Cara Kerja Seismometer Alat Pendeteksi (Detektor) Gempa dan Alat Pendeteksi Tsunami Deep Ocean Assessment and Reporting of Tsunami (DART) Buoys
Alat Pendeteksi (Detektor) Gempa
Seismometer adalah alat atau sensor getaran, yang biasanya dipergunakan untuk mendeteksi gempa bumi atau getaran pada permukaan tanah. Hasil rekaman dari alat ini disebut seismogram.
Seismograf pertama kali ditemukan oleh Zhang Heng seorang astronom, matematik, engineer dan pelukis pada masa pemerintahan Dinasti Han awal abad kedua. Pada masa itu Zhang Heng tidak mengatakan dengan pasti bagaimana sebuah gempa diukur dengan satuan skala richter (skala richter belum ditemukan sampai 1935).
Pada seismograf terdapat dua bagian, yaitu bagian horizontal dan vertikal. Dengan menggunakan alat pengukur gempa, seismograf vertikal dan seismograf horizontal, gempa yang terjadi baik gempa vertikal maupun gempa horizontal akan tercatat dan terdeteksi.
Seismograf Horizontal
Seismograf horizontal berfungsi untuk mencatat getaran bumi pada arah mendatar. Pada Seismograf horizontal, massa stasioner digantung dengan sebuah tali. Dibagian bawah terdapat jarum yang ujungnya menyentuh roll pita, yang selalu berputar searah jarum jam. Tiang penompang roll pita terpancang pada tanah. Pada waktu terjadi gempa, roll pita bergetar, sedang massa stasioner dan jarum jam tetap. Maka terbentuklah goresan pada roll pita tersebut yang disebut seismogram.
Seismograf Vertikal
Fungsi seismograf vertikal untuk mencatat getaran gempa vertikal. Massa Stasioner pada Seismograf vertikal ditahan oleh sebuah pegas (P) dan sebuah tangkai berengsel. Ujung massa stasioner yang berjarum disentuhkan pada roll pita yang selalu bergerak searah jarum jam. Jika terjadi getaran gempa, maka roll pita akan bergerak sehingga akan terbentuk seismogram pada roll pita tersebut.
Prinsip kerja dari Seismograf yaitu mengembangkan kerja dari bandul sederhana. Ketika mendapatkan usikan atau gangguan dari luar seperti gelombang seismik maka bandul akan bergetar dan merekam datanya seperti grafik. Untuk mengetahui kekuatan & getaran yang dirasakan, seismograf dilengkapi dengan pendalar (semacam pemdulum). Dengan adanya pendalar tersebut dapat mengetahui seberapa besar tekanan yang diberikan oleh getaran tersebut.
Berdasarkan cara pembacaan data, sesmograf terdiri atas 2, yaitu:
Seismograf Manual (mekanikal) dan Seismograf Digital (elektromagnetik).
Seismograf Manual (mekanikal)
Seismograf Mekanikal dapat mendeteksi baik gerakan vertikal maupun gerakan horizontal tergantung dari pendular yang digunakan apakah vertikal atau horizontal.
Pada komponen horizontal utara-selatan, arah gempa yang dicatat adalah arah gempa pada posisi utara atau selatan sedangkan pada komponen horizontal timur-barat, arah gempa yang dicatat adalah arah gempa pada posisi timur atau barat, dan pada komponen vertikal arah gempa yang dicatat adalah arah gempa dilatasi atau kompresi.
Seismograf 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 spelgavanometer. Selain itu, seismograf digital modern menambahkan komponen keempat yaitu layar, "user-friendly", dan cepat transfer data.
Komponen-Komponen Seismograf
Seismograf terdiri dari beberapa bagian, yaitu sebuah sensor, amplifier dan pengkondisi sinyal, ADC, Time System, Rekorder, dan tentunya power supply. Gabungan antara amplifier dan pengkondisi sinyal, ADC, dan time system biasa disebut dengan Digitizer.
