisontal awal tahun 1869, namun lebih berkembang untuk ilmu grafimetri daripada
seismometri. Bentuk dasar pendulum horisontal pada seismometer seperti
gerakan daun pintu. Sebuah beban berat dipasang di ujung pendulum
segitiga (10 cm sampai beberapa meter) yang digantungkan pada bidang
vertikal. Sesuai dengan gerakan tanah, beban akan diam atau berayun pada
engselnya. Sebelum dipasang, pendulum harus disesuaikan untuk berayun
per tiga detik atau per 30 detik. Untuk seismometer kecil yang digunakan
amatir umumnya berayun per 10 detik. Ada juga seismometer kecil dengan
beban pendulum ringan yang dimasukkan pada ruang hampa untuk
mengurangi gangguan angin.
-
6
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
7. Tahun 1904 Wiechert mengubah versi tahun 1900, alat ini terdiri dari beban yang bermassa 1000 kg dan beberapa penyangga. Alat ini mempunyai
magnifikasi 200 dan periode 12 sekon.
8. Tahun 1909, Bosch Omori menciptakan pendulum horizontal yang berukuran besar untuk mengamati jarak gempa. Alat ini berupa perndlum
yang bermassa 25 kg dan mempunyai periode 15-20 sekon.
9. 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.
10. Tahun 1969 1971 HGLP ( High gain Long Period) instrumentasi digital dikeluarkan oleh Universitas Columbia ke Alaska Australia, Israel, Spanyol,
dan Thailand.
11. Tahun 1990 Q680 family ( Quanterra low power, 6-channel 24-bit dengan sampling 80 Hz)
Broadband seismometer
Broadband seismometer dapat mendeteksi gerakan melalui berbagai (atau
band) frekuensi dan biasanya lebih dari berbagai macam amplitudo (rentang
dinamis) menanggapi. Broadband sensor untuk frekuensi paling dari 0,01 Hz ke
50 Hz. Untuk seismologi regional, rentang frekuensi bunga ,05-20 Hz karena itu;
sensor broadband yang paling berguna untuk merekam peristiwa gempa bumi
regional dan teleseismic.
Seismograf ada yang horizontal dan vertikal. Masing-masing mempunyai
tugas masing-masing. Seismograf horizontal bertugas untuk mengukur atau
mencatat getaran bumi pada arah horizontal.Sedangkan seismograf vertikal untuk
mencatat getaran bumi pada vertikal.
Seismograf modern menggunakan elektromagnetik seismographer untuk
memindahkan volatilitas sistem kawat tarik ke suatu daerah magnetik.
Dengan begitu, dapat diketahui kekuatan dan arah gempa lewat gambaran
gerakan bumi yang dicatat dalam bentuk rekaman atau disebut juga
seismogram.Saat ini, seismograf banyak digunakan oleh seismologist dalam
mempelajari gempa bumi.Alat ini juga digunakan oleh BMKG (Badan Metreologi
Klimatologi dan Geofisika).
Seismograf terdiri dari 2 jenis yaitu manual dan digital.Fungsi dan
kegunaan setiap jenis, mempunyai sedikit perbedaan.Di bawah inilah penjelasan
masing-masing seismograf.
-
7
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
a. Manual (mekanikal) Jenis gerakan mekanikal dapat mendeteksi baik gerakan vertikal
maupun gerakan horizontal tergantung dari pendular yang digunakan
apakah vertikal atau horizontal.
b. Digital (elektromagnetik) Seismograf modern menggunakan elektromagnetik seismographer
untuk memindahkan volatilitas sistem kawat tarik ke suatu daerah
magnetis. Peristiwa-peristiwa yang menimbulkan getaran kemudian
dideteksi melalui spejlgavanometer.
Selain itu, seismograf digital modern menambahkan komponen
keempat yaitu layar, "user-friendly", dan cepat transfer data.
Menurut, Keluarga Macintosh dari komputer menyediakan antarmuka
pengguna yang konsisten dan maju dengan multi-tasking "sistem" yang
memungkinkan seismograf digital untuk tetap bekerja di "latar belakang" sebagai
tugas lainnya yang dilakukan. .Perangkat lunak yang diperlukan untuk
menjalankan stasiun seismographic adalah SeismoGraf, dan program pendamping
adalah SeismoView, yang memungkinkan siapapun dengan Macintosh untuk
menampilkan dan menganalisa seismogram digital.
Broadband Seismometer Model Ep-300
EP300 ini merupakan generasi baru dari kebisingan rendah yang sangat
broadband seismometer sama-sama cocok untuk stasioner, lapangan dan OBS
(versi daya dikurangi) aplikasi.
