ALaporan Praktikum
PENENTUAN MEDAN MAGNET BUMI
Percobaan 6
OLEH,
STAMBUK : A 241 14 028
KELOMPOK : VI(ENAM)
ASISTEN : RIYAN SETIAWAN UKI
LABORATORIUM FISIKA
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS TADULAKO, 2016
KATA
PENGANTAR
Puji syukur
kami panjatkan kehadirat Allah SWT, yang atas rahmat-Nya sehingga kami dapat
menyelesaikan laporan lengkap yang merupakan salah satu tugas yang diberikan
dalam praktikum matakuliah LISTRIK MAGNET dengan percobaan yang berjudul
“Penentuan Medan Magner Bumi’.
Dalam Penulisan
lapotan ini kami merasa masih banyak kekurangan baik pada teknis penulisan
maupun materi, mengingat akan kemampuan yang kami miliki. Untuk itu, kritik dan
saran dari semua pihak sangat kami harapkan demi lebih memperbaiki laporan kami
selanjutnya.
Dalam
penulisan laporan ini kami menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada pihak-pihak yang membantu dalam menyelesaikan makalah
ini, khususnya kepada Asisten Laboran yang telah memberikan tugas dan petunjuk
kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan laporan ini.
.
DAFTAR ISI
KATA
PENGANTAR ........................................................................................... 1
DAFTAR ISI ......................................................................................................... 2
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 3
1.1 Latar Belakang ...............................................................................................
1.2 Tujuan .............................................................................................................
1.3 Alat dan Bahan ...............................................................................................
BAB II KAJIAN PUSTAKA ..................................................................................
2.1 Teori Pembentukan Medan Magnet Bumi .....................................................
2.2 Faktor Penyebab Kemagnetan Bumi ............................................................
2.3 Pengaruh Kemagnetan Bumi .........................................................................
2.4 Inklinasi Magnetik ...........................................................................................
2.5 Bila Medan Magnet Bumi Bocor ....................................................................
BAB III METODE PENELITIAN ..........................................................................
3.1 Waktu dan Tempat .........................................................................................
3.2 Prosedur Kerja ....................................................................................................
BAB IV HASIL PENGAMATAN ..........................................................................
4.1 Hasil Pengamatan ..........................................................................................
4.2 Pembahasan ..................................................................................................
BAB V KESIMPULAN .........................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................
DAFTAR ISI ......................................................................................................... 2
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 3
1.1 Latar Belakang ...............................................................................................
1.2 Tujuan .............................................................................................................
1.3 Alat dan Bahan ...............................................................................................
BAB II KAJIAN PUSTAKA ..................................................................................
2.1 Teori Pembentukan Medan Magnet Bumi .....................................................
2.2 Faktor Penyebab Kemagnetan Bumi ............................................................
2.3 Pengaruh Kemagnetan Bumi .........................................................................
2.4 Inklinasi Magnetik ...........................................................................................
2.5 Bila Medan Magnet Bumi Bocor ....................................................................
BAB III METODE PENELITIAN ..........................................................................
3.1 Waktu dan Tempat .........................................................................................
3.2 Prosedur Kerja ....................................................................................................
BAB IV HASIL PENGAMATAN ..........................................................................
4.1 Hasil Pengamatan ..........................................................................................
4.2 Pembahasan ..................................................................................................
BAB V KESIMPULAN .........................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................
BAB I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Salah satu mekanisme pertahanan bumi dari adanya
serangan radiasi dan sampah-sampah angkasa adalah dengan adanya medan magnet
bumi. Medan magnet bumi ini membentuk dua buah kutub magnet. Kutub utara medan
magnet bumi terdapat di kutub selatan geografi bumi sedangkan kutub selatan
medan magnet bumi terdapat di bagian kutub utara bumi. Namun kompas tidak tepat
menghadap ke utara geografi bumi karena ada perbedaan letak poros utara bumi
dengan poros kutub selatan magnet. Sudut yang dibentuk dari penyimpangan medan
magnet bumi dengan arah geografis bumi disebut juga dengan sudut inklinasi.
Keberadaan medan magnet bumi ini dimanfaatkan oleh
manusia dalam hal navigasi yang mempermudah manusia dalam menentukan arah.
Medan magnetik yang asal-usulnya masih belum dipahami sepenuhnya oleh para
ilmuwan, mampu menangkap partikel-partikel nuklir yang berenergi tinggi,
umumnya berupa proton dan electron.
1.2 TUJUAN
1. Menentukan nilai medan magnet
pada komponen horizontal dan medan magnet total.
2. Menentukan besar sudut dip medan magnet bumi.
1.3 ALAT
dan BAHAN
1. Sensor medan magnet 1 buah
2. Zero gauss 0 1 buah
3. Sensor gerak rotasi 1 buah
4. Kompas 1 buah
5. Meja klem universal 1 buah
6. Stanless steel rod (non
magnetic) 1 buah
7. Klem pengatur sudut 1 buah
8. Penghubung scienceworkshop 750 1 buah
9. Data studio software 1 buah
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1. Teori
Pembentukan Medan Magnet Bumi
Medan magnet bumi berasal dari materi cair inti luar bumi. Yang diyakini karena
adanya pergerakan arus listrik yang terus menerus berubah sehingga menghasilkan
medan magnet yang berubah. Kutub utara dan kutub selatan magnet bergeser
menjauh dari kutub utara dan kutub selatan geografi. Pada masa arus ini, kutub
utara magnet akan berada pada posisi sekitar 966 km dari kutub utara geografi,
sedangkan kutub selatan magnet berada sekitar 1500 km dari kutub selatan
geografi. Sudut antara kutub geografi dengan kutub magnet disebut deklinasi
magnetik.