Sensor:
Komponen Sensor untuk sebuah Seismograph disebut Seismometer. Seismometer diartiakan sebuah sensor yang menangkap gelombang seismik yang berbentuk besaran fisik. Bentuk output dari seismometer adalah tegangan listrik. Seismometer sendri terbagi dua jenis yaitu Short Period dan Broadband.
Amplyfier (Pengkondisi sinyal):
Output dari seismometer yang berupa tegangan tersebut merupakan input dari bagian ini. Seperti namanya Amplyfier, berfungsi sebagai penguat tegangan dari seismometer. Sebab tegangan yang dihasilkan oleh seismometer belum dapat diolah secara langsung oleh ADC, Jadi perlu dikuatkan dan dipilih (difilter) oleh pengkondisi sinyal. Hasil dari bagian Amplyfier dan Pengkondisi Sinyal inilah yang menjadi input bagi ADC.
ADC:
ADC atau Analog to Digital Converter adalah sebuah bagian yang berfungsi sebagai perubah dari sinyal analog, berupa tegangan listrik yang dikeluarkan oleh pengkondisi sinyal menjadi sebuah bentuk digital. Bentuk digital inilah nantinya yang akan diproses menjadi sebuah informasi.
Digitizer
Digitizer diintegrasikan dengan sebuah logger sebagai media penyimpan data. Sehingga data tersebut tidak hilang dan dapat dipergunakan sewaktu-waktu.
Time System:
Time System atau sistem pewaktu dalam sebuah Seismograf sangat penting sebagai penyedia informasi waktu dari parameter gempa bumi. Sistem pewaktu dapat diperoleh dari sebuah RTC (Real Time Clock), biasanya berupa IC, dan sebuah GPS (Global Position system). Pada masa sekarang ini RTC dan GPS keduanya dibutuhkan dalam seismograf untuk saling melengkapi.
Recorder:
Recorder di dalam sebuah seismograf berfungsi sebagai pencatat atau perekam untuk selanjutnya di lakukan analisa lanjutan. Sudah jamak di sini bahwa recorder berupa sebuah PC atau laptop. Selain sebagai recorder, peran PC bisa juga sebagai data logger dan juga analisis data. Hal tersebut dimungkinkan karena dilengkapi dengan software analisa.
Power Supply:
Sebuah alat elektronika tidak dapat bekerja tanpa diberi power supply. Power supply yang digunakan adalah tegangan DC atau searah. Untuk sebuah seismograf tegangan dari sumber masuk ke digitizer untuk selanjutnya didistribusikan ke semua bagian.
Sistem Pengukuran Gempa Bumi
Sekarang getaran-getaran gempa bumi merupakan 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 disebabkan seismograf dapat mendeteksinya.
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.
Saat 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 paling kecil sekalipun dapat dicatat.
Klasifikasi Besaran Gempa
Besaran (magnnitudo) gempa yang didasarkan pada amplitude gelombang tektonik dicatat oleh seismograf dengan menggunakan skala ritcher. Selain itu, ada massa yang bebas sari getaran gempa yang disebut massa stasioner.
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 terjadi goresan antara massastasioner dan benda tersebut. Goresan tersebut merupakan wujud dari gambaran getaran bumi.
Dari goresan-goresan itu para ahli dapat membaca tekanan dan frekuensi suatu gempa:
2,0 – 3,4 Skala Richter: Tidak terasa, tapi terekam seismograf.
3,5 – 4,2 Skala Richter: Hanya terasa oleh beberapa orang.
4,3 – 4,8 Skala Richter: Terasa oleh banyak orang.
4,9 – 5,4 Skala Richter: Terasa oleh semua orang.
5,5 – 6,1 Skala Richter: Sedikit merusakkan bangunan.
6,2 – 6,9 Skala Richter: Merusak bangunan.
7,0 – 7,3 Skala Richter: Rel kereta api bengkok.
7,4 – 7,9 Skala Richter: Kerusakan hebat.
Diatas 8,0 Skala Richter: Kerusakan luar biasa.
