ESSAY FISIKA "SISTEM MAGNETIK BUMI DAN KARAKTERISTIK BEBERAPA MATERIAL DI DALAMYA"
SISTEM MAGNETIK BUMI DAN
KARAKTERISTIK BEBERAPA BENDA MAGNETIK DI DALAMNYA
Oleh
: Atika Nurul Fathiyah
Sebagian
dari kita tentu tidak asing lagi apabila kata Magnet disebutkan, pengetahuan
tentang magnet sudah lama kita dapatkan,
mulai dari sekolah dasar sampai pada saat di mana kita telah duduk
diperguruan tinggi seperti sekarang ini, tentunya terkhusus untuk yang
mengambil jurusan Fisika sebagai bidang studi kejuruannya. Pembahasan tentang
magnet memang tidak ada habisnya. Selama ini mungkin pengetahuan akan magnet
hanya sebatas tentang dua benda yang saling tarik menarik atau tolak menolak
satu sama lain. Namun, magnet dan sifat kemagnetan jauh lebih komplek dan rumit
dari apa yang kita bayangkan. Untuk itu saya bemaksud untuk menuliskan sedikit
pengetahuan tentang magnet yang diharapkan dapat memambah wawasan dan ilmu
kita.
Menurut
sejarah, magnet alami bumi yang pertama
kali ditemukan ialah berupa batuan berwarna gelap yang mampu menarik
benda-benda yang terbuat dari besi dan beberapa material lainnya (loadstone) . Batuan ini ditemukan
sekitar 2500-3000 tahun sebelum masehi. Daerah penemuannya berada di Asia Minor (Asia Kecil) lebih tepatnya di daerah yang dinamakan
Magnesia. Ada banyak sekali pendapat tentang asal-usul magnet namun yang pasti
manusia telah lama mengenal magnet dan memanfaatnya untuk berbagai hal,
diantaranya sebagai alat penunjuk arah, atau digunakan juga sebagai alat terapi
seperti yang dilakuan oleh rakyat cina.
Magnet
pada dasarnya adalah kemampuan suatu benda untuk menarik benda-benda lain yang
berada di sekitarnya. Kemampuan magnet untuk menarik benda-benda disekitarnya
ini disebabkan kerena magnet memiliki daerah atau ruang di mana sebuah benda
yang berada di dalam ruang itu akan mendapatkan gaya magnet. Makin besar
kekuatan suatu magnet maka semakin besar pulalah medan magnetnya. Medan magnet
ini merupakan area yang tidak kasat mata, namun untuk membuktikan keberadaannya
dapat digambarkan dengan garis-garis melengkung yang kita kenal dengan garis
gaya magnet. Garis gaya ini bermula dari kutub utara dan berakhir di kutub
selatan magnet.
Sebenarnya
magnet tidak hanya sebatas tentang batuan berwarna gelap ataupun berupa
potongan besi yang mampu menarik paku dan benda lainnya, namun tahukah kalian
jika terdapat benda magnetik raksasa yang berada di dekat kita?. Ya, benda
magnetik raksasa itu adalah bumi, tempat kita hidup saat ini. Yang menjadi
pertanyaan adalah mengapa bumi dapat dikatakan benda magnetik. Ternyata
penyebabnya adalah medan magnet yang tercipta pada bumi. Lalu bagian bumi yang
mana yang menghasilkan medan magnet? Karl Frederick Gauss pada tahun 1930-1842
telah melakukan pengamatan yang mendetail tentang medan magnet bumi. Ia menyimpulkan
bahwa medan magnet bumi berasal dari dalam bumi. Ia juga menyatakan bahwa medan
magnet bumi mempunyai hubungan yang erat dengan perputaran bumi karena kutub
magnet dekat dengan sumbu putaran bumi.
Medan magnet di dalam inti bumi dapat dihasilkan karena pada dasarnya inti bumi
terbentuk dari besi dan nikel.
Berkaca
dari teori magnetohidrodinamik yang dikemukakan oleh W.M. Elasasser dan E.C. Bullard,
yang menyatakan bahwa di dalam inti bumi luar terdapat aliran fluida yang
terionisasi sehingga menimbulkan aksi dynamo dirinya sendiri (Self-exiting dynamo action) yang dapat
menimbukan medan magnet utama, Jon Mound dari Leeds juga menyatakan hal yang
sama. Menurutnya, bagian dalam inti bumi
berupa besi solid seukuran bulan yang dikelilingi inti luar dinamis
cairan besi-nikel yang menyebabkan sebagian inti besi membeku dan meleleh.
