Prosiding Seinar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 14 Mei 211 KARAKERISIK VARIASI HARIAN KOMPONEN H GEOMAGNE SASIUN PENGAMA GEOMAGNE BIAK Habirun Peneliti Pusat Peanfaatan Sains Antariksa, LAPAN Abstrak Pada akalah ini dibahas karakteristik variasi harian koponen H geoagnet pada saat aktivitas atahari enurun, dari aktivitas atahari aksiu tahun 1991 sapai dengan aktivitas atahari sekitar iniu tahun 1996. Menggunakan data variasi harian koponen H stasiun pengaat geoagnet Biak tahun 1991 hingga 1996. Analisis variasi harian koponen H enggunakan etode analisis Haronik dikaitkan terhadap efek periode variasi harian. Periode variasi harian koponen H geoagnet ditentukan enggunakan FF (Fart Fourier ransfor). Berdasarkan hasil analisis galat odel yang diperoleh sehingga fluktuasi karakteristik variasi harian koponen H akibat efek aktivitas atahari aksiu hingga iniu diketahui. Hasil analisis galat odel variasi harian koponen H dibandingkan terhadap bilangan sunspot ratarata dan hasilnya enunjukan bahwa galat odel pada aktivitas atahari aksiu lebih kecil dari pada aktivitas atahari disekitar iniu. Kata kunci: Karakteristi koponen geoagnet, FF, analisis Haronik PENDAHULUAN Karakteristik variasi harian koponen H geoagnet sangat kopleks dan berfluktuasi akibat dipengaruhi berbagai aktivitas gangguan jangka pendek, terutaa dapak angin atahari (solar wind) akibat aktivitas flare dan CME (Coronal Mass Ejection). Pada saat terjadi flare sehingga arus partikel-partikel dari energetik yang tibul selaa flare, dapat eecahkan edan agnetik bui secara kuat pada selang waktu sangat singkat. Sehingga tibul gangguan yang dikenal sebagai badai agnet (Magnetic Stors) dan eicu tibulnya badai ionosfer (Ionoshperic Stors) elalui siste kopling egnetosfer-ionosfer-atosfer (surutai et al., 199). Gangguan tersebut terjadi karena adanya transfer energi dan eontu elalui ekanise rekoneksi antara solar wind terhadap agnetosfer seakin intens bersaaan dengan edan agnet arah selatan Bz. Gangguan tersebut engakibatkan penurunan ataupun kenaikan variasi harian koponen H dari kondisi noralnya. Pada saat terjadi rekoneksi, energi dan oentu ditransfer kedala agnetosfer bui sehingga engakibatkan perubahan siste arus. Perubahan siste arus tersebut enibulkan depresi pada variasi harian koponen H diseluruh perukaan bui yang tegak lurus terhadap gangguan, Perlu diketahui bahwa efek variasi harian akibat radiasi atahari aupun solar wind epengaruhi variasi harian koponen geoagnet uunya digolongkan dala dua golongan yakni efek gangguan yang sifatntanya jangka panjang dan jangka pendek. Gangguan jangka panjang terutaa akibat efek aktivitas atahari sesuai suklis bilangan sunspot berperiode sekitar 11 tahun. Deikian pula gangguan aktivitas atahari jangka pendek yang bersifat periodik dan teporal. Gangguan jangka pendek berperiodik seperti peristiwa gangguan CME epengaruhi variasi geoagnet enunjukkan gangguan berulang (recurrent event). Peristiwa seperti deikian uunya terjadi pada fase siklus atahari enurun dan atahari iniu (Zhou X. Y and Wei F. S., 1998). Berkaitan efek berbagai aktivitas gangguan yang diungkapkan di atas sehingga odel variasi harian koponen geoagnet ditentukan sesuai kondisi aktivitas gangguan saat tertentu. Oleh karena itu odel variasi harian koponen geoagnet jangka pendek ditentukan berdasarkan sifat gangguan yang berperiodik. Berdasarkan gangguan yang berperiode tersebut sehingga odel M-359