Sensor canggih Force-balancing memberikan umpan balik untuk rentang
dinamis diperpanjang, stabilitas bagus dan linieritas di seluruh
passband.instrumen ini digunakan tiga transduser elektrokimia berpemilik dengan
tanggapan identik mount orthogonally sepanjang N, E, dan sumbu-Z. Transduser
ini memiliki banyak keuntungan lebih dari sensor elektromekanik
tradisional.Secara khusus, mereka memiliki gerak-lebih besar ke tegangan rasio
konversi tanah banyak yang menghasilkan suara kurva berbentuk unik yang pada
dasarnya datar dari beberapa Hertz periode terpanjang.
Seperti seismometer kami yang lain, EP300 tersebut sangat kasar yang
membuatnya ideal untuk penggunaan lapangan.Seismometer ini tidak
memerlukan kunci massa, massa berpusat, atau peralatan instalasi khusus atau
prosedur. Memiliki konsumsi daya rendah, beroperasi pada rentang temperatur
yang luas; adalah tahan air sampai kedalaman satu meter, dan tetap operasional
dalam berbagai instalasi miring. Menyediakan biaya kepemilikan yang rendah,
tidak memerlukan pemeliharaan selama umur instrumen tersebut.Pilihan termasuk
5-inch diameter () paket lubang bor, dengan inclinometers internal. Tiga dan
jaminan diperpanjang lima tahun yang tersedia.
-
8
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
A. Seismograf sebagai pendeteksi Gelombang Seismik
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.
Gelombang seismik adalah gelombang mekanis yang muncul
akibat adanya gempa bumi.Sedangkan gelombang secara umum adalah
fenomena perambatan gangguan (usikan) dalam medium sekitarnya.
Gangguan ini mula-mula terjadi secara lokal yang menyebabkan terjadinya
osilasi (pergeseran) kedudukan partikel-partikel medium, osilasi tekanan
maupun osilasi rapat massa. Karena gangguan merambat dari suatu tempat
ke tempat lain, berarti ada transportasi energi.
Gelombang seismik disebut juga gelombang elastik karena osilasi
partikel-partikel medium terjadi akibat interaksi antara gaya gangguan
(gradien stress) malawan gaya-gaya elastik. Dari interaksi ini muncul
gelombang longitudinal, gelombang transversal dan kombinasi diantara
keduanya.Apabila medium hanya memunculkan gelombang longitudinal
saja (misalnya di dalam fluida) maka dalam kondisi ini gelombang seismik
sering dianggap sabagai gelombang akustik.
Dalam eksplorasi minyak dan gas bumi, seismik refleksi lebih
lazim digunakan daripada seismik refraksi.Hal tersebut disebabkan karena
siesmik refleksi mempunyai kelebihan dapat memberikan informasi yang
lebih lengkap dan baik mengenai keadaan struktur bawah permukaan.
Penyelidikan seismik dilakukan dengan cara membuat getaran dari
suatu sumber getar. Getaran tersebut akan merambat ke segala arah di
bawah permukaan sebagai gelombang getar. Gelombang yang datang
mengenai lapisan-lapisan batuan akan mengalami pemantulan, pembiasan,
dan penyerapan. Respon batuan terhadap gelombang yang datang akan
berbeda-beda tergantung sifat fisik batuan yang meliputi densitas,
porositas, umur batuan, kepadatan, dan kedalama batuan. Galombang yang
dipantulkan akan ditangkap oleh geophone di permukaan dan diteruskan
ke instrument untuk direkam. Hasil rekaman akan mendapatkan
penampang seismik.
Sumber gelombang seismik pada mulanya berasl dari gempa bumi
alam yang dapat berupa gempa vulkanik maupun gempa tektonik, akan
tetapi dalam seismik eksplorasi sumber gelombang yang digunakan adalah
gelombang seismik buatan. Ada beberapa macam sumber gelombang
seismik buatan seperti dinamit, benda jatuh, air gun, water gun, vaporchoc,
sparker, maupun vibroseis.Sumber gelombang seismik buatan tersebut
pada hakekatnya membangkitkan gangguan sesaat dan lokal yang disebut
sebagai gradien tegangan (stress).
-
9
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Gradien tegangan mengakibatkan terganggunya keseimbangan
gaya-gaya di dalam medium sehingga terjadi pergeseran titik materi yang
menyebabkan deformasi yang menjalar dari suatu titik ke titik lain.