Magnetoster merupakan
suatu kejadian dimana magnetisme bumi membangkitkan sebuah medan magnet raksasa
dengan jangkauannya yang mampu melewati atmosfer bumi hingga mencapai luar
angkasa. Bentuk magnetoster ini dipengaruhi oleh angin surya. Angin surya
memampatkan bagian magnetosfer yang menghadap ke arah matahari dan menyapu
magnetosfer sehingga membentuk seperti ekor panjang. Keberadaan magnetosfer
sangat penting bagi kehidupan, sebab jika magnetosfer ini tidak lagi ada, maka
angin surya akan menyelubungi udara bumi yang akibatnya fatal bagi kehidupan.
Salah satu
mekanisme pertahanan bumi dari adanya serangan radiasi dan sampah-sampah
angkasa adalah dengan adanya medan magnet bumi. Medan magnet bumi ini membentuk
dua buah kutub magnet. Kutub utara medan magnet bumi terdapat di kutub selatan
geografi bumi sedangkan kutub selatan medan magnet bumi terdapat di bagian
kutub utara bumi. Namun kompas tidak tepat menghadap ke utara geografi bumi
karena ada perbedaan letak poros utara bumi dengan poros kutub selatan magnet.
Sudut yang dibentuk dari penyimpangan medan magnet bumi dengan arah geografis
bumi disebut juga dengan sudut inklinasi.
Keberadaan
medan magnet bumi ini dimanfaatkan oleh manusia dalam hal navigasi yang
mempermudah manusia dalam menentukan arah. Medan magnetik yang asal-usulnya
masih belum dipahami sepenuhnya oleh para ilmuwan, mampu menangkap
partikel-partikel nuklir yang berenergi tinggi, umumnya berupa proton dan
electron.
Para ilmuwan
berpendirian bahwa medan magnet dihasilkan oleh arus listrik akibat besi-nikel
pada inti planet, dan arus yang dihasilkan akibat rotasi planet. Penjelasan ini
tak lebih daripada teori yang ternyata tidak bisa menjelaskan mengapa planet
Jupiter yang memiliki inti besi-nikel paling banyak, dan interior dalam mungkin
terdiri dari hidrogen metalik, juga memiliki medan magnet. Kemudian inti
Matahari terdiri dari plasma super-panas yang sebagian besar terdiri dari
hidrogen dan helium, juga memiliki medan magnet..
Pada tahun 1893, Gauss pertama kali melakukan analisa
harmonik dari medan magnetik bumi untuk mengamati sifat-sifatnya. Analisa
selanjutnya yang dilakukan oleh Ahli mengacu pada kesimpulan umum yang dibuat
oleh Gauss yaitu :
1.
Intensitas
medan magnetik bumi hampir seluruhnya berasal dari dalam bumi.
2.
Medan magnet
yang teramati di permukaan bumi dapat didekati dengan persamaan harmonik yang
pertama yang berhubungan dengan potensial dwikutub di pusat bumi. Dwi kutub
Gauss ini mempunyai kemiringan 11.5 0 terhadap sumbu geografi.
Medan magnet
utama bumi berubah terhadap waktu, untuk menyeragamkan nilai-nilai medan utama
magnet bumi, dibuat standar nilai yang disebut International Geomagnetics
Reference Field (IGRF) yang diperbarui setiap 5 tahun sekali. Nilai-nilai IGRF
tersebut diperoleh dari hasil pengukuran rata-rata pada daerah luasan sekitar 1
juta km2 yang dilakukan dalam waktu 1 tahun.
Penelitian menunjukkan bahwa bumi
memang selalu mengganti kutub magnetnya secara periodik dengan senggang waktu
pergantiannya acak antara 5000 tahun sd 250.000 tahun sekali. Ilmuwan menemukan
bahwa kuat medan magnet bumi pada jaman akhir kehidupan dinosaurus adalah 2,5
gauss, sekitar 8% lebih tinggi daripada kuat medan magnet bumi saat ini.
(Dengan kata lain kuat medan magnet sekarang ini lebih rendah sekitar 8%
daripada jaman akhir dulu.Penelitian lebih lanjut menemukan bahwa medan magnet
bumi semakin lemah dari waktu ke waktu, walaupun keadaan tanpa medan magnet
baru akan tercapai sekitar tahun 3000an Masehi. Tetapi para ilmuwan sangsi
bahwa bumi baru akan berbalik kutub magnetnya apabila mencapai keadaan tanpa
medan magnet. Ilmuwan memperkirakan bahwa bumi sedang menuju ke momentum yang
cukup untuk membalikkan sendiri kutubnya, dalam proses pembalikan itu, tidak
dapat diperkirakan/dibayangkan seberapa besar pergolakan alam yang akan
terjadi. (dari sejarah, pergolakan itu cukup untuk membuat punah kehidupan
raksasa dinosaurus) Setelah proses pembalikan selesai, pergolakan pelan-pelan
akan menghilang, bumi kembali menjadi nirvana dan siap untuk kehidupan baru,
kutub utara saat ini akan menjadi kutub selatan nanti.
Pada tahun
1927, serorang ilmuwan Belanda Jacob Clay menemukan bukti bahwa radiasi kosmis
primer dipengaruhi oleh medan magnet bumi. Dalam perjalanan udaranya menuju
Indonesia, dia menemukan bahwa intensitas radiasi kosmis berkurang pada saat
mendekati ekuator medan magnet bumi. Medan magnet bumi yang berasal dari dalam
bumi membentang hingga jauh ke luar angkasa. Medan magnet membentuk perisai
tidak kasat mata yang disebut magnetosfer. Perisai ini melindungi kita dari
dahsyatnya radiasi kosmis dan bahaya-bahaya yang berasal dari Matahari. Bahaya
ini mencakup badai Matahari (yang berupa aliran terus menerus partikel bermuatan
listrik), ledakan Matahari (yang dalam beberapa menit dapat melepaskan energi
setara dengan miliaran bom Hidrogen), dan pelontaran massa korona/Coronal Mass
Ejections.Daerah medan magnetik bumi yang memerangkap partikel-partikel nuklir
berkecepatan tinggi membentuk sebuah sabuk yang pertama kali ditemukan oleh
sebuah tim ilmuwan di Amerika yang dipimpin oleh James S. van Allen. James van
Allen bahkan terus melanjutkan penelitiannya yang berhasil menunjjukkan sebuah
sabuk radiasi yang mengelilingi bumi. Sabuk radiasi ini lalu diberi nama sabuk
radiasi van Allen.