Habirun / Karakteristik Variasi Harian variasi harian koponen geoagnet ditentukan enggunakan analisis Haronik yang dikaitkan efek berperiode radiasi atahari, bulan dan efek planetari (Habirun., 29). Sedangkan akibat efekefek gangguan lain yang epengaruhi variasi harian koponen geoagnet diabaikan. Sehubungan uraian yang diungkapkan di atas aka pada akalah ini dibahas karakteristik variasi harian koponen H pada aktivitas atahari aksiu sapai dengan aktivitas atahari disekitar iniu. Dengan difokuskan pada efek variasi harian epengaruhi variasi harian koponen H geoagnet jangka pendek. variasi harian koponen H geoagnet ditentukan berdasarkan etode analisis Haronik dengan dikaitkan terhadap efek akibat periode radiasi atahari, bulan dan planetari yang disebut di atas. Sedangkan penentuan periode-periode variasi harian koponen H enggunakan FF (Fasrt Fourier ransfor). Data variasi harian koponen H geoagnet yang digunakan dari stasiun pengaat geoagnet Biak tahun 1991 sapai dengan tahun 1997 dan data sunspot dari WDC (word data center) geoagnet. Berdasarkan hasil analisis galat odel yang diperoleh sehingga fluktuasi karakteristik variasi harian koponen H akibat efek aktivitas atahari aksiu hingga iniu dapat diketahui. Hasil analisis galat odel variasi harian koponen H dibandingkan terhadap julah bilangan sunspot enunjukan bahwa galat odel pada aktivitas atahari aksiu lebih kecil dari pada aktivitas atahari disekitar iniu. MEODE PENENUAN MODEL VARIASI HARIAN KOMPONEN H GEOMAGNE Penentuan periode variasi harian koponen H Sebelu diuraikan etode penentuan odel variasi harian koponen H geoagnet terlebih dahulu ditentukan periode-periode gangguan yang berpengaruh pada variasi harian koponen H. Penentuan periode gangguan yang sangat berpengaruh pada variasi harian koponen H ditentukan enggunakan FF. Data variasi harian yang digunakan adalah data bulan Mei dan Deseber 1996, Spektru 35 3 25 2 15 1 5 FF Variasi Harian Koponen H Geoagnet Biak Mei 1996 1 1 1 1 Periode Gabar 2.1 Periodesitas efek variasi harian epengaruhi variasi harian koponen H geoagnet bulan Mei dan Deseber tahun 1996 pada aktivitas atahari enurun abel 2.1 PERIODESIAS AKIVIAS GANGGUAN VARIASI HARIAN KOMPONEN H GEOMAGNE DAA DARI SASIUN PENGAMA GEOMAGNE LAPAN BIAK BULAN MEI DAN DESEMBER 1997 No Efek Mei Deseber eoritis 1 Matahari 22 22 24 2 Bulan 12 13 12 3 Planetari 6 7 6 karena pada tahun itu aktivitas atahari iniu berarti bintik atahari (sunspot) lebih sedikit dibandingkan pada aktivitas atahari aksiu. Dengan hal yang diungkapkan di atas sehingga aktivitas gangguan yang berpengaruh dari luar bui, terutaa dari atahari seakin kecil. Artinya periode gangguan yang berpengaruh pada variasi harian koponen H hanya arus cincin yang S p e k tr u M-36 FFVariasi Harian Koponen H Geoagnet Biak Deseber 1996 3 25 2 15 1 5 1 1 1 1 Periode
Prosiding Seinar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 14 Mei 211 disebabkan efek dinao akibat perputaran bui pada subunya. Hasil analisis periodesitas yang diperoleh secara kualitatif dapat dilihat pada gabar 2.1 dan secara kuantitatif dapat dilihat pada tabel 2.1. Perlu diketahui bahwa gabar 2.1 enyatakan subu Y skala biasa sedangkan pada subu X skala logaritik. Deikian pula hasil analisis yang dinyatakan secara kuantitatif pada tabel 2.1 periodesitas epiris yang diperoleh dari perhitungan dan dibandingkan terhadap periodesitas sebenarnya atau teoritis. Pada tabel 2.1 enunjukan hasil perhitungan periode variasi harian yang epengaruhi variasi harian koponen H geoagnet dengan enggunakan FF. Efek gangguan yang terlihat pada tabel 2.1 adalah periode radiasi atahari yang lebih stabil dari pada efek bulan dan planetari. Pada tahun 1996 periode variasi harian koponen H akibat efek atahari dari 24 ja sapai dengan 21 ja, sedangkan akibat efek bulan dari 13 ja hingga 1 ja dan planetari dari 7 ja sapai dengan 5 ja kadang-kadang tidak uncul. Hal itulah yang