Panas menghilang ketika dingin mengalir dari inti ke mantel diteruskan ke kerak
bumi melalui proses konveksi. Arus konveksi menggerakkan mantel hangat ke
permukaaan dan mengirim mantel dingin kembali ke inti. Gerakan terus menerus inilah
yang memberi gaya “geodynamo” yang menghasilkan arus listrik kemudian
bertransformasi menghasilkan medan magnet.
Nah,
kemudiah apakah fungsi lain dari medan manetik bumi ini? Apakah hanya terbentuk
begitu saja tanpa ada fungsinya? Tentu tidak. Medan magnet memegang pengaruh
yang sangat besar bagi kehidupan di muka bumi. Seperti yang kita tahu bahwa
bumi dilindungi oleh lapisan atmosfer yang berlapis lapis. Salah satunya adalah
magnetosfer, magnetosfer sendiri terbentuk dari adanya medan magnet pada
lapisan inti bumi yang membentang jauh hingga ke luar angkasa. Magnetosfer
mengelilingi bumi pada jarak 95.000 kilometer di atas permukaan bumi. Sabuk Van
Allen yang terdapat pada magnetosfer membantu bumi menangkal petir dan radiasi
berbahaya dari matahari dan benda langit lain yang terus menerus mengancam
planet kita. Sabuk ini tidak kasat mata, dan juga tidak dapat dirasakan Para
ilmuan menyadari keberadaannya dengan meletakkan instrument yang sensitiv di
dalam satelit.
Doktor
Hugh Ross pernah berkata “ Sebenarnya, bumi mempunyai kepadatan yang paling
tinggi di antara planet di dalam sistem solar kita. Inti besar yang terdiri
dari nikel dan besi bertanggung jawab atas medan magnet yang menghasilkan
perlindungan radiasi van Allen, yang melindungi bumi dari bombardir radiasi.
Apabila pelindung ini tidak ada, kehidupan tidak akan mungkin ada di atas bumi.
Satu-satunya planet lain yang berbatu yang mempunyai medan magnet adalah
Merkurius. Tetapi kekuatan medannya 100 kali lebih lemah dari kekuatan medan
magnet bumi. Bahnkan Venus, saudara planet kita, tidak mempunyai medan magnet
sama sekali. Pelindung radiasi van Allen merupakan suatu rancangan yang unik
pada bumi.”
Bisa
dibayangkan, jika sabuk Van Allen tidak ada, semburan energi raksasa atau yang
kita kenal dengan kilatan api matahari yang terjadi berkali-kali pada matahari akan menghancurkan seluruh kehidupan
di bumi. Sungguh sangat mengerikan. Allah SWT sudah menjelaskan tentang hal ini
di dalam surah Al-Anbiya ayat 32 “ Dan Kami menjadikan langit sebagai atap yang
terpelihara, namun mereka tetap berpaling dari tanda-tanda (kebesara Allah) itu
(matahari, bulan, angin, awan dan lain-lain”.
Ketika
radiasi matahari berupa badai matahari datang menghujani bumi, magnetosfer akan
memantulkan sebagian besar radiasi dan menyerap sisanya dan diarahkan menuju
kutub, akibatnya terjadilah tumbukan dengan atmosfera dan menghasilkan fenomena
nan indah bernama Aurora. Aurora yang terjadi di kutub utara dikenal dengan
Aurora Borealis, dan Aurora Australis dikenal untuk aurora yang terjadi di
kutub selatan.
Beberapa
waktu terakhir ini, kabar tentang melemahnya medan magnetik bumi senter
terdengar. Pelemahan ini digadang-gadang akan menjadi penyebab bertukarya posisi
kutub magnetic (Magnetik Reversal).