Pengukuran kemagnetan bumi telah dilakukan orang sejak
beberapa ratus tahun yang lalu. Pengukuran ini mula - mula untuk kepentingan
navigasi, kemudian berkembang untuk eksplorasi dan penelitian variasi medan
magnet bumi terhadap waktu untuk mengetahui pergerakan lempeng bumi berdasar
paleomagnetisnya.
Dalam penelitian, diketahui bahwa kemagnetan bumi
merupakan resultan dari medan magnet utama bumi, medan magnet luar bumi, dan
medan magnet yang ditimbulkan oleh variasi sifat kemagnetan batuan pada masing
- masing tempat [ Telford, 1976 ].
Seperti
penjelasan sebelumnya, medan magnet bumi bersumber dari dalam bumi dan medan
magnet ini berubah terhadap waktu.Terdapat beberapa teori tentang pembentukan
medan magnet bumi, antara lain yaitu :
2.1.1 Teori Dinamo
Teori ini
menyatakan bahwa di dalam inti bumi terdapat aliran fluida yang terionisasi
sehingga menimbulkan aksi dinamo oleh dirinya sendiri yang dapat menimbulkan
medan magnet bumi. Fuida yang dimaksud merupakan medium cair yang konduktif,
cairan dalam inti bumi tersebut akan berkonveksi sejalan dengan efek Corioli
yang disebabkan oleh rotasi planet yang mengarahkan arus bergulung sejajar
dengan kutub utara-selatan. Saat cairan tersebut mengalir, arus listrik akan
terinduksi yang kemudian menghasilkan medan magnet. Terdapat tiga syarat agar
teori dinamo dapar beroperasi, yaitu :
Ø
Medium cair
yang konduktif secara elektrik,
Ø
Energi
kinetik yang dihasilkan oleh rotasi planet,
Ø
Sumber
energi internal untuk mengarahkan gerakan konvektif dalam cairan.
2.1.2 Teori Alternatif
Ernest
McFarlane dalam artikelnya “Asal muasal medan magnet Bumi” menyebutan sebuah
sistem yang terbuat dari sel-sel elektronik di dalam inti logam yang mengkristal
dengan titik-titik panas dari logam berat yang memancarkan partikel Alpha dan
Beta. Karena suhu yang tinggi partikel Alpha tidak dapat menyatu dengan
elektron bebas. “Akibatnya terjadi putaran dari dalam dan luar inti sehingga
medan magnet tercipta sebagai akibatnya”.
2.2
Faktor-Faktor Penyebab Kemagnetan Bumi
a. Gejala dalam
Bumi
Menurut
teori magnetohidrodinamis penyebab utama kemagnetan bumi sekitar 99% adalah
gejala yang terjadi di dalam bumi disebabkan oleh arus listrik yang terbentuk
karena adanya proses rotasi bumi dan arus konveksi, sehingga menginduksi
material-material bersifat magnetik di dekatnya dan mempengaruhi perubahan
variasi medan magnet. Sifat kemagnetan bumi ini terpolarisasi menjadi dua
kutub, utara dan selatan, sehingga seolah-olah di dalam bumi terdapat magnet
batang yang sangat besar dengan dua kutub yang letaknya terpisah jauh. Medan
magnet utama bumi tidak konstan tetapi mengalami perubahan terhadap waktu,
sesuai keadaan di dalam bumi. Hal tersebut ditunjukkan dalam studi
paleomagnetik bahwa banyak batuan di kerak bumi dengan posisi sebelah meyebelah
yang memiliki arah kutub kemagnetan yang berkebalikan. Perubahan kemagnetan
bumi akibat aktivitas bumi sendiri ini sangat lamban dan biasa disebut variasi
sekuler. Besarnya variasi ini untuk setiap tempat tidak sama, tetapi dalam
skala regional masih sama. Beberapa ahli menduga perubahan ini diakibatkan
aktivitas arus konveksi yang berada di dalam inti bumi yang menimbulkan arus
listrik sehingga medan magnet yang ditimbulkan mempengaruhi medan magnet di
sekitarnya. W.M. Elsasser menyimpulkan material inti bumi yang dominan adalah
besi yang merupakan konduktor yang baik. Gerakan inti bumi cair inilah yang
memungkinkan arus listrik kemudian menimbulkan medan magnet bumi utama.
Beberapa ahli menduga perubahan ini diakibatkan aktivitas
arus konveksi yang berada di dalam inti bumi yang menimbulkan kelistrikan
sehingga medan magnet yang ditimbulkan mempengaruhi medan magnet di sekitarnya.
W.M. Elsasser (1939) menyimpulkan material inti bumi yang dominan adalah besi
yang merupakan konduktor yang baik. Gerakan inti bumi cair inilah yang
memungkinkan arus listrik kemudian menimbulkan medan magnet bumi utama.
Berdasar penyelidikan ahli seismologi, bumi terdiri dari bagian inti yang cair, mantel dan kerak bumi. Sumber medan magnet bumi utama berasal dari dalam bumi akibat pengaruh rotasi bumi sehingga material magnetis di inti bumi seperti FeO, Fe2O3, MgO, CaO, SiO2 termagnetisasi akibat perputaran bumi pada porosnya (arus konveksi dalam inti bumi ).
Berdasar penyelidikan ahli seismologi, bumi terdiri dari bagian inti yang cair, mantel dan kerak bumi. Sumber medan magnet bumi utama berasal dari dalam bumi akibat pengaruh rotasi bumi sehingga material magnetis di inti bumi seperti FeO, Fe2O3, MgO, CaO, SiO2 termagnetisasi akibat perputaran bumi pada porosnya (arus konveksi dalam inti bumi ).