Deformasi ini dapat berupa pemampatan dan perenggangan partikel-
partikel medium yang menyebabkan osilasi densitas/tekanan maupum
pemutaran (rotasi) partikel-partikel medium. Apabila medium bersifat
elastis sempurna maka setelah mengalami deformasi sesaat tadi medium
kembali ke keadaan semula
1. Gempa Bumi Gempa merupakan getaran keras dan terjadi secara tiba-
tiba.Gempa ini merupakan peristiwa alam yang sangat
menghancurkan.Pergeseran daratan di Bumi selalu diikuti dengan
gempa.Secara umum, penyebab gempa bumi dapat dikelompokkan
menjadi tiga jenis yaitu tektonik, vulkanik, dan runtuhan.
a. Gempa Tektonik Gempa bumi yang sering terjadi di Indonesia disebabkanm oleh
gejala tektonik, yaitu gerakan lempeng tektonik pada mlapisan kulit
Bumi. Lempeng tektonik merupakan bagian dari litosfer yang padat
dan terapung di atas lapisan selubung bergerak satu sama lain.
Gempa ini terjadi karena pelepasan tenaga yang dihasilkan oleh
pergeseran lempeng tektonik.Jika dua lempeng bertemu pada satu
sesar (patahan), kadang dapat bergerak saling menjauhi, mendekati,
atau saling bergeser.Selanjutnya, terjadi pengumpulan energi yang
berlangsung terus sampai pada suatu saat batuan pada lempeng
tektonik tidak lagi kuat menahan gerakan tersebut.Akibatnya, terjadi
pelepasan secara tiba-tiba hingga dapat menggetarkan kulit Bumi
dengan kekuatan besar yang kita kenal sebagai gempa bumi tektonik.
b. Gempa Vulkanik Gempa yang mengguncang Bumi juga dapat ditimbulkan oleh
gejala vulkanik atau gunung api. Letusan gunung api yang terjadi
disebabkan oleh aliran magma dari dalam Bumi menerobos ke atas
lapisan kerak Bumi. Letusan gunung berapi yang keras
menyebabkan getaran kulit Bumi, terutama di daerah sekeliling
gunung berapi.Pengaruh gempa vulkanik tidak sampai radius jarak
yang jauh.Intensitas gempa biasanya lemah sampai sedang.Akibat
yang ditimbulkan oleh gempa vulkanik juga tidak sebesar gempa
tektonik.
c. Gempa Runtuhan Selain gempa tektonik dan vulkanik, gempa bumi dapat
terjadi karena runtuhan lapisan.Kegiatan penambangan bawah tanah
menyisakan rongga-rongga di bawah tanah berupa guagua. Apabila
runtuh, permukaan Bumi akan bergetar. Gempa jenis ini bersifat
lokal dan kekuatannya paling lemah.
-
10
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Gempa yang mengguncang permukaan Bumi getarannya dapat
dirasakan dalam radius jarak yang jauh.Ini semua karena gempa
menciptakan sebuah gelombang yang disebut gelombang seismik
(gelombang gempa).Gelombang seismik ini merambat ke segala arah dari
sumber atau titik asal gempa di bawah tanah.Gelombang seismik ada yang
merambat melalui bagian dalam Bumi dan ada yang merambat sepanjang
permukaannya.
Ada tiga jenis gelombang seismik.Gelombang pertama yang
mencapai seismograf adalah gelombang primer (P). Gelombang ini
mempunyai sifat sama seperti gelombang bunyi yang merambat melalui
udara. Gelombang primer (P) merupakan bentuk gelombang tekanan yang
merambat melalui batuan dengan memampatkan dan memuaikan
batuannya sendiri.Gelombang kedua adalah gelombang sekunder (S) yang
merambat menembus batuan dengan gerakan naik turun.Jika gelombang P
Gelombang seismik Gempa Bumi
Gelombang Primer
-
11
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
dan S mencapai permukaan, sebagian berubah menjadi gelombang seismik
jenis ketiga yang disebut gelombang permukaan.
Gelombang P merambat paling cepat serta mudah merambat pada
zat padat dan cair.Gelombang S hanya merambat pada zat padat dengan
kecepatan di bawah gelombang P. Perambatan gelombang makin cepat
apabila batuan makin rapat dan keras.Gelombang permukaan mempunyai
kecepatan paling lambat, tetapi mempunyai tenaga paling
merusak.Gelombang ini dapat mengelilingi Bumi beberapa kali sebelum
mereda.Gelombang seismik memancar dalam tiga dimensi dari sumber
gempa.Gelombang yang mencapai episentrum, yaitu pusat gempa di
permukaan Bumi yang berada tepat di atas sumber gempa di dalam Bumi
kemudian menyebar dalam lingkaran konsentris.
Lapisan kerak Bumi terdiri atas beberapa lempeng.