Sebernarnya fenomena ini bukanlah hal yang pertama kalinya terjadi pada bumi
kita. Studi terbaru, seperti yang disebutkan di dalam artikel yang dilansir
oleh NASA mengabarkan bahwa perubahan ini sudah terjadi selama lebih kurang 330
juta tahun yang lalu dan terus terjadi berulang ulang dengan selang waktu
700.000 tahun Perubahan kutub magnetik bumi yang terjadi terakhir kali adalah
786 juta tahun yang lalu, saat itu kutub magnetik bertukar posisi dari keadaan
reversed kembali ke keadaan normal (Brunhes-Matuyama). Fenomena ini
dikhawatirkan akan membawa dampak yang mengerikan untuk kehidupan makhluk di
muka bumi. Namun, sekali lagi para ilmuan dan peneliti menyatakan bahwa
perubahan kutub magnet tidaklah sampai membuat kehidupan di bumi akan berakhir.
Berkaca dari perubahan kutub magnet yang pernah terjadi di bumi kita tidak ada
perubahan yang terjadi pada sabuk Van Allen yang melindungi bumi, jadi bumi
tetap terlindungi dari bahaya radiasi.
Medan
magnetik ini terkarakterisasi oleh parameter fisis yang disebut juga elemen
medan magnetik bumi. Parameter ini berupa deklanasi (D) yaitu sudut antara
utara magnetik dengan komponen horizontal yang dihitung dari utara menuju
timur. Sudut inkliasi (I) yang merupakan sudut antara medan magnetic total
dengan horizontal yang dihitung dari bidang horizontal menuju bidang vertikal
ke bawah. Selanjutnya adalagi parameter yang disebut intensitas horizontal (H)
yag merupakan besar dari medan magnetik total pada bidang horizontal. Medan
magnetic total (F) yaitu besarnya vektor magnetik total. Medan magnet utama bumi
berubah terhadap waktu. Guna menyeragamkan nilai-nilai medan utama megnet bumi,
maka dibuatlah standar nilai yang disebut International Geomagnetics Reference
Field (IGRF) diperoleh dari hasil pengukuran rata-rata pada daerah luasan
sekitar 1 juta kilometer yang dilakukan dalam waktu satu tahun. Nilai IGRF ini
selalu diperbaharui setiap 5 tahun sekali.
Sebagai
sebuah magnet raksasa, tentunya bumi juga memiliki dua kutub, yakni kutub utara
dan kutub selatan. Sebagai bukti adanya kutub magnetik bumi adalah dengan
pengaplikasian kompas. Kita tentu mengenal kompas yang berguna sebagai alat
penunjuk arah, pergerakan jarum kompas magnetik akan menunjukkan arah yang
berlawanan dengan kutub magnetik bumi. Saat jarum kompas menunjukkan arah
selatan, artinya jarum kompas dipengaruhi oleh tarikan kurub utara bumi, begitu
pula sebaliknya saat jarum kompas menunjuk arah selatan, jarum dipengaruhi oleh
tarikan kutub utara magnetik bumi. Hal
ini dikarenakan kutub kompas dikalibrasi berdasarkan kutub geografis bumi.
Jika
kita memerhatikan jarum kompas, jarum kompas tidak pernah terletak mendatar
atau tidak pernah sejajar dengan bidang horizontal. Jarum kompas tidak pernah
sejajar bidang horizontal karena garis-garis gaya magnetik Bumi tidak sejajar
dengan permukaan Bumi, tetapi membentuk kemiringan terhadap arah horizontal.
Sudut yang dibentuk oleh jarum kompas terhadap bidang horizontal ini disebut
sudut inklinasi. Sudut inklinasi positif bila kutub utara jarum kompas
menyimpang ke bawah terhadap arah horizontal, sedangkan inklinasi negatif
terjadi sebaliknya. Selain itu ada juga sudut yang dimanakan deklinasi. Sudut
deklinasi ini menyebabkan penyimpangan arah utara kompas dengan arah utara
geografis bumi.