Magnet bumi berbeda dengan magnet alam. Jika magnet alam
adalah batangan magnet yang terbentuk di alam, maka magnet bumi adalah magnet
yang terletak di kutub-kutub bumi. Bumi juga memiliki medan magnet yang arahnya
menuju bagian atas kutub. Salah satu akibat dari keberadaan magnet bumi adalah
terbentuknya daerah kutub utara dan selatan magnet bumi. Magnet bumi inilah
yang menjadi dasar pembuatan kompas sebagai penunjuk arah.
Kompas terbuat dari magnet yang dapat bergerak bebas.
Kutub utara magnet kompas akan tertarik oleh kutub selatan magnet bumi yang
terletak di kutub utara bumi. Kutub selatan kompas akan tertarik oleh kutub
selatan magnet bumi yang terletak di kutub selatan bumi. Kutub selatan dan
utara magnet bumi, tidak berimpit dengan kutub utara dan selatan bumi, sehingga
penunjukan jarum kompas ke arah utara dan selatan tidak pernah tepat secara
geografis. Penyimpangan ini dinamakan sebagai sudut deklinasi.
Tepat di daerah khatulistiwa, jarum kompas akan terlihat
seimbang, tetapi akan terlihat menyimpang ke atas atau ke bawah saat berada di
kutub baik kutub selatan maupun utara bumi. Penyimpangan ini disebut sebagai sudut inklinasi. Sudut
inklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh jarum kompas terhadap permukaan bumi.
Hal ini dikarenakan kutub utara dan selatan bumi merupakan tempat keluar
masuknya garis-garis magnet atau medan magnet bumi. Medan magnet adalah
kekuatan magnet yang menyebar di dalam ruang. Berikut ini bentuk penyimpangan
sudut inklinasi terhadap sumbu horizontal bumi.
Garis-garis yang dibentuk medan magnet bumi tidak pernah
tetap pada satu titik. Artinya, kutub utara dan kutub selatan magnet bumi
selalu berubah-ubah koordinatnya. Pada tahun 2012 para ahli menentukan bahwa
kutub utara magnet ada di daerah Kanada dan kutub selatan magnet ada di sekitar
Benua Antartika. Bumi diibaratkan seperti magnet raksasa dengan cairan yang
dapat mengantarkan listrik di dalamnya. Cairan ini terbentuk karena panasnya
suhu di dalam bumi. Tidak hanya bumi, hampir sebagian besar planet lain juga
bersifat magnetik.
Terdapat beberapa hewan yang dapat mendeteksi medan magnet bumi dan biasa
disebut magnetoseption.
Beberapa hewan itu antara lain burung, kelelawar, kura-kura, dan hiu.
Hewan-hewan ini biasanya menggunakan magnetoseption sebagai penunjuk arah bagi
dirinya.
Kedua kutub magnet bumi dikenal sebagai “Geomagnetic Poles” yang merupakan kutub
teoritis dimana sumbu magnet membuat sudut kurang lebih 11.50dengan
sumbu rotasi bumi yaitu pada :
a.
Kutub
negatif magnet terletak di Pulau Canadian Arktik dengan posisi lintang 75.50 LS
dan bujur : 100.40 BB
b.
Kutub
positif magnet terletak di Pantai Selatan Antartika dan Tasmania.
Sifat kemagnetan bumi ditimbulkan karena bumi
berotasi, kutub utara magnet bumi berada di sekitar kutub selatan bumi,
sedangkan kutub selatan magnet bumi berada di sekitar kutub utara bumi. Antara
kutub utara magnet bumi dengan kutub selatan bumi tidak berhimpit, hal ini juga
terjadi pada kutub selatan magnet bumi. Akibat hal tersebut maka bila kita
melihat kompas menunjukkan arah selatan ini berarti tidak menunjukkan arah
selatan persis tetapi mengalami penyimpangan sedikit dari kutub selatan bumi.
Penyimpangan ini membentuk sudut yang disebut dengan sudut deklinasi.
Apabila kita membawa kompas dari khatulistiwa menuju
kutub bumi maka jarum kompas akan condong bergerak ke bawah atau ke atas.
Kecondongan ini karena jarum kompas tertarik oleh kutub magnet bumi. Sudut yang
dibentuk dari kecondongan kompas terhadap arah horizontal disebut dengan sudut
inklinasi.
b. Gejala
dari Luar
Sekitar 1 % dari kemagnetan bumi
disebabkan oleh pengaruh dari luar bumi. Medan magnet ini disebabkan oleh arus
listrik di lapisan ionosfer yang menginduksi medan magnet di permukaan bumi
akibat adanya arus listrik yang berasal dari proses ionisasi gas oleh artikel
elektromagnetik, terutama sinar ultraviolet yang berasal dari matahari. Medan
luar menyebabkan perubahan yang sifatnya periodik. Berdasar periodenya, gejala
dari luar dapat dibedakan menjadi:
1) Variasi
harian matahari
Matahari
memancarkan arus tetap yang terdiri dari atom hydrogen terionisasi (proton) dan
elektron yang menjalar melalui tata surya dengan kecepatan supersonik. Angin
matahari yang muncul seperti ini berinteraksi secara kuat dengan medan magnet
bumi yang menyebabkan terjadinya badai magnetik sehingga nilai medan magnet
bumi mengalam perubahan.
2) Variasi
harian bulan
Variasi
harian bulan disebabkan adanya interaksi bulan dengan lapisan ionosfera dan
mempunyai periode 24 jam dengan amplitudo 2 nT. Melalui pengamatan magnet bumi,
variasi harian bulan dan matahari menimbulkan pengaruh yang bersifat periodik
selama satu hari. Variasi ini dikenal dengan variasi harian (diurnal
variation). Perubahan variasi harian ini dicatat oleh stasiun pengamatan magnet
bumi menggunakan variometer.