enyebabkan rendahnya akurasi odel variasi harian koponen H. Pengolahan Data elah diuraikan sebelunya bahwa perubahan variasi harian koponen H akibat dipengaruhi berbagai aktivitas gangguan. Dengan deikian pola karakteristik variasi harian koponen H geoagnet erupakan bentuk superposisi efek gangguan. Sehingga analisis karakteristik variasi harian koponen H diolah uunya elalui pengurangan antara data pengaatan terhadap odel variasi harian koponen H hari tenang (S q ). Berarti variasi harian koponen H geoagnet dari pengaatan erupakan penjulahan pola variasi hari tenang terhadap fluktuasi akibat efek gangguan. Dengan kondisi itu aka analisis pengolahan data variasi harian koponen H elalui identifikasi analisis Haronik dipengaruhi berbagai aktivitas gangguan dengan periodesitanya tercantu pada tabel 2.1. Sedangkan ruusan odel analisis perubahan variasi harian koponen H geoagnet tersebut secara rinci akan diuraikan pada bagian titik 2.3. Analisis Variasi Harian Koponen H Perubahan variasi harian koponen H geoagnet dipengaruhi berbagai aktivitas gangguan seperti telah diuraikan sebelunya. Karena karakteristik variasi harian koponen H dibentuk pola superposisi dengan terodulasi oleh aktivitas gangguan aka bentuk odel analisis yang digunakan sesuai ruusan ateatik Kutiev (21), dengan dinyatakan sebagai berikut ; 2 2 π ( t, L ) K ( t ) g + g Cos { ( L LF )} (2.1) χ = h o = 1 dengan L adalah waktu lokal, λ adalah periode gangguan dan LF adalah sudut fasa yang ke-. Ekspresi dala tanda kurung yang representatif berdiri dua gelobang sinusoidal yang dibentuk priode efek atahari, bulan dan planetari dan kondisi itu sesuai dengan rotasi atahari berputar pada subunya. Aplitudo g 1 dan g 2, sudut fasa LF 1 dan LF 2 yang dihitung elalui persaaan (2.3). Untuk penyederhanaan persaaan (2.1) dala penurun analisis koefisien-koefisien gelobang akibat efek atahari, bulan dan planetari tidak ditunjukan dan yang ditunjukan hanya rata-rata, aplitudo dan sudut fasa yang cukup representatif untuk ewakili konstanta-konstanta odel. Distribusi geloang akibat efek variasi harian koponen H dari persaaan (2.1) dala waktu lokal terodulasi oleh fungsi K h (t), keudian dala definisi enyatakan bahwa τ adalah waktu salah satu cara untuk enundah reaksi χ kelanjutan perubahan-perubahan gangguan dinyatakan dala ruusan 1 τ t K h ( t ) = (exp 1 ) θ exp( ) d τ t α Kuantitas θ (analog dengan χ) ditulis penurunan relatif dari perubahan gangguan terhadap S q dan waktu konstan yang representatif setiap kali kelabatan rata-rata antara perubahan gangguan dan χ. Menurut Kutiev dan Muhtarov (21) dala persaaan (2.3) konstan diset dala pencuplikan M-361 λ (2.2)
Habirun / Karakteristik Variasi Harian setiap 16 ja. Setelah itu rata-rata, konstanta-konstanta odel analisis, aplitudo dan sudut fasa persaaan (2.1) dihitung elalui persaaan (2.3) 1 2 2 aplitudo g g = A + B o = H t t = 1 sudut fasa B 2 LF = arctan( ), A > (2.3) A = ( H t g o ) Cos ω t A t = 1 2 B = ( H t g o ) Sin ω t t = 1 HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan perubahan karakteristik variasi harian koponen H pada aktivitas atahari enurun, dianalisis enggunakan data variasi harian koponen H dari tahun 1991 hingga 1997. Hasil analisis karakteristik variasi harian koponen H geoagnet dari data pengaatan dibandingkan terhadap odel analisis yang dihitung elalui persaaan (2.1) dan hasilnya (lihat gabar 3.1). Perlu diketahui bahwa hasil analisis variasi harian koponen H hari tenang pada gabar 3.1 enunjukan perubahan data dan odel analisis variasi harian koponen H bulan Mei dan Deseber dari tahun 1991 hingga 1997. Sedangkan galat odel variasi harian koponen H geoagnet yang dianalisis pada kondisi aktivitas atahari enurun dapat dilihat pada tabel 3.1. Pada tabel 3.1 kolo 7 terdapat hasil analisis galat odel terkecil.34 n yang dinyatakan galat odel bulan Deseber 1997. Sedangkan galat odel terbesar sekitar 17.128 n terlihat pada bulan Januari 1996 dan dinyatakan dala tabel yang saa pada kolo 6. 