Lempenglempeng yang membentuk lapisan luar Bumi tidak bersifat diam,
tetapi bergerak perlahan dengan kecepatan 10 cm per tahun. Gerakan
lempeng-lempeng tektonik ini ada yang saling bertabrakan, menjauh, dan
bergesekan.Di sepanjang perbatasan dua lempeng merupakan lokasi atau
sumber gempa bumi. Selain gempa bumi, di sepanjang perbatasan itu juga
merupakan jalur gunung api. Jadi, sumber gempa bumi identik dengan
jalur gunung api.
Gelombang Primer
-
12
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Selain getaran yang kita rasakan, gempa bumi juga menimbulkan
bencana alam seperti retakan di permukaan bumi hingga menimbulkan
longsor, banjir besar, penurunan, dan pengangkatan lapisan tanah.Akibat
gempa bumi yang paling hebat adalah tsunami.Tsunami terjadi apabila
pusat gempa berada di laut, gempa berkekuatan besar, dan terjadi dislokasi
lempeng bumi di bawah laut.Contohnya tsunami yang melanda Aceh pada
tahun 2004.
Penyebaran lokasi Gempa Bumi dan
Gunung Api dunia
Proses Terjadinya Tsunami
-
13
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Keterangan:
1) Ketika terjadi pergeseran lempeng tektonik di dasar laut, air laut bergerak secara mendadak. Perubahan air laut yang mendadak
menimbulkan gerak gelombang dahsyat yang disebut tsunami.
2) Tsunami yang terbentuk mempunyai panjang gelombang yang sangat panjang. Gelombangnya relatif datar sehingga kapal tidak
merasakan di bawahnya terjadi gelombang tsunami.
3) Ketika tsunami mendekati daratan, dasar laut yang semakin dangkal bertindak menahan gerak gelombang bagian bawah.
4) Setelah sampai di pantai, gerak gelombang bagian bawah melambat yang mengakibatkan puncak gelombang tertahan dan makin lama
makin tinggi. Akhirnya, gelombang yang puncaknya tinggi ini
menerjang daratan. Semakin cepat gelombang bagian bawah
melambat semakin dahsyat kekuatan tsunami yang ditimbulkan.
2. Jenis jenis gelombang seismik
a. Menurut tempat menjalarnya
Berdasarkan tempat menjalarnya, gelombang seismik dapat
dibedakan menjadi dua bagian, yaitu gelombang tubuh (body wave) yang
menjalar masuk menembus medium dan gelombang permukaan (surface
wave) dimana amplitudonya melemah bila semakin masuk ke dalam
medium. Beberapa tipe gelombang permukaan yaitu:
1) Gelombang Rayleigh Gelombang Rayleigh adalah gelombang yang merambat pada
batas permukaan saja dan hanya dapat merambat pada media padat
serta arah getarannya berlawanan arah dengan arah perambatannya.
2) Gelombang Love Gelombang love adalah gelombang yang hanya merambat
pada batas lapisan saja an bergerak pada bidang yang horisontal saja.
3) Gelombang Tabung Gelombang tabung merupakan gerak/aliran fluida di
sepanjang sumur pengeboran.Gerakan fluida ini diakibatkan oleh
getaran dinding sumur yang merambat dalam arah axial. Gelombang
tabung mempunyai tiga proses yaitu pertama adalah kontraksi
dinding sumur, kedua adalah merenggangnya dinding sumur, dan
ketiga adalah aliran fluida di dalam lubang sumur.
b. Menurut cara bergetarnya Menurut cara bergetarnya gelombang seismik dibagi menjadi dua
macam yaitu:
1) Gelombang Primer (longitudinal/compussional wave)
-
14
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Gelombang primer dalah gelombang yang arah getarannya searah
dengan arah bergetarnya gelombang tersebut. Gelombang ini
mempunyai kecepatan rambat paling besar diantara gelombang
seismik yang lain.
2) Gelombang Sekunder (transversal/shear wave) Gelombang sekunder adalah gelombang yang raah getarannya
tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang.Gelombang ini
hanya dapat merambata pada material padat saja dan mempunyai
kecepatan gelombang yan lebih kecil dibandingkan gelombang
primer.
c. Menurut bentuk muka gelombang Muka gelombang adalah suatu bidang permukaan yang pada suatu
saat tertentu membedakan medium yang telah terusik dengan medium
yang belum terusik.Muka gelombang merupakan potret dari penjalaran
usikan. Berdasarkan bentuk muka gelombang (wave front) , gelombang
seismik dapat dibedakan atas empat macam yaitu:
1) Gelombang Bidang Gelombang bidang/datar ditimbulkan oleh sumber
terkomilasi.Gelombang bidang menjalar sepanjang satu arah tertentu
dengan muka gelombang yan berupa bidang datar tegak lurus pada
arah perambatan.