3) Badai magnetic
Badai
magnetik adalah gangguan medan magnet bumi secara tiba-tiba disebabkan oleh
induksi partikel bermuatan listrik yang sampai pada permukaan bumi. Badai
magnetik ini cenderung berulang setiap 27 hari dan kejadiannya dipicu oleh
aktivitas sunspot di matahari yang mengarah ke bumi sehingga menginduksi
magnetosfera dan mengacaukan medan magnet bumi, akibatnya variasi magnet bumi
menjadi terganggu. Ketika terjadi badai magnetik, segala aktivitas yang
berkaitan dengan magnet dan memanfaatkan lapisan ionosfer akan mengalami
gangguan.
2.3 Pengaruh
Kemagnetan Bumi
Diatas eksosfer ada satu daerah yang menunjukkan
sifat-sifat magnetik bumi danberinteraksi dengan arus radiasi matahari
korpuskuler yang mengisi ruang antar planetyang disebut angin surya (solar
wind) yang setelah sampai ke Bumi berinteraksi dengan magnet bumi yang
disebut magnetosfera. Akibat interaksi ini, magnetosfera bentuknyamenjadi
seperti komet karena adanya hembusan angin surya tersebut.
Magnetosfer bumi ditemukan oleh satelit Explorer 1
selama penelitian yang dilakukan pada masa tahun geofisika
Internasional.Magnetosfer berfungsi sebagai penangkal petir bagi bumi, yang
berarti lapisan ini menangkal radiasi berbahaya yang berasal dari matahari.
Ketika radiasi menghujani bumi, magnetosfer akan memantulkan sebagian besar
radiasi dan menyerap sisanya dan diarahkan menuju kutub, akibatnya terjadi
reaksi tumbukan dengan atmosfer dan menjadi aurora.
Menurut Thomas Djamaludin, peneliti
LIPI, lapisan magnetosfer merupakan selubung tak kasat mata yang dibentuk oleh
medan magnet bumi. Magnetosfer ini mengelilingi bumi pada jarak 95 ribu km di
atas permukaan bumi. Sejak awal terbentuknya bumi, lapisan ini menjadi
pelindung semua makhluk dari serangan partikel berbahaya termasuk badai
matahari. Magnetosfer bekerja seperti tameng, membelokkan setiap partikel yang
menghampirinya, badai matahari sendiri nantinya akan dibelokkan ke arah kutub
bumi. Di sini, tameng kedua menunggu untuk menghancurkan badai kiriman
matahari. Tameng kedua tersebut adalah lapisan atmosfer yang terdapat pada
ketinggian 80 km diatas permukaan bumi. Di daerah ini, badai matahari akan
disaring oleh medan magnet bumi yang rapat di sekitar kutub. Akibatnya badai
yang semula berbahaya melepaskan energinya melalui cahaya berbagai warna atau
dikenal dengan aurora.
Magnetosfera merupakan perisai Bumi terhadap
partikel-partikel dari Matahariyang dapat membahayakan kehidupan makhluk hidup
di Bumi. Partikel-partikel yangdatang ke arah Bumi dihadang oleh magnetosfera
sehingga terkungkung di dalam medanini. Daerah tempat terkungkungnya
partikel-partikel tersebut dinamakan Sabuk VanAllen (Van Allen Belts)
sesuai dengan nama yang menemukannya, James A. Van Allen.Jadi Van Allen
belts adalah pita-pita radiasi yang berbentuk kue donat terbuat
daripartikel-partikel bermuatan yang terperangkap dalam medan magnetik Bumi.
2.4 Inklinasi
Magnetik
Inklinasi magnetik adalah sudut inklinasi
(kemiringan) antara jarum magnetterhadap horizontal. Di daerah belahan Bumi
Utara, titik Utara jarum magnet berinklinasike arah vertikal, sedangkan di
belahan Bumi Selatan, titik selatan jarum magnetberinklinasi ke arah horizon.
Sudut inklinasi berbeda-beda untuk
setiap tempat yang berlainan. Dari ekuator kearah kutub magnet, sudut inklinasi
semakin besar dan tepat di kutub magnet harganyamaksimum, yaitu jarum magnet
berhenti pada posisi tegak lurus. Garis yangmenghubungkan tempat-tempat di Bumi
yang berinklinasi sama dinamakan isoclines(garis isoklin). Deklinasi
magnetis adalah besarnya sudut yang dibentuk antara arahjarum magnet dengan
garis bujur geografis, baik di sebelah timur maupun sebelah barat.Besarnya
deklinasi berbeda-beda untuk setiap tempat. Garis yang
menghubungkantempat-tempat di Bumi yang berdeklinasi sama dinamakan isogon.
Isogon yangdeklinasinya nol disebut meridian magnetis.
Garis-garis isogon membujur dari
satu titik di Utara menuju satu titik di Selatan.Titik-titik itu tidaklah sama
dengan titik kutub-kutub geografis. Koordinat kutub Utaramagnet adalah 70° 05’
03’’ Lintang Utara dan dan 96° 45’ 03’’ Bujur Barat, sedangkankoodinat kutub
Selatan magnet adalah 740 06¢ Lintang Selatan dan 1540 08¢ Bujur Timur.
Secara definitif kita tidak dapat
memberikan jawaban mengapa kutub-kutubmagnet Bumi bukanlah kutub-kutub Bumi?
Mungkin penyebabnya tidak meratanyadistribusi daratan dan air. Pada beberapa
tempat di muka Bumi, arah garis isoklinik danisogonik mengalami variasi
definitif yang berhubungan dengan anomali-anomalimagnetis. Anomali magnetis
telah dibuktikan adanya batuan atau massa besar yangmengandung magnet, misalnya
biji besi dan mineral-mineral logam lainnya yang terletakdekat permukaan Bumi.
Juga hal itu dapat disebabkan adanya struktur patahan yangdapat memindahkan
batuan dengan sifat-sifat megnetis berbeda menjadi salingbersentuhan.
