026. Geomagnetisme: Kekuatan Tersembunyi Bumi – Yang Melindungi dan Yang Membimbing

Magnetik-2

Ketika ia hadir, ia melindungi Bumi dan makhluk di atasnya dari serbuan zarah (partikel) kosmik bermuatan yang berbahaya. Ketika ia hadir, ia membimbing para pe
ngelana di seluruh permukaan Bumi menemukan jalannya, atau membimbing hewan besar dan kecil melintasi ribuan kilometer melalui daratan, lautan atau udara. Namun ketika ia melemah, diperkirakan ia menyebabkan kepunahan massa makhluk dalam skala besar terjadi sebab tidak ada lagi yang melindungi mereka dari serbuan zarah kosmik. Siapakah ia ini ? Ia adalah medan magnetik Bumi, yang membungkus Bumi dari sentuhan luar Alam Semesta.

Medan Magnetik Bumi

Kebanyakan dari kita pernah menggunakan kompas yang jarumnya selalu menunjuk ke arah utara. Dari manakah gaya atau kekuatan yang menyebabkan jarum tersebut selalu berputar dan akhirnya menunjuk ke arah utara ? Kekuatan itu berasal dari suatu gaya yang disebut medan magnetik Bumi. Dari pelajaran fisika, kita tahu bahwa sebuah magnet batang dikelilingi oleh garis-garis gaya magnet yang tidak bisa kita lihat tetapi bisa kita gambarkan saat kita menabur serbuk pasir bersifat magnetik di atas kertas yang di bawahnya didekatkan magnet batang. Garis-garis gaya magnet ini melakukan pengutuban (polarisasi) pada kedua ujung magnet batang yang kita sebut kutub utara dan selatan. Bisa kita sebutkan bahwa magnet batang ini dikelilingi medan magnetik.

Demikian pula Bumi. Jarum-jarum kompas saat kita pegang di mana pun di atas muka Bumi selalu melakukan polarisasi ke arah utara. Ini disebabkan Bumi dikelilingi medan magnetik raksasa dengan garis-garis gaya magnetnya yang terpolarisasi pada kutub utara dan kutub selatan Bumi. Bumi ibarat sebuah magnet batang raksasa.

Dari mana Bumi mendapatkan medan magnetnya adalah suatu pertanyaan yang pernah sangat sulit dijawab selama 400 tahun (Ravat, 2000). Albert Einstein, fisikawan kawakan penemu teori relativitas, menganggap asal medan magnetik Bumi sebagai salah satu problem fisika sangat penting tetapi belum bisa dijawab. Namun berkat kemajuan-kemajuan ilmu pengetahuan modern, sekarang kita tahu bahwa medan magnetik Bumi berasal dari efek elektromagnetik di dalam inti luar Bumi yang bergerak seperti fluida. Sirkulasi material penyusun inti luar ini (leburan nikel dan besi) terjadi secara konveksi dan membangkitkan arus/medan listrik. Arus/medan listrik ini, sesuai dengan prinsip elektromagnetik, kemudian membangkitkan medan magnetik (hipotesis dinamo Elsasser – Dott dan Batten, 1976)

Harus diakui bahwa bagaimana tepatnya mekanisme konveksi ini dapat membangkitkan medan listrik dan magnetik belum diketahui. Tetapi, prosesnya dianggap seperti proses yang terjadi di dalam dinamo, yang dihasilkan oleh interaksi antara fluida konduktif, gravitasi, rotasi Bumi, perbedaan temperatur antara batas bagian atas dan bawah inti luar, gerakan fluida secara konvektif dan mungkin masih ada faktor-faktor lainnya.

Selain membangkitkan medan magnetnya sendiri (medan magnetik internal), yang terjadi akibat efek dinamika fluida inti luar Bumi secara elektromagnetik, Bumi pun dikelilingi oleh medan magnetik eksternal yang terbentuk oleh proses-proses di luar Bumi (Ravat, 2000). Medan magnetik eksternal terbentuk oleh proses-proses fisika rumit yang terjadi di sekitar Bumi, melibatkan interaksi antara angin Matahari (arus deras zarah bermuatan dari Matahari melaju dengan kecepatan 400 km/detik), radiasi Matahari, medan magnetik Bumi internal dan atmosfer Bumi. Interaksi ini telah menutup dan menekan medan magnetik internal pada sisi dari mana angin Matahari berasal dan menyeretnya pada arah menjauhi Matahari membentuk magnetosfer (lapisan magnetik) yang unik. Zarah bermuatan yang menyembur dari Matahari tertangkap oleh magnetosfer Bumi membentuk suatu kawasan bernama sabuk radiasi van Allen.