2) Gelombang Silinder Gelombang silinder ditimbulkan oleh sumber usikan yang seragam
dan terletak di sepanjang suatu garis lurus. Gelombang silinder
menjalar ke semua arah tegak lurus pada garis sumbu dengan
kecepatan yang sama.
3) Gelombang Bola Gelombang bola/sferis ditimbulkan oleh sumber berupa titik (point
source) yang menjalar ke segala arah menuju ke pusat bola atau
menjauhi pusat bola dengan kecepatan yang sama.
4) Gelombang Kerucut
Gelombang kerucut ditimbulkan oleh adanya sumber yang
bergerak.Dalam hal ini sumber bergerak lebih cepat dari pada sepat
rambat gelombang itu sendiri dan muka gelombangnya berupa
kerucut-kerucut bersumbu.
3. Teknik Pengukuran Gempa Gempa bumi ialah getaran permukaan bumi yng disebabkan oleh
kekuatan-kekuatan dari dalam. Dilihat dari intensitasnya, ada dua macam
gempa :
a. macroseisme, yaitu gempa yang intensitasnya besar dan dapat diketahui dengan menggunakan alat
b. macroseisme, yaitu gempayang intensitasnya kecil sekali dan hanya dapat diketahui dengan menggunakanalat perekam.
-
15
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Hal ikhwal mengenai gempa bumi ini perlu diselidiki agar akibat yang
ditimbulkannya dapat diramalkan dan upaya penanggulangannya dapat
dilakukan.Ilmu yang mempelajari.Ilmu yang mempelajari gempa bumi,
gelombang-gelombang seismic serta perambatannya disebut
seismologi.Dalam kajian seismologi ini diperlukan berbagai alat.Salah
satu alat yang terpenting ialah seismograf atau alat untuk mencatat gempa.
Ada dua macam seismograf :
a. Seismograf horizontal, yaitu seismograf yang mencatat getaran bumi pada arah horizontal.
b. Seismograf vertical, yaitu seismograf yang mencatat getaran bumi pada arah vertical
Besaran (magnitude)gempa yang didasarkan pada amplitude
gelombangtektonik dicatat oleh seismograf dengan menggunakan skala
richter. Selain itu ada massa yang bebas dari getaran gempa yang disebut
massa stasioner. Cara kerjanya : apabila pada massa stasioner tadi
dipasang pena tajam dan ujung pena itu disinggungkan pada benda lain
yang dipancangkan di tanah, maka pada saat bumi bergetar, akan terjdi
goresan antara massa stasioner dan benda tersebut. Goresan tersebut
merupakan wujud dari gambaran getaran bumi.Dari goresan-goresan itu
para ahli dapat membaca tekanan dan frekuensi suatu gempa.Berkat
kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, dewasa ini telah ditemukan
beberapa cara untuk mengetahuipusat gempa. Beberapa cara itu adalah:
a. Dengan menggunakan hasil pencatatan seismograf. Yaitu satu seismograf vertical, satu horizontal yang berarah utara-selatan, dan
satu lagi seismograf yang berarah timur-barat. Dengan tiga
seismograf ini akan ditemukan letak episentrum.
b. Dengan menggunakan tiga tempat yang terletak dalam satu homoseista. Ketiga tempat yang terletak dalam satu homosesita itu
dihubungkan, kemudian ditarik garis sumbu pada garis yang
menghubungkan tempat-tempat pencatatan.
c. Dengan menggunakan tiga tempat yang mencatat jarak episentrum. Cara ini dicari dengan rumus Laska, yaitu:
= [(S-P)-1] X 1 megameter
= jarak episentrum
S-P = selisih waktu pencatatan gelombang primer dengan gelombang
sekunder, dalam satuan menit.
Misalnya :
Kota X mencatat jarak episentrum 5000 km
Kota Y mencatat jarak episentrum 7000 km
Kota Z mencatat jarak episentrum 4000 km
Dengan data tiga episentrum di tiga kota, kemudian kita ambil peta
yang sesuai skalanya.
-
16
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Letak apisentrum akan didapat dari perpotongan Ketiga lingkaran.
Dengan diketahuinya pusat-pusatGempa akan bermanfaat dalam
pembangunan di daerah yang rawan gempa. Di Jepang misalnya di daerah
yang sering terjadi gempa, rumah-rumah dan gedung-gedung telah
dibangun dengankonstruksi yang lebih tahan trehadap gempa dan
masyarakatnya telah dilatih cara-cara menyelamatkan diri dari bahaya
gemp.Dengan demikian, bahaya yang lebih besar sapat diatasi.Memang
tidak mungkin mencegah terjadinya gempa, tetapi dengan kemajuan ilmu
dan teknologi setidak-tidaknya dapat mengurangi bahaya yang
ditimbulkan.