Intensitas dan sifat magnetis Bumi
berbeda untuk setiap tempat dan berubahrubahsesuai posisi Bumi terhadap
Matahari. Apabila jarum magnet secara tiba-tibabergerak di luar batas variasi
yang normal, hal ini menandakan adanya magnetic storm(badai magnetik).
Gejala ini berlangsung dalam waktu yang singkat tetapi kadang-kadangsampai
beberapa hari, biasanya akibat terjadinya petir, gempa bumi, atau letusan gunungberapi.
Alat untuk mengukur intensitas kemagnetan dinamakan magnetometer.Pengetahuan
mengenai kemagnetan Bumi dapat digunakan untuk eksplorasi(pencarian) mineral
dan bahan tambang lainnya dengan azas geofisika.
2.5 Bila
Medan Mangnet Bumi Bocor
Apa yang
terjadi apabila dua batang magnet yang kutubnya sejajar didekatkan? Tentunya
akan salik tolak menolak, demikian juga dengan interaksi medan magnet Bumi dan
Matahari. Medan magnetik Bumi dianggap sebagai pelindung Bumi terhadap angin
Matahari, dan interaksinya bergantung pada orientasi kutub-kutub magnetik Bumi
dan Matahari.
Kedua medan
magnetik Bumi dan Matahari mempunyai orientasi utara dan selatan. Arah kutub
magnetik Bumi selalu menghadap pada arah utara-selatan. Demikian juga dengan
Matahari, akan tetapi medan magnet Matahari secara periodis berubah
orientasinya, kadang berkesejajaran (aligned) dengan medan magnet Bumi, kadang
menjadi anti-sejajar (anti-algined).
Jika selama
ini dipercaya bahwa medan magnet Bumi menjadi pelindung terhadap badai yang
datang dari Matahari dan menghantam Bumi, karena kalau arah medan magnetnya
saling berkesejajaran, tentunya yang terjadi adalah tolak menolak, sehingga
perisai medan magnet sedang kuat-kuatnya, dan hanya sedikit partikel yang bisa
masuk ke lingkungan Bumi, tetapi temuan terkini menunjukkan bahwa Bumi tidak sepenuhnya terlindung
dari badai Matahari, karena adanya kebocoran pada medan magnet Bumi dan lebih
banyak partikel yang masuk dan mengganggu lingkungan Bumi.
Sebelumnya,
para ilmuwan Fisika Matahari mengetahui bahwa partikel-partikel Matahari
memasuki magnetosfer Bumi ketika medan magnet Matahari mengarah ke selatan,
yaitu ketika menjadi anti-sejajar dengan Bumi. Tetapi pengamatan terkini dari
satelit-satelit THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions
during Substorms) menunjukkan bahwa yang terjadi tidaklah seperti itu.
Kebocoran
ini jelas mengubah pandangan tentang bagaimana interaksi antara lapisan
magnetsofer dengan angin matahari, karena dari kebocoran tersebut
partikel-partikel yang datang dari angin Matahari datang lebih cepat dan lebih
banyak dari yang selama ini diperkirakan dan seluruh interaksi bertentangan
dengan yang selama ini telah dipelajari oleh para peneliti Matahari. Bila
sebelumnya perisai medan magnet Bumi adalah pada saaat yang terkuat karena
medan magnet saling tolak menolak, ternyata malah menjadi yang paling lemah.
Untuk
melakukan pengukuran tersebut, maka ada lima wahana THEMIS yang dikirim untuk
mengukur ketebalan pita partikel Matahari yang datang ketika medan magnet
saling sejajar – ternyata ditemukan sampai mencapai 20 kali dari jumlah yang
didapat ketika medan magnet saling anti-sejajar.
Pengukuran
THEMIS dilakukan seiring wahana melalui pita, dengan dua wahana berada pada
batas yang berbeda dari pita; dan ternyata pita yang ditemukan mencapai setebal
radius Bumi (sekitar 6437 km). Pengukuran lanjutan menunjukkan juga bahwa pita
tersebut juga membesar secara cepat.
Bagaimana
kebocoran tersebut dapat dideteksi? Ketika partikel-partikel Matahari mengalir
dibawa oleh angin Matahari, angin tersebut membawa juga medan magnet Matahari
mengarah ke Bumi. Medan magnet yang dibawa tersebut melapisi medan magnet Bumi
saat sampai. Kendati pada wilayah katulistiwa mengarah pada arah yang
berkesejajaran, tetapi pada lintang yang lebih tinggi, arahnya menjadi saling
anti-sejajar. Dan ketika gaya yang bekerja menekan kedua medan tersebut
bersamaan maka terjadi saling mengkait antara kedua medan magnet (saling
menempel sebagaimana dua magnet yang saling berbeda arah gaya), dalam sebuah
proses yang disebut sebagai rekoneksi magnet. Proses tersebut mengakibatkan
adanya sobekan pada uda lubang pada medan magent Bumi dan menambahkan wilayah
yang memungkinkan partikel-partikel dari Matahari masuk ke magnetosfer.
Ketika
siklus sebelumnya medan magnet Matahari yang menghantam bumi mulai dari
anti-sejajar kemudian menjadi sejajar, maka pada siklus ini yang terjadi adalah
sebaliknya, mulai dari ketika medan magnet Matahari anti-sejajar kemudian
menjadi sejajar, yang berarti adanya amplifikasi pada bagaimana badai saat
menghantam Bumi. Dengan demikian, maka efek yang terjadi pada siklus ke -24
mendatang menjadi lebih besar daripada yang sebelumnya diperkirakan.
BAB III
METODE PENELITIAN
METODE PENELITIAN
1.1 WAKTU
DAN TEMPAT
Praktikum dilakukan pada jum’at, 13
Mei 2016 bertempat di Laboratorium Mekanika, yang berlokasi di Laboratorium
Fisika, Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,
Universitas Tadulako, Palu.
3.2 PROSEDUR KERJA
A. Pemasangan
Alat
1.
Menyiapkan
alat dan bahan yang akan digunakan.
2.