74 72 7 68 66 64 62 6 58 87 86 85 84 83 82 81 8 79 78-5 -1-15 -2-25 -3-35 -4-45 Koponen H Mei 1991 ei.1991 Koponen H Mei 1993 ei.1993 Koponen H Mei 1995 ei.1995 H ( n ) 84 82 8 78 76 74-1 -2-3 -4-5 -6 5 45 4 35 3 25 2 15 1 Koponen H Mei 1992 ei.1992 Koponen H Mei 1994 Koponen H Mei 1996 ei.1994 Mei.1996 M-362
Prosiding Seinar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 14 Mei 211 14 Koponen H Mei 1997 13 12 ei.1997 H(n) 11 1 99 98 Gabar 3.1a. Karakteristik variasi harian koponen H geoagnet hari tenang antara data pengaatan dibandingkan terhadap odel analisis bulan Mei data dari 1991 sapai dengan 1997 stasiun pengaat geoagnet Biak Selanjutnya, telah diketahui bahwa aktivitas geoagnet yang dinyatakan variasi harian koponen H dala satu bulan terdiri dari dua kondisi yakni hari tenang dan hari terganggu. Keudian dihitung galat odel variasi harian koponen H dari asing-asing hari, sehingga diperoleh galat odel pada saat aktivitas geoagnet hari tenang dan galat odel pada saat aktivitas geoagnet hari terganggu. Dengan tentunya aktivitas geoagnet dari kedua hari yang berbeda itu juga enunjukan galat odel analisis yang berbeda pula. Untuk lebih jelasnya hasil analisis galat odel dari kedua hari aktivitas geoagnet itu dibandingkan dan hasilnya dapat dilihat pada gabar 3.2. Pada gabar 3.2 terlihat dengan jelas bahwa fluktuasi galat odel pada aktivitas geoagnet hari tenang lebih rendah dari pada aktivitas geoagnet hari terganggu. H ( n ) H (n) 91 9 89 88 87 86 85 84 83 82 86 85 84 83 82 81 8 79 78 3 25 2 15 1 5-5 -1-15 Koponen H Deseber 1991 Koponen H Deseber 1993 Koponen H Deseber 1995 Des.1991 Des.1993 Des.1995 M-363 87 86 85 84 83 82 81 8 79 H ( n ) 2 1-1 -2-3 -4-5 -6 7 6 5 4 3 2 1 Koponen H Deseber 1992 Koponen H Deseber 1994 Koponen H Deseber 1996 Des.1994 Des.1996 Des.1992
Habirun / Karakteristik Variasi Harian H(n ) 1 99 98 97 Koponen H Deseber 1997 Des.1997 96 95 Gabar 3.1b. Karakteristik variasi harian koponen H geoagnet hari tenang antara data pengaatan dibandingkan terhadap odel analisis bulan Deseber data dari 1991 sapai dengan 1997 stasiun pengaat geoagnet Biak H(n) Galat odel variasi harian koponen H hari tenang dan terganggu stasiun pengaat geoagnet LAPAN Biak 5 45 Galat.erganggu 4 Galat.tenang 35 3 25 2 15 1 5 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 Waktu Gabar 3.2. Galat odel variasi harian koponen H geoagnet pada aktivitas geoagnet hari tenang dan hari terganggu ditinjau pada saat aktivitas atahari enurun dari tahun 1991 sapai dengan tahun 1997 data dari stasiun pengaat geoagnet Biak Sunspot 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Bilangan sunspot 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 Waktu/tahun Sunspot rataan Rata-rata Gabar 3.3. Data julah bilangan sunspot rataan dibandingkan terhadap rata-rata dan dari data rataan (word data center) geoagnet M-364
