Makalah tentang Kemagnetan Bumi & Kutub Bumi

Kemagnetan Bumi

Kemagnetan Bumi merupakan medan magnet yang luar biasa besarnya, suatu berita menakjubkan yang pertama kali dipublikasikan oleh William Gilbert tahun 1600 dan karenanya jarum kompas selalu menunjuk ke arah utara dan selatan Kutub Magnet Bumi
Menurut Gilbert bumi bersifat magnet karena inti bumi penuh dengan loadstone, batuan yng banyak mengandung magnetit. Dia membuat globe yang bagian intinya diisi dengan loadstone sehingga orang meyakini pendapatnya lebih dari dua abad lamanya. Akan tetapi belakangan orang mulai menolak pendapat Gilbert, yang anehnya justru bermula dari percobaan Gilbert sendiri dimana ia memanasi globenya sampai merah membara, dan ternyata berakibat globenya kehilangan sifat kemagnetan. Orang mulai sangsi karena tentunya inti bumi temperaturnya tinggi.
Abad ke-19 para ahli fisika mengetahui bahwa loadstone bukanlah satu-satunya sumber kemagnetan. Kemagnetan merupakan fenomena yang tak dapat dipisahkan hubungannya dengan arus listrik. Masalahnya adalah bagaimana arus kuat terdapat di dalam bumi yang menyebabkan bumi bersifat magnet. Pertanyaan ini baru terjawab setelah ahli seismologi menemukan bahwa inti bagian luar bumi berwujud cair sehingga diduga di inti bagian luar inilah terjadi arus listrik.
Medan magnet adalah daerah sekitar magnet yang masih terpengaruh magnet tersebut. Garis-garis gaya medan magnet memusat ke kedua kutub magnet. Jarum kompas dalam medan magnet mempunyai kedudukan sejajar dengan garis gaya magnet di tempat itu. Gaya yang bekerja pada jarum kompas tergantung pada intensitas medan magnet yang merupakan hasil bagi antara gaya yang dihasilkan kutub magnet dengan kekuatan kutub magnet. Intensitas medan magnet diukur dengan magnetometer, besarnya berkisar 25.000 gamma dekat ekuator dan 70.000 gamma di sekitar kutub. Kekuatan kutub magnet dikatakan 1 unit kekuatan kutub bila satu kutub mendorong kutub lainnya 1 dyne sejauh 1cm. Bila mendorong 2 dyne sejau 1cm berarti kekuatan kutubnya 2.
Sumbu magnet bumi membentuk sudut 11,50 dengan sumbu bumi. Tahun 1955 ditemukan posisi kutub magnet bumi di 780 34’ LU – 2900 40’ BT dan 780 34’LS – 1100 40’ BT. Dari posisi kedua kutub magnet bumi tersebut berarti sumbu magnet bumi tidak melalui inti bumi. Di kutub magnet inklinasi seharusnya 900 (sudut antara bidang horizontal dengan jarum kompas, positip bila jarum kompas penunjuk utara mengarah ke bawah dan negatip bila mengarah ke atas) namun kenyataannya tidak mencapai 900 di kutub tadi. Hal ini terjadi karena di dalam bumi masih ada 11 magnet lain yang mempengaruhinya. Kutub magnet lain yang disebut dip pole, diketemukan tahun 1960 di 750 LU – 1010 BB dan 670 LS – 1430 BT.
Penelitian medan magnet bumi menunjukkan penyimpangan karena mineral penyusun batuan ada yang bersifat magnet seperti Magnetit (Fe3O4), Hematit (Fe2O3), Ilmenit (FeTiO3) dan Pyrrhotit (Fe2-xS). Atom-atom dalam mineral tersebut tersusun geometris dimana orbit individual dan kisaran elektron diarahkan lewat suatu zone kecil tertentu berdiameter beberapa mikron dan dikenal sebagai magnetic domain, menyebabkan mineral tersebut bersifat magnetis. Kekuatan kemagnetannya tergantung pada proporsi kisaran elektronnya yang searah atau terbalik satu sama lain. Magnetit dan pyrrhotit memiliki kemagnetan kuat karena elektron-elektronnya searah, sedang hematit dan ilmenit kekuatannya lemah karena elektron sekitarnya cenderung arahnya terbalik. Pada temperatur diatas temperatur Curie/temperatur kritis (550-6000C) gerak-gerak atom begitu besar sehingga magnetic domeinnya tidak ada dan berakibat sifat kemagnetannya hilang. Ketika temperatur turun di bawah temperatur kritis tersebut maka arahnya diatur lagi oleh pengaruh medan magnet bumi. Dari arah yang ditunjukkan mineral-mineral magnetik dalam batuan, orang mengetahui bahwa magnet bumi telah mengalami pembalikan selama perjalanan sejarah bumi. Periode pembalikan kutub tersebut tidak teratur, lamanya tidak sama misalnya perubahan ke posisi kutub sekarang memerlukan waktu sekitar 690.000 tahun. Sebelumnya sekitar 200.000 tahun dan sebelumnya lagi 60.000 tahun. Sejak 110 juta tahun terakhir para ahli mengetahui sekitar 80 kali pembalikan kutub magnet bumi (Stokes, 1978). Akan tetapi belum banyak penjelasan yang memuaskan mengenai penyebab dari pembalikan kutub magnet tersebut. Penelitian Paleomagnetisme memberikan gambaran mengenai posisi benua-benua di mana hasilnya menunjang pendapat bahwa benua-benua telah mengalami pergeseran dari posisinya semula.
Kehadiran mineral-mineral ferromagnetik dalam batuan menyebabkan penyimpangan magnetik/anomali medan magnet. Anomali magnetik dapat memberikan gambaran apakah batuan kerak bumi banyak mengandung mineral ferromagnetik atau tidak. Karena itu penelitian kemagnetan biasanya digunakan dalam pencarian bahan galian.
Analisis anomali magnetik hampir sama saja dengan analisis anomali gravitasi. Mula-mula dilakukan penelitian dengan magnetometer (biasanya dari pesawat) untuk menghitung total intensitas medan magnet. Hasilnya kemudian dikurangi dengan medan magnetik utama untuk memperoleh anomali magnetik. Pengukuran dilakukan berkali-kali untuk mendapatkan hasil yang mantap. Dewasa ini analisis dilakukan dengan komputer sehingga cepat memperoleh hasilnya.
Kemagnetan Bumi
Sebuah magnet yang bebas bergerak ternyata selalu menunjukkan arah utara – selatan. Hal ini menunjukkan bahwa di permukaan bumi terdapat medan magnet dan gaya yang mempengaruhi kutub-kutub magnet tersebut.
Kutub utara magnet selalu menghadap ke arah utara. Hal ini dapat dijelaskan dengan beranggapan bahwa :