Begitulah, Bumi mempunyai kekuatan tersembunyi berupa gaya-gaya magnet yang dibentuk secara internal dan eksternal membangun semacam perisai tidak kasat mata di sekelilingnya. Kekuatan tersembunyi ini telah jutaan tahun melindungi Bumi dan makhluk di atasnya dari serbuan zarah-zarah berbahaya sekaligus menunjukkan arah kepada para pengelana entah manusia atau hewan dalam mengembara atau bermigrasi. Namun, sebuah misteri terjadi, secara periodik medan magnetik ini melemah, yang telah mengakibatkan lenyapnya banyak makhluk dalam kepunahan massa.

Medan Magnetik yang Melindungi

Kita tidak menyangkal hukum gravitasi yang membuat kita tidak melayang-layang di atas Bumi. Kita juga tidak menafikan hukum yang mengatur listrik dan magnetisme. Tetapi tidak ada hukum yang mengatakan bahwa Bumi harus punya medan magnetik yang menjadi perisai pelindung. Ini suatu keajaiban. Medan magnetik Bumi membentengi kita terhadap radiasi proton dan elektron yang berlebihan dari Matahari yang bila tidak tertahan akan merusak rantai makanan global dan menyebar epidemi kanker.

Medan magnetik Bumi memantulkan zarah-zarah bermuatan dari Matahari dan menyalurkannya ke dalam dua sabuk radiasi van Allen. Sabuk ini lebar, terbentang di ketinggian 1000 – 25.000 km. Sabuk bagian dalam sebagian besar menangkap proton Matahari, sabuk bagian luar terutama menangkap elektron Matahari. Tanpa perisai geomagnetik, kehidupan di Bumi mungkin tidak akan pernah punya kesempatan untuk berevolusi.

Medan Magnetik yang Membimbing

Jarum kompas yang selalu menunjuk ke utara telah sekian lama membimbing manusia menemukan jalannya di daratan, lautan dan udara. Tanpa garis-garis gaya magnet yang tersembunyi itu, jarum kompas akan kehilangan polarisasinya dan navigasi manusia akan terganggu.

Medan magnetik Bumi tidak hanya membimbing manusia bernavigasi, tetapi juga banyak membimbing makhluk pengelana lainnya seperti serangga, ikan dan burung ketika mereka melakukan migrasi sampai ribuan km jauhnya (Downer, 1999). Bagaimana hewan-hewan ini menemukan jalannya saat melakukan migrasi, telah sekian lama menjadi misteri ilmu pengetahuan. Tahun 1975, baru terkuak rahasianya, rupanya mereka menggunakan medan magnetik Bumi sebagai pedoman navigasi. Para peneliti menemukan semacam miniatur magnetit (mineral bersifat magnetik) membentuk kristal tersebar dalam berbagai jaringan tubuh hewan ini. Mereka menemukan kristal magnetit pada hampir semua hewan yang melakukan migrasi, misalnya lebah, kupu-kupu, ikan tuna, mamalia pengerat dan banyak jenis burung. Berbagai burung yang suka bermigrasi ribuan km melintasi daratan dan lautan diketahui mempunyai indra magnetik yang tersembunyi di matanya. Ikan hiu dan pari menggunakan medan magnetik Bumi untuk bermigrasi dengan cara unik.

Ikan hiu terkenal punya pendria listrik (electro-receptor) yang sangat sensitif dalam dunia hewan yang digunakan untuk menemukan mangsanya berdasarkan medan listrik. Rupanya, ikan hiu ini menggunakan sensor yang sama untuk mendeteksi medan magnetik Bumi berdasarkan prinsip dinamo-listrik. Karena begitu pekanya ikan-ikan ini terhadap perubahan kecil medan magnetik Bumi, maka mereka dapat mendeteksi perubahan-perubahan lokal medan magnetik akibat proses-proses geologi, misalnya magma yang tengah naik ke dasar lautan sebagai pertanda erupsi gunungapi bawah laut akan segera terjadi.

Badai magnetik yang terjadi secara periodik akibat angin Matahari akan mengganggu medan magnetik Bumi, yang selanjutnya akan mengacaukan navigasi hewan-hewan yang menggunakan geomagnetisme.

 

Bahan Bacaan

1. Creer dan Pal, 1988, On the frequency of reversals of the geomagnetic dipole, Royal Astronomical Society.
2. Dorling Kindersley, 2003a, Earth, Dorling Kindersley Ltd.
3. Dorling Kindersley, 2003b, Pocket Visual Dictionary, Dorling Kindersley Ltd.
4. Dott dan Batten, 1976, Evolution of the Earth, McGraw-Hill.
5. Downer, 1999, Supernatural : The Unseen Powers of Animals, BBC.
6. Loper et al., 1988, A model for correlated epidocity in magnetic field reversals, climate, and mass extinction, Journal of Geology.
7. Ravat, 2000, Geomagnetism : internal and external fields, The Oxford Companion to the Earth, Oxford University Press.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s