B. Tipe Pembacaan Seismograf Gempa bumi adalah getaran atau guncangan yang terjadi di
permukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba yang
menciptakan gelombang seismik.Gempa Bumi biasa disebabkan oleh
pergerakan kerak Bumi (lempeng Bumi).Frekuensi suatu wilayah,
mengacu pada jenis dan ukuran gempa Bumi yang di alami selama periode
waktu.Gempa Bumi diukur dengan menggunakan alat
Seismometer.Moment magnitudo adalah skala yang paling umum di mana
gempa Bumi terjadi untuk seluruh dunia.Skala Rickter adalah skala yang
di laporkan oleh observatorium seismologi nasional yang di ukur pada
skala besarnya lokal 5 magnitude.kedua skala yang sama selama rentang
angka mereka valid. gempa 3 magnitude atau lebih sebagian besar hampir
tidak terlihat dan besar nya 7 lebih berpotensi menyebabkan kerusakan
serius di daerah yang luas, tergantung pada kedalaman gempa. Gempa
Bumi terbesar bersejarah besarnya telah lebih dari 9, meskipun tidak ada
batasan besarnya. Gempa Bumi besar terakhir besarnya 9,0 atau lebih
besar adalah 9,0 magnitudo gempa di Jepang pada tahun 2011 (per Maret
2011), dan itu adalah gempa Jepang terbesar sejak pencatatan dimulai.
Intensitas getaran diukur pada modifikasi Skala Mercalli.
Para ilmuwan mengukur kekuatan gempa dengan dua cara.
Pertama, menggunaka alat pengukur yang disebut Skala Richter.Mereka
mengukur jumlah energy gempa yang dilepaskan dengan member sekala 0
sampai dengan 9.Gempa berkekuatan Skala Richter berarti 100 juta kali
kuatnya dari gempa berskala 1.Skala Mercalli mengukur jumlah kerusakan
gempa dan memberi skor dari 1 sampai dengan 12.Skor 1 berarti gempa
tidak berbahaya, tetapi skor 12 berarti gempa merusak seluruh bangunan.
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
-
17
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Mercalli digunakan untuk menunjukkan intensitas gempa, atau pengaruh
gempa terhadap tanah, gedung, dan manusia.
1. 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, 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 runtuh, dan permukaan air di daratan
terbentuk gelombang air.
6,0 - 6,9 Batu runtuh bersama-sama, runtuhnya bangunan bertingkat
tinggi, rubuhnya bangunan lemah, retakkan di dalam tanah.
7,0 - 7,9
Tanah longsor, jembatan roboh, bendungan rusak dan hancur.
Beberapa bangunan tetap, keretakan besar di tanah, rel kereta
api rusak. Terjadi kerusakan total di daerah gempa.
-
18
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
8,0 - 9,0 Dapat menyebabkan kerusakan serius di beberapa daerah
dalam radius seratus kilometer dari wilayah gempa.
Skala Richter pertama kali dikembangkan oleh ahli seismografi
asal Institut Teknologi California bernama Charles Richter yang dibantu
koleganya Beno Guttenberg di tahun 1935. Skala Richter ini didasarkan
pada pengukuran-pengukuran yang dilakukan oleh alat yang bernama
seismograf yang paling idealnya (menurut salah seorang ahli geologi
Jepang yang saya lihat di sebuah acara di stasiun TV NHK World lewat
jaringan TV kabel) diletakkan sekitar 100 km atau 62 mil dari pusat gempa
(epicentre). Skala Richter ini merupakan skala logaritmik, bukan skala
aritmatik. Jadi misalnya ada dua buah gempa, yang satu berkekuatan 2
skala Richter, yang satu lagi berkekuatan 4 skala Richter, bagi mereka
yang belum tahu mungkin akan mengira bahwa gempa yang berkekuatan 4
skala Richter ini berkekuatan 2 kali dari gempa yang berkekuatan 2 pada
skala Richter. Perkiraan itu salah, pada kenyataannya gempa yang
berkekuatan 4 pada skala Richter tersebut berkekuatan 100 kali dari gempa
yang berkekuatan 2 pada skala Richter.Lha, dari mana angka 100
itu?Mudah saja, untuk mengerti skala logaritma tidak memerlukan
keahlian matematika khusus, cukup hanya bekal ilmu matematika
setingkat SMP saja. Sayapun bukan ahli matematika dan dapat mengerti
dengan cukup baik skala Richter ini, anda tentu juga akan mudah untuk
mengerti skala Richter ini.