Alat Pendeteksi Tsunami
PendeteksiTsunami di Laut, dalam bahasa inggris disebut The Ocean-Based Tsunami Detection System atau akrab disapa Deep-Ocean Assessment and Reporting of Tsunami (DART) merupakan salah satu sistem khusus pendeteksi tsunami yang ditempatkan di lautan.
Sistem ini menempatkan perangkat pelampung khusus atau Deep-Ocean Tsunami Detection Buoys di tengah lautan. Perangkat khusus tersebut bertugas untuk mendeteksi perubahan level permukaan air laut.
DART kali pertama digagas pada 2001 oleh National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Amerika Serikat.
Kemudian NOAA melakukan lisensi kepada seluruh negara. DART muncul pertama kali dalam bentuk prototipe pada Oktober 2003. Pada kemunculan pertamanya, DART ditempatkan di 6 titik , yakni di Alaska, Oregon, dan di beberapa lokasi dekat dengan garis khatulistiwa.
Perangkat DART atau sistem Buoy memiliki dua komponen utama. Sensor tekanan yang ditempatkan di dasar laut dan perangkat yang mengapung di lautan. Sensor tekanan, mendeteksi segala perubahan yang terdeteksi dan mentransfer pada perangkat yang mengapung memanfaatkan telemetri akustik.
Perangkat yang mengapung itu kemudian mentransmisikan data melalui satelit pada pusat peringatan tsunami yang dimiliki masing-masing negara.
DART memiliki syarat khusus agar bisa beroperasi, tidak boleh terlalu jauh dari titik gempa dan tidak boleh pula terlalu dekat. Selain itu, komponen yang dipasang di dasar laut, harus ditempatkan di kedalaman lebih dari 3.000 meter.
Syarat-syarat ini dilakukan guna menghindari adanya interferensi gelombang, misalnya gelombang laut biasa. Secara umum, tsunami terjadi dalam rentang 15-20 menit setelah gempa Bumi terjadi. Dalam kondisi normal, DART bekerja mengirimkan data tiap 15 menit sekali. Namun, bila DART mendeteksi adanya aktivitas seismik yang tidak normal, ia akan secara otomatis bekerja dalam mode “event.”
Mode yang memungkinkan DART mengirimkan data tiap satu menit sekali. Bila dalam 4 jam kemudian tidak ada kasus berarti, DART kembali ke kondisi normal.
Meskipun buoy atau DART memiliki kemampuan mendeteksi tsunami lebih dekat di lautan, sebuah laporan yang dikeluarkan oleh National Research Council of the National Academy of Sciences, dan diberitakan MIT Technology Review, mengatakan bahwa DART tidak memiliki cukup keandalan untuk mendeteksi tsunami.
Dari 36 titik stasiun yang ada pada 2008 lalu, hanya tersisa 60 persen setelah setahun dipasang. Ini artinya, keandalan atau kekuatan perangkat tersebut, dipertanyakan.
Merujuk data yang dipaparkan National Bata Bouy Center, kini terdapat 1.353 Bouy di seluruh dunia termasuk dua titik yang ditempatkan di Samudera Hindia, berbatasan antara Indonesia dan Australia.
Sayangnya, dari jumlah itu hanya 912 unit yang masih aktif mengirimkan data. Apalagi, DART bukanlah barang murah. Satu unit alatnya memerlukan biaya hingga $25 ribu.
Selain itu, merujuk laporan tersebut, sistem pendeteksian tsunami yang menggunakan DART, tak memungkinkan pusat peringatan tsunami memiliki waktu berlebih menginformasikan data yang diterima. Ini butuh waktu hingga 7 menit bagi para peneliti di Pusat Peringatan tsunami menganalisa data yang dikirimkan oleh DART.
Referensi:
Melihat Cara Kerja Detektor Gempa dan Tsunami - Tirto.id
(19 Desember 2017)
Seismograf
penyeara.blogspot.com/2013/08/seismograf.html?m=1
(04 Agustus 2013)