Memasang
klem pengatur sudut pada sensor gerak rotasi
3.
Merangkai
alat seperti gambar di bawah ini.
4.
Menjauhkan
kompas dari sensor medan magnet agar tidak mengganggu
5.
Menghubungkan
probe sensor gerak rotasi pada chanel 1 dan 2 Pada interface
6.
Menghubungkan
probe sensor medan magnet di chanel A pada interface
7.
Mengatur
perbesaran 100X yang tertera pada sensor
medan magnet
8.
Membuka
file pada data studio yang bernama “Eart Mag Field”.
3.2.2 Menentukan
Komponen Horizontal Medan Magnet Bumi
1.
Mengatur
klem sensor gerak rotasi tegak lurus dengan sensor medan magnet (membentuk
sudut 900), agar sensor medan
magnet berputar secara horizontal.
2.
Melakukan
Kalibrasi dengan menyisipkan Zero Gauss pada
sensor medan magnet dan
tekan tombol tare. Kemudian klik start pada datastudio.
Lalu memutar sensor medan magnet sepanjang 3600 searah jarum jam
secara perlahan.
3.
Melepaskan
zero Gauss pada sensor medan magnet untuk mengukur medan magnet pada komponen
horizontal. Kemudian mengklik record
pada datastudio. Lalu memutar sensor medan magnet sepanjang 3600
searah jarum jam secara perlahan. Lalu megklik Stop pada datastudio.
4.
Mengklik
Accept kemudian memasukkan faktor
penghalus ke alat penghitung Datastudio,
sehingga tampak grafik baru dengan data yang lebih halus.
5.
Menggunakan
smart cursor untuk megukur dari titik tertinggi ke titik terendah dan
menentukan nilai maksimal komponen horizontal medan Magnet.
3.2.3 Menentukan
Medan Magnet Total
1.
Mengatur
klem sensor gerak Rotasi pada sudut 0o pada busur, agar sensor medan
magnet berputar secara vertikal.
2.
Melakukan
kalibrasi dengan menyisipkan Zero Gauss pada sensor medan magnet dan menekan
tombol tare. Kemudian mengklik star pada dataStudio. Lalu memutar sensor medan
magnet 360o berlawanan arah jarum jam secara perlahan.
3.
Untuk
mengukur medan magnet total, melepaskan
Zero Gauss pada sensor medan magnet.
Kemudian mengklik star pada dataStudio. Lalu memutar sensor medan magnet
sepanjang 360o berlawanan arah jarum jam secara perlahan. Kemudian
mengklik stop pada DataStudio ketika mencapai 360o.
4.
Mengklik
Accept kemudian memasukkan faktor
penghalus ke alat penghitung Datastudio,
sehingga tampak grafik baru dengan data yang lebih halus.
5.
Menggunakan
smart cursor untuk megukur dari titik tertinggi ke titik terendah dan
menentukan nilai maksimal komponen total medan Magnet.
3.2.4 Menentukan
sudut Dip
1. Menggunakan
besar medan magnet pada komponen horizontal dan medan magnet total untuk
menentukan besarnya sudut dip.
2. Memperhatikan
grafik yang terbentuk, tentukan besar sudut ketika medan magnet total bernilai
maksimum dan minimum serta besar sudut ketika medan magnet pada sumbu
horizontal bernilai maksimum dan minimum. Pergeseran dari besar kedua sudut
yang terbentuk pada komponen total dan komponen horizontal merupakan sudut dip.
3. Membandingkan
besar sudut dip berdasarkan langkah (a) dan (b) dengan sudut dip yang
terbentuk pada kompas.
BAB
IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL PENGAMATAN
1. Medan
Magnet Bumi pada Komponen Horizontal
Percobaan
|
Medan Magnet Maksimal (Gauss)
|
Sudut θH (°)
|
MAX
|
0,07
|
244
|
MIN
|
0,07
|
255
|
2. Medan
Magnet Total
Percobaan
|
Medan Magnet Maksimal (Gauss)
|
Sudut
θT (°)
|
MAX
|
0,01
|
9
|
MIN
|
0,01
|
47
|
3.
Sudut Dip
Percobaan
|
Medan
Magnet Maksimal (Tesla)*
|
Sudut dip = θ (°)
|
||
Horizontal
|
Total
|
θ ArcCos
= Bhorizontal/BTotal
|
θ = θT - θH
|
|
MAX
|
7 x 10-6
|
1 x
10-6
|
0,99
|
235
|
MIN
|
7 x 10-6
|
1 x
10-6
|
0,99
|
208
|
(1 Gauss = 0,0001 Tesla)
Ø Gambar Grafik
-
Hotizontal
- Vertikal
4.2 PEMBAHASAN
Medan magnet bumi berasal dari materi cair inti luar bumi. Yang
diyakini karena adanya pergerakan arus listrik yang terus menerus berubah
sehingga menghasilkan medan magnet yang berubah. Kutub utara dan kutub selatan
magnet bergeser menjauh dari kutub utara dan kutub selatan geografi. Pada masa
arus ini, kutub utara magnet akan berada pada posisi sekitar 966 km dari kutub
utara geografi, sedangkan kutub selatan magnet berada sekitar 1500 km dari
kutub selatan geografi. Sudut antara kutub geografi dengan kutub magnet disebut
deklinasi magnetik.
Adapun tujuan dari percobaan ini yaitu Menentukan nilai medan magnet
pada komponen horizontal dan medan magnet total dan menentukan besar sudut dip medan magnet bumi.
Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu sensor
medan magnet, zero gauss 0, sensor gerak rotasi, kompas, meja klem universal, stanless
steel rod (non magnetic), klem pengatur sudut, penghubung scienceworkshop 750,
data studio software. Alat yang
digunakan masing berjumlah 1 buah.