Misalkan: gempa X berkekuatan 4 skala Richter, dan gempa Y
berkekuatan 2 pada skala Richter, maka:
log X = 4, maka X = = 10.000.
log Y = 2, maka Y = = 100
maka kekuatan gempa X adalah atau = 100 kali kekuatan
gempa Y.
Nah, sekarang coba kita bandingkan kekuatan gempa di perairan
Sumatra 2004 yang mengakibatkan tsunami besar di berbagai negara Asia
yang berkekuatan 9,2 skala Richter (menurut yang tercatat di salah satu
stasiun gempa di AS) dengan gempa bumi San Francisco di Amerika
Serikat tahun 1989 yang berkekuatan 7,1 pada skala Richter. Misalkan
gempa di Sumatra kita singkat jadi Sm, dan gempa di San Francisco kita
singkat jadi Sf.
Log Sm = 9,2, maka Sm = =
-
19
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Log Sf = 7,1 maka Sf = =
Jadi kekuatan gempa Sm adalah = 125,4kali kekuatan
gempa Sf.
2. 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 Tidak terasa
II Terasa oleh orang yang berada di bangunan tinggi
III Getaran dirasakan seperti ada kereta yang berat melintas.
IV Getaran dirasakan seperti ada benda berat yang menabrak
dinding rumah, benda tergantung bergoyang.
V Dapat dirasakan di luar rumah, hiasan dinding bergerak,
benda kecil di atas rak mampu jatuh.
VI Terasa oleh hampir semua orang, dinding rumah rusak.
-
20
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
VII Dinding pagar yang tidak kuat pecah, orang tidak dapat
berjalan/berdiri.
VIII Bangunan yang tidak kuat akan mengalami kerusakan.
IX Bangunan yang tidak kuat akan mengalami kerusakan tekuk.
X Jambatan dan tangga rusak, terjadi tanah longsor. Rel kereta
api bengkok.
XI
Rel kereta api rusak. Bendungan dan tanggul hancur. Seluruh
bangunan hampir hancur dan terjadi longsor besar. Efek
bencana yang lain seperti tsunami, dan kebakaran.
XII
Seluruh bangunan hancur lebur. Batu dan barang-barang
terlempar ke udara. Tanah bergerak seperti gelombang.
Kadang- kadang aliran sungai berubah. Pasir dan lumpur
bergeser secara horizontal. Air dapat terlempar dari danau,
sungai dan kanal. Diikuti dengan suara gemuruh yang besar.
Biasanya bisa menyebabkan longsor besar, kebakaran, banjir,
tsunami di daerah pantai, dan aktivitas gunung berapi. Pasir
dan tanah halus terlihat meledak.
C. Prinsip Kerja Seismograf
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
-
21
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
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. Jadi, sistem pengukuran yang terjadi pada seismograf ada 3 tingkatan :
1. Tingkat 1 : tingkat pendeteksi
Fungsinya adalah untuk untuk mendeteksi getaran di bawah
tanah oleh alat yang tertancap di tanah.
2. Tingkat 2 : tingkat perantara getaran
Fungsinya adalah menyalurkan getaran dari alat yang tertancap
di tanah, biasanya berbentuk tali atau semacamnya yang dapat
menyalurkan getaran.
3. Tingkat 3 : tingkat penerima getaran
Fungsinya adalah menerima getaran dari perantara ke massa
yang jadi satu dengan pena, sehingga pena tersebut bergerak sesuai
getaran yang diterima.
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.
Prinsip Kerja Hidrofon
Source signature adalah karakteristik pulsa akustik (acoustic pulse) yang
dihasilkan oleh sumber gelombang seismik.Pada akusisi seismik marine, source
signature diukur dengan meletakkan perekam (hydrophone) pada kedalaman
tertentu yang biasanya 90 meter di bawah sumber gelombang (air gun).
Marine source signature memiliki tiga elemen penting yakni direct arrival
atau gelombang yang merambat dari sumber langsung ke penerima, source ghost
yang terefleksikan oleh batas air udara dan bubble pulse yang dihasilkan oleh
gelembung udara akibat ledakan.
-
22
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Gambar di bawah ini adalah arsitektur marine source signature dalam
domain waktu dan domain frekeunsi.
Sebuah souce signature yang baik harus memiliki direct arrival yang
dominan, memiliki inteferensi konstruktif antara direct arrival dan ghost serta
memiliki interferensi bubbles yang minimum.