Bumi
sebagai suatu benda magnetik raksasa juga memiliki substansi atau materi yang
mengandung unsur kemagnetan di dalamnya. Ada beberapa karakteristik dan sifat magnetik
benda. Yang pertama adalah benda yang tidak dapat menarik benda lain atau benda
“non-magnetik” biasa disebut benda diamagnetik. Contohnya seperti kayu, batu,
plastik dan emas. Kemudian benda yang mampu menarik benda lain dengan kuat yang
disebut dengan benda Feromagnetik. Benda yang termasuk dalam sifat kemagnetan
ini adalah besi, baja, nikel dan kobal. Jika medan magnet mendapat medan magnet
dari luat, maka domain-domain di dalamnya akan mensejajarkan diri dengan medan
mangnet yang dikenakan padanya. Akibatnya medan magnet di dalamnya akan semakin
kuat. Akan tetapi, jika seluruh domain terarahkan, maka penambahan medan magnet
dari luar tidak akan memberikan pengaruh apa-apa lagi. Hal ini disebut dengan
keadaan saturasi.Benda feromagnetik sangat cocok dijadikan magnet permanen,
Selanjutnya
adalah benda paramagnetik, benda dengan jenis kemagnetan ini merupakan benda
yang mampu menarik benda-benda logam, akan tetapi jika medan magnetik eksternal
dijauhkan, maka benda paramagnetik akan kehilangan kekuatan magnetiknya. Oleh
karena itu material ini juga disebut magnet sementara. Contoh materialnya
seperti platina dan alumunium. Antiferomagnetik merupakan benda yang saling
menghilangkan kekuatan magnetiknya dan yang terakhir adalah material
Ferrimagnetik. Domain-domain material pada benda ini terbagi-bagi dalam daerah
yang saling berlawanan tetapi momen magnetik totalnya tidak nol apabila medan
magnet eksternalnya nol. Contoh dari benda ferrimagnetik adalah mineral-mineral
yang ada di bumi.
Dari
penjelasan di atas dapat dilihat bahwa ciptaan Allah sungguh sempurna, meskipun
saat ini rahasia sistem magnetik bumi belum sepenuhnya terungkap. Namun,
cukuplah untuk membuktikan betapa besar kekuasaan sang Pencipta. Pergantian
kutub magnetik bumi pada dasarnya merupakan suatu fenomena yang betujuan untuk
kembali meremajakan bumi, memperbaiki sistem magnetik bumi yang telah rusak
agar kelangsungan hidup makhluknya tetap terjaga. Radiasi,badai dan jilatan api
matahari yang semestinya mengerikan dan berbahaya, dibelokkan sehingga
menampilkan pemandangan aurora yang luar biasa indahnya.
Material
bumi tidak diciptakan seluruhnya bersifat feromagnetik, tetapi juga ada
sifat-sifat magnetik lain. Semuanya tentu untuk menyeimbangkan kehidupan di
Bumi. Cobalah piker andaikan seluruh material di Bumi mampu menarik benda yang
ada disekitarnya, tak terbayang betapa kacau kejadiannya. “Sucikanlah nama Tuhanmu yang Maha Tinggi. Yang menciptakan dan
menyempurnakan (Penciptaan-Nya). Dan yang menentukan kadar (masing-masing) dan
memberi petunjuk” (Q.S Al-A’la 1-3) Maka sudah sepantasnya kita sebagai
manusia bersyukur dan terus mencari tahu serta memperhatikan tanda-tanda yang
telah diberikan Allah sebagai petunujuk akan keagungan-Nya.
DAFTAR BACAAN
British Geological Survei. “An Overview
of the Earth’s Magnetic Field”. Http://www.geomac.bgs.ac.uk.
Diakses pada tanggal 19 Mei 2015.
Giancoli,
C. Douglas. 2001. Fisika Edisi Kelima.
Jakarta : Erlangga
Http://www.fikrintambang08.blogspot.comDiakses pada tanggal 15
Mei 2015.
Peter
Raid. 2012. “Pole Reversal Happens All (Geologic) Time”. Http://nasa.gov.
Diakses pada tanggal 17 Mei 2015.
Rusydy, Ibnu. 2012. “Medan Magnet
Sebagai Perisa Bumi”. Http://www.ibnurusydy.com.
Diakses pada tanggal 19 Mei 2015.
Windows to the Universe.”Earth’s
Magnetic Field”. Http://www.windows2universe.org.
Diakses pada tanggal 19 Mei 2015.
Yahya, Harun. 2002. Pesona Al-Qur’an. Jakarta: Rabbani Press.
---------------. 2002. Menyingkap Rahasia Alam Semesta.
Bandung: PT Syaamil Cipta Media.
Komentar
Posting Komentar