Prosedur kerja
pada percobaan
ini yaitu yang pertama untuk pemasangan alat, pada percobaan yang telah kami
lakukan, alat percobaan medan magnet sudah terpasang dengan baik. Yaitu
merangkai alat dan bahan pada percobaan ini sehinggan menjadi satu kesatuan
yang baik. Ada pun bagian kedua yaitu menentukan komponen horizontal medan
magnet bumi, langkah kerjanya yaitu kita perlu Mengatur klem sensor gerak
rotasi tegak lurus dengan sensor medan magnet (membentuk sudut 900), agar sensor medan magnet berputar secara horizontal. Kemudian klik start pada
datastudio. Lalu memutar sensor medan magnet sepanjang 3600 searah
jarum jam secara perlahan. Setelah
grafik
terlihat kita menggunakan smart cursor untuk megukur
dari titik tertinggi ke titik terendah dan menentukan nilai maksimal komponen
total medan Magnet.
Selanjutnya pada bagian ketiga yaitu
menentukan medan magnet total(Vp) dengan langkah kerja yaitu Mengatur klem
sensor gerak Rotasi pada sudut 0o pada busur, agar sensor medan
magnet berputar secara vertikal. Kemudian, melakukan kalibrasi dengan
menyisipkan Zero Gauss pada sensor medan magnet dan menekan tombol tare.
Kemudian mengklik star pada dataStudio. Lalu memutar sensor medan magnet 360o
berlawanan arah jarum jam secara perlahan. Setelah grafik
terlihat kita menggunakan smart cursor untuk megukur
dari titik tertinggi ke titik terendah dan menentukan nilai maksimal komponen
total medan Magnet.
Dari hasil pengamatan kami
pada percobaan medan magnet bumi pengamatan
yang diperoleh yaitu grafik berbentuk lurus, dimana pada saat menentukan
komponen horizontal grafik dimulai dari sisi kiri layar menuju sisi kanan
layar. Pada grafik ini diperoleh masing-masing tinggi yang berbeda dimana
dinamakan maximum dan titik terendah pada grafik dinamakan minimum. Pada komponen horizontal ini
memperoleh medan magnet maksimal
(gauss) pada saat titik maksimal yaitu 0,07 dengan sudut θH (°) 244 dan pada
saat titik minimal yaitu 0,07 dengan sudut θH (°) 255. Dimana sudut di titik
maksimal lebih kecil dari sudul di titik minimal (244 < 255), sehingga
selisih sudut yang diperoleh pada titik maksimal dan minimal yaitu 11o.
Pada vertikal grafik diperoleh
berasal dari kanan layar menuju kekiri layar. Pada grafik ini diperoleh
masing-masing tinggi yang berbeda dimana dinamakan maximum dan titik terendah
pada grafik dinamakan minimum. Untuk
medan magnet total/vertikal kami memperoleh medan magnet maksimal (gauss) pada
saat titik maksimal yaitu 0,01 dengan sudut θH (°) 9 dan pada saat titik
minimal yaitu 0,01 dengan sudut θH (°) 47. Dimana sudut di titik maksimal lebih
kecil dari sudul di titik minimal (9 < 47), sehingga selisih sudut yang
diperoleh pada titik maksimal dan minimal yaitu 38o.
Pada
sudut dip kami menggunakan satuan tesla. Pada medan magnet maksimal sudut dip kami menggunakan data pada percobaan
medan magnet bumi pada koponen horizontal dan komponen Vertiakal. Dengan sudut
dip (θ) yaitu hasil pengurangan dari Sudut θT dengan Sudut
θH (θ = θT – θH). Dari hasil
perhitungan ini kami memporoleh hasil bahwa sudut maksimum lebih besar dari
sudut minimum (235 > 208) dengan selisih sudut 270.
Pada praktikum ini masih banyak
terdapat keliruan dan kesalahan, diantaranya kurang pahamnya praktian dalam
menggelai fungsi alat dan komponen alat sehingga pada saat menentukan komponen
horizontal alat yang dipasang tidak terlalu tertata rapi dan terjadi juga
ketidaksengajaan record yang diklik tidak bersamaan dengan alat yang akan
diputar, sehingga hasil yang didapatkan kurang teliti, begitu juga untuk
menentukan medan magnet total.
BAB
V
KESIMPULAN
KESIMPULAN
Pada percobaan yang dilakukan, dapat
ditarik kesimpulan:
1.
Nilai
medan magnet pada komponen horizontal yaitu
Max : 0,07 gauss sudut ᶱH Max : 244o
Min : 0,07 gauss sudut ᶱH Min : 255o
Max : 0,07 gauss sudut ᶱH Max : 244o
Min : 0,07 gauss sudut ᶱH Min : 255o
2.
Nilai
medan magnet total yaitu:
Max : 0,01 gauss sudut ᶱH Max : 9o
Min : 0,01 gauss sudut ᶱH Min : 47o
Max : 0,01 gauss sudut ᶱH Max : 9o
Min : 0,01 gauss sudut ᶱH Min : 47o
3. Besar
sudut dip yang diperoleh yaitu:
-Horizontal
Max : 7 x 10-6 tesla
Min : 7 x 10-6 tesla
-Total
Max : 1 x 10-6 tesla
Min : 1 x 10-6 tesla
Max : 7 x 10-6 tesla
Min : 7 x 10-6 tesla
-Total
Max : 1 x 10-6 tesla
Min : 1 x 10-6 tesla
-Sudut dip
Pada Max θ ArcCos :
0.99o θ = 235o
Pada Min θ ArcCos :
0.99o θ = 208o
REFERENSI
Anonim. Ilmu Astronomi, [Online]
Tersedia:http://www.astronomynotes.com/ solarsys/s7.html
[05 Mei 2016].
Asmi,
Sabana. (2015). Medan Magnet Bumi, [Online]. Tersedia:www.ilmuhikmah .com/earth04.html. [05 Mei 2016].
Sumarlin, Narlin. (2011). Medan Magnetik Bumi, [Online]. Tersedia:http:// www. physicsiseasy.com/ archive.html. [05 Mei
2016].
Tidak ada komentar:
Posting Komentar