Prosiding Seinar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 14 Mei 211 Berkaitan dengan aktivitas atahari epengaruhi variasi harian koponen H pada saat aktivitas geoagnet hari tenang aupun aktivitas geoagnet hari terganggu. Hal itu jelas pengaruh aktivitas atahari sangat besar epengaruhi perubahan pola variasi harian koponen geoagnet. etapi dala hasil analisis galat odel variasi harian koponen H dari kedua kondisi itu ditinjau terhadap perubahan aktivitas atahari jangka panjang yang dinyatakan bilangan sunspot terjadi keunikan. Keunikan yang uncul terjadi pada aktivitas atahari aksiu hasil analisis galat odel variasi harian koponen H uunya lebih kecil. Sedangkan pada aktivitas atahari iniu hasil analisis galat odel variasi harian koponen H geoagnet secara uu ebesar (lihat gabar 3.2 dan 3.3). Kondisi yang deikian seharusnya terjadi pada aktivitas atahari aksiu hasil analisis galat odel ebesar dan pada aktivitas atahari iniu hasil analisis galat odel engecil. Berdasarkan uraian yang diungkapkan di atas, sehubungan analisis perhitungan galat odel variasi harian koponen H dihitung berdasarkan variasi-variasi akibat efek gangguan teporal yang cukup kecil terhadap pola noral atau pola hari tenang. Berarti efek gangguan teporal yang cukup kecil itu pada efek aktivitas atahari cukup besar akan tereda. Sedangkan pada efek aktivitas atahari cukup kecil sehingga efek gangguan teporal yang cukup kecil itu tidak tereda oleh aktivitas atahari. Dengan hal itu dapat disipulkan bahwa pada aktivitas atahari ebesar atau aksiu galat odel variasi harian koponen H geoagnet engecil karena tereda efek aktivitas atahari. Sebaliknya aktivitas atahari engecil atau iniu galat odel variasi harian koponen H ebesar karena variasi harian koponen H tidak tereda oleh aktivitas atahari. abel 3.1 GALA MODEL ANALISIS KARAKERISIK VARIASI HARIAN KOMPONEN H GEOMAGNE DARI SASIUN PENGAMA GEOMAGNE LAPAN BIAK DARI AHUN 1991 SAMPAI DENGAN AHUN 1997 ahun 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 Bulan 1 2 3 4 5 6 7 Januari 1.685 1.5.617 11.99 3.632 17.128.686 Pebruari 1.666.899.753 7.467 4.961 7.243.444 Maret.857.862.866 4.161 1.84 4.744.641 April 1.149 1.49.583 5.626 5.681 4.71.688 Mei 1.253.82.486 6.95 4.344 4.47.413 Juni 1.342 2.357.678 5.396 8.211 4.575.62 Juli 1.439.934.72. 6.695 4.19.39 Agustus 1.821.645 1.54 6.83 6.61 3.295.756 Septeber 3.19.775.738 7.81 7.35 6.193 1.81 Oktober 1.14.85 5.793 9.524 6.36 7.168.859 Nopeber 1.249.381.566 5.651 5.759 8.746.723 Deseber.697.923.696 5.219 5.251 5.728.34 KESIMPULAN Sesuai data variasi harian koponen H geoagnet stasiun pengaat geoagnet LAPAN Biak dari tahun 1991 sapai dengan tahun 1997 sehingga diperoleh karakteristik variasi harian koponen H. Menggunakan etode analisis Harnonik sehingga diperoleh galat odel variasi harian koponen H geoagnet. Hasil analisis galat odel pada aktivitas atahari enurun, galat odel terkecil.34 n yang dinyatakan galat odel pada bulan Deseber 1997, sedangkan galat odel terbesar sekitar 17.128 n terlihat pada bulan Januari 1996. Dala hasil analisis galat odel pada aktivitas geoagnet tenang dan terganggu ditinjau terhadap perubahan aktivitas atahari M-365
Habirun / Karakteristik Variasi Harian jangka panjang terjadi keunikan. Keunikan yang uncul terjadi pada aktivitas atahari aksiu hasil analisis galat odel variasi harian koponen H uunya justru lebih kecil. Sedangkan pada aktivitas atahari iniu hasil analisis galat odel variasi harian koponen H geoagnet secara uu ebesar. DAFAR PUSAKA Habirun., 29. Prediksi variasi harian koponen H regional enggunakan analisis Haronik, Buku Iliah ISBN 978-62-8564-8-3 diterbitkan LAPAN Jakarta baulan Januari. Kutiev, I., and Muhtarov., 21. ing of Mid Latitude E-Region Response to Geoagnetic Activity, J. Geophys. Res. 1551 1551 16 : A8 (ORSI COSPAR IRI, 8 : 4, Kanagawa 299 851 Japan) surutai, B.., B.E. Glodstein, E. J. Sith, W. D. Gonzalez, F. ang, S-1. Akasofu, and R. R. Anderson, 199. he interplanetary and solar causes of geoagnetic activity, Planet. Space Sci. 38(1), 19 126. Zhou X. Y and Wei F. S., 1998. Prediction of recurrent geoagnetic distrurbance by using adaptive filtering. Earth Planets Space 5, 839 845 Japan. M-366