Interferensi dekstruktif dari ghost dapat dihindarkan dengan meletakkan
air gun pada kedalaman tertentu sehingga ghost notch tidak terletak pada rentang
frekuensi gelombang seismik yang dikehendaki. Hubungan antara frekuensi ghost
dengan kedalaman dapat digambarkan dengan persamaan sbb:
-
23
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Dimana k adalah integer 0, 1, 2, 3, dst, Vair adalah kecepatan gelombang
seismik pada air (~1485m/s), dperekam kedalaman hydrophone (biasanya 7 meter), adalah sudut arah penjalaran gelombang terhadap garis vertikal. Jika diasumsikan
=70o maka akan diperoleh fghostpertama=0 dan fghost berikutnya ~110Hz. Pada kondisi ini, jika rentang frekuensi seismik yang umumnya 3-85Hz akan terhindar
dari interferensi ghost notch.
Pengaruh intereferensi bubbles dapat dihindari dengan mendesain volume
airgun yang berbeda-beda. Karena pada praktiknya, air gun tersebut merupakan
rangkaian dari beberapa kompresor udara dengan kapasitas volume yang berbeda
yang dinyalakan pada waktu yang bersamaan. Sehingga, selain memiliki
keuntungan jumlah energi yang besar, rangkaian sumber dengan perbedaan
volume tersebut akan memberikan efek destructive interference antara satu bubble
dengan bubble yang lainnya. Hal ini disebabkan karena waktu munculnya bubble
merupakan fungsi dari dari volume, untuk lebih jelasnya perhatikan gambar di
bawah ini:
-
24
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Geophone
Geophone adalah sebuah transducer pergerakan tanah yang sangat
sensitif.Sebuah geophone mengubah energi seismik, atau vibrasi, menjadi
tegangan listrik yang dapat diukur secara akurat. Ketika terjadi vibrasi yang
menyebabkan geophone atau magnet yang berada di dalam geophone bergerak,
lilitan akan tetap diam karena kelembamannya. Pergerakan magnet relatif
terhadap lilitan ini menimbulkan tegangan listrik yang proporsional terhadap
kecepatan relatif lilitan terhadap magnet.
Penampang bagian dalam geophone
-
25
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
Geophone bekerja berdasakan hukum Faraday, dimana pada sebuah
kumparan akan terjadi arus listrik apabila pada kumparan tersebut terjadi
perubahan fluk magnet terhadap waktu. Besarnya tegangan yang terjadi
berbanding lurus dengan besarnya perubahan fluk terhadap waktu tersebut.
Dimana:
- V = tegangan output
- = perubahan fluks magnet - t = perubahan waktu - G = konstanta transducer
- = pergerakan relatif
Diagram perubahan getaran menjadi sinyal listrik pada geophone
Sebuah seismograf, atau Seismometer, adalah alat yang digunakan
untuk mendeteksi dan merekam gempa bumi. Umumnya, terdiri dari
massa yang melekat pada dasar yang tetap. 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.
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
-
26
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
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.
Setiap alat seismograf dibuat secara perhitungan khusus.Tetapi
kelebihan dan kekurangan alat tersebut pasti ada, itu dikarenakan alat tersebut
berfungsi untuk mengetahui atau mendekteksi getaran, atau gempa bumi.
Berikut adalah kelebihan dan kekurangan seismograf :
a. Kelebihan Seismograf
Kelebihan seismograf termasuk dari fungsi seismograf itu
sendiri.Karena seismograf terdapat banyak jenis dan macamnya.Jadi,
seismograf mempunyai tugas masing-masing. Berikut adalah kelebihan
seismograf :
1. 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.
-
27
RONY PRANATA
1112140013
FISIKA SAINS (C)
2. Karena seismograf lama terdiri dari 2 macam yaitu Seismograf
horizontal bertugas untuk mengukur atau mencatat getaran bumi
pada arah horizontal. Sedangkan seismograf vertikal untuk
mencatat getaran bumi pada vertikal.
b. Kekurangan Seismograf
Alat seismograf dapat mengetahui getaran sekecil mungkin, tetapi bukan
berarti seismograf tidak mempunyai kelemahana atau kekurangan.
Kekurangan seismograf tersebut disebabkan oleh :
1. Jika getaran yang terlalu kuat membuat seismograf tidak mampu
membuat catatan, karena tangkai alat pencatat bisa mengalami
kerusakan.
2. Karena seismograf adalah alat yang selalu didekatkan dekat
dengan lokasi getaran. Jadi, ada peraturan yang memasang
seismograf tersebut pada saat getaran besar terjadi, karena melalui
beberapa pertimbangan.