1. Di kutub utara bumi terdapat suatu kutub selatan magnet
2. Di kutub selatan bumi terdapat suatu kutub utara magnet
3. Bumi sebagai sebuah magnet besar dengan kutub selatan terletak di dekat kutub utara dan
4. kutub utara terletak di dekat kutub selatan bumi.

Magnet di dalam kompas pada umumnya tidak dapat menunjukkan utara–selatan tetapi agak menyimpang. Sebab letak kutub-kutub magnet bumi tidak tepat pada kutub-kutub bumi. Oleh karena itu garis-garis gaya magnet bumi tidak berimpit arahnya dengan arah utara-selatan. Penyimpangan dari arah utara–selatan yang sebenarnya ini disebut sudut deklinasi.
Sudut yang dibentuk oleh magnet dengan garis mendatar disebut sudut inklinasi. Adanya inklinasi ini disebabkan garis-garis gaya magnet bumi, ternyata tidak sejajar dengan permukaan bumi. Oleh karena itu sebuah magnet jarum yang dapat berputar pada sumbu mendatar biasanya tidak menempatkan diri pada kedudukan mendatar, tetapi miring.

Kutub Bumi

Bagi banyak pelaut muda sangat sulit bagi mereka untuk menggambarkan kenapa ada variasi terhadap arah kutub utara dan selatan magnetic bumi diatas peta navigasi yang mereka lihat dan baca selama delapan jam setiap hari (selama mereka melakukan jaga navigasi).

Jawabannya sebetulnya sederhana sekali tapi dibutuhkan penggabungan beberapa ilmu pengetahuan didalamnya. Kutub utara magnetic bumi itu berbeda dengan kutub utara sejati bumi. Mengapa? Karena bumi adalah magnet raksasa yang memiliki dua kutub sehingga kompas dapat selalu menunjuk arah utara dan selatan. Meskipun demikian letak kutub-kutubnya tidak selalu tetap. Menurut para ilmuwan, kutub utara magnet Bumi bergerak dari Kanada ke Siberia secara signifikan.

Kutub-kutub magnet adalah bagian Bumi yang dibentuk oleh besi cair dalam inti Bumi. Letak dan arahnya berbeda dengan kutub geografis yang merupakan sumbu putaran Bumi. Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa kutub magnet Bumi bergerak ke lokasi yang berbeda. Meskipun demikian, mengapa pergerakan ini terjadi masih belum diketahui. “Ini mungkin bagian dari pergerakan normal dan secara bertahap akan kembali ke Kanada,” kata Joseph Stoner, seorang ahli paleomagnetik dari Oregon State University dalam pertemuan American Geophysical Union, Kamis (8/12 ‘09).

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa kekuatan magnet Bumi menurun 10 persen dalam 150 tahun terakhir. Sedangkan analisis terbaru Stoner menunjukkan bahwa selama periode tersebut, kutub utara magnet juga bergerak sejauh 1.100 kilometer dari Kutub Utara. Meskipun demikian, kemungkinan hilangnya sifat magnetik sangatlah kecil.

Kutub utara magnet Bumi pertama kali ditemukan pada 1831 dan ketika diukur kembali pada 1904, para peneliti menemukan bahwa letaknya telah bergerak sejauh 50 kilometer. Menurut para peneliti Oregon, tingkat pergerakan kutub magnet itu meningkat seabad terakhir dibandingkan abad-abad sebelumnya. Selama berabad-abad, navigator yang menggunakan kompas harus belajar untuk menyesuaikan perbedaan antara arah utara magnet dengan arah utara geografis Bumi. Sebab, sebuah kompas akan menunjuk arah utara magnetik bukannya arah Kutub Utara. Sebuah kompas yang membaca arah utara di Oregon, misalnya, menunjukkan arah 17 derajat sebelah timur Kutub Utara.

Untuk mengetahui pergerakan kutub magnet Bumi, Stoner dan para ilmuwan lainnya mempelajari endapan yang direkam dari beberapa danau di Arktik. Endapan-endapan tersebut merekam medan magnetik Bumi pada waktu tertentu. Para ilmuwan menggunakan detektor karbon untuk melacak perubahan medan magnetnya. Dengan cara itulah mereka menemukan bahwa arah utara magnet berubah secara signifikan dalam 1.000 tahun terakhir. Perubahannya bergerak antara Kanada bagian utara dan Siberia, tapi kadang-kadang ke arah yang berbeda.

Penjelasan tadi mudah-mudahan akan membuat kita semua dapat lebih memahami tentang Kemagnetan Bumi dan Kutub Bumi.