Seismometer

Sebuah seismograf

Seismogram Gempa bumi Turki–Suriah 2023 berkekuatan 7.5 M_w

Seismometer atau Seismograf adalah sebuah alat ukur yang merespons perpindahan dan guncangan tanah yang disebabkan oleh gempa bumi, letusan gunung berapi, dan sebuah ledakan. Biasanya digabungkan dengan alat pengatur waktu dan alat perekam untuk membentuk seismograf. Alat tersebut direkam di atas kertas atau film, kini terekam dan diproses secara digital—adalah seismogram. Data tersebut digunakan untuk menentukan lokasi dan episenter gempa bumi, dan menentukan skala gempa tersebut.

Alat ini diperkenalkan pertama kali pada tahun 132 SM oleh matematikawan dari Dinasti Han yang bernama Chang Heng. Dengan alat ini orang pada masa tersebut bisa menentukan dari arah mana gempa bumi terjadi.

Dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka kemampuan seismometer dapat ditingkatkan, sehingga bisa merekam getaran dalam jangkauan frekuensi yang cukup lebar. Alat seperti ini disebut seismometer broadband.

Terdapat lebih dari 26.000 stasiun seismograf yang terdaftar di International Registry of Seismograph Stations (IR) di seluruh dunia. Sejak tahun 1960-an, IR dijalankan oleh Pusat Seismik Internasional dan Pusat Data Seismologi Dunia.

Setiap seismograf memberikan jarak dari stasiun tersebut dari pusat gempa. Diperlukan tiga atau lebih stasiun seismograf untuk menentukan lokasi episentrum gempa melalui triangulasi.

Prinsip kerja

Seismogram merekam saat Gempa bumi Loma Prieta 1989

Seismograf memiliki instrumen sensitif yang dapat mendeteksi gelombang seismik yang dihasilkan oleh gempa bumi. Gelombang seismik yang terjadi selama gempa tergambar sebagai garis bergelombang pada seismogram. Seismologis mengukur garis-garis ini dan menghitung besaran gempa.

Dahulu, seismograf hanya dapat mendeteksi gerakan horizontal, tetapi saat ini seismograf sudah dapat merekam gerakan-gerakan vertikal dan lateral. Seismograf menggunakan dua gerakan mekanik dan elektromagnetik seismographer. Kedua jenis gerakan mekanikal tersebut dapat mendeteksi baik gerakan vertikal maupun gerakan horizontal tergantung dari pendular yang digunakan apakah vertikal atau horizontal.

Setiap gerakan dari tanah menggerakkan rangka. Massa cenderung tidak bergerak karena inersianya, dan dengan mengukur gerakan antara rangka dan massa, gerakan tanah dapat ditentukan.

Seismometer awal menggunakan tuas optik atau hubungan mekanis untuk memperkuat gerakan kecil yang terlibat, merekam pada kertas yang tertutup jelaga atau kertas foto. Instrumen modern menggunakan elektronik. Dalam beberapa sistem, massa ditahan hampir tidak bergerak relatif terhadap rangka oleh loop umpan balik negatif elektronik. Gerakan massa relatif terhadap rangka diukur, dan loop umpan balik menerapkan gaya magnet atau elektrostatik untuk menjaga massa hampir tidak bergerak. Tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan gaya ini adalah keluaran seismometer, yang direkam secara digital.

Dalam sistem lain, beban dibiarkan bergerak, dan gerakannya menghasilkan muatan listrik dalam kumparan yang melekat pada massa yang tegangannya bergerak melalui medan magnet magnet yang melekat pada rangka. Desain ini sering digunakan dalam geofon, yang digunakan dalam eksplorasi minyak dan gas.

Observatorium seismik biasanya memiliki instrumen yang mengukur tiga sumbu: utara-selatan (sumbu y), timur-barat (sumbu x), dan vertikal (sumbu z). Jika hanya satu sumbu yang diukur, biasanya sumbu vertikal karena lebih sedikit bising dan memberikan rekaman gelombang seismik yang lebih baik.

Fondasi stasiun seismograf sangat penting. Stasiun profesional terkadang dipasang di atas batuan dasar. Pemasangan terbaik mungkin berada di lubang bor yang dalam, yang menghindari efek termal, kebisingan tanah, dan kemiringan akibat cuaca dan pasang surut. Instrumen lain sering dipasang dalam penutup terisolasi pada tiang beton kecil yang terkubur tanpa tulangan. Batang penguat dan agregat akan merusak dermaga saat suhu berubah. Sebuah lokasi selalu disurvei untuk kebisingan tanah dengan pemasangan sementara sebelum menuangkan dermaga dan memasang saluran.

Awalnya, seismograf Eropa ditempatkan di area tertentu setelah gempa bumi yang merusak. Saat ini, seismograf tersebut disebar untuk memberikan cakupan yang sesuai (dalam kasus seismologi gerakan lemah) atau dipusatkan di wilayah berisiko tinggi (seismologi gerakan kuat).

Kalibrasi Seismometer

Sebelum melakukan pengukuran seismeter perlu di kaji ketepatan ukurnya. Ada banyak cara dalam mengkalibrasi seismometer sebagai berikut:

• Dengan menggunakan meja getar (shake table)
• Kalibrasi pulsa
• Teknik kumparan kalibrasi
• Teknik fungsi pindah
• Bridge calibration technique

Sejarah

Seorang seismologi memasang sebuah seismometer dibawah tanah

Pada pertengahan abad ke-18, gempa bumi diukur dengan instrumen yang bernama seismokop. Seismokop adalah peralatan perekam gempa yang paling primitif. Seismokop terdiri dari sebuah kontainer sederhana berisi air atau air raksa. Ketika terjadi gempa, cairan tersebut akan bergerak naik-turun akibat getaran gempa yang terjadi.

Terobosan besar untuk pengukuran gempa bumi datang pada tahun 1920, ketika dua ilmuwan Amerika mengembangkan alat yang disebut Wood-Anderson seismograf. Alat ini lebih sensitif dibandingkan seismograf yang ada pada masa itu, sehingga langsung banyak digunakan di seluruh dunia dan menjadi cikal bakal seismograf yang sekarang ada dan berkembang. Saat ini, seismograf banyak digunakan oleh Seismologist dalam mempelajari patahan dan gempa bumi.

Jenis-Jenis Seismograph yang Pernah di Buat

• Seismograf mekanis wiechert
• Seismograf mekanis optis Milne-Shaw
• Seismograf puntiran/torsi
• Seismograf kumparan bergerak
• Seismograf press dan ewing
• Seismograf reluktansi Benioff
• Seismograf elektrostatis Benioff
• Seismograf strain Benioff

Klasifikasi Pengukuran Gempa

Seismograf menggunakan dua klasifikasi yang berbeda untuk mengukur gelombang seismik yang dihasilkan gempa, yaitu besaran gempa dan intensitas gempa. Kedua klasifikasi pengukuran ini menggunakan skala pengukuran yang berbeda pula. Skala pengukuran gempa tersebut terdiri dari Skala Richter dan Skala Mercalli. Skala Richter digunakan untuk menggambarkan besaran gempa sedangkan Skala Mercalli digunakan untuk menunjukkan intensitas gempa, atau pengaruh gempa terhadap tanah, gedung, dan manusia.

Klasifikasi Besaran Gempa

Pada 1935, seorang Geophysics Amerika bernama Charles Francis Richter (1900–1985) bersama dengan Geophysics lain bernama Beno Gutenberg (1889–1960) mengembangkan skala yang pada prinsipnya dapat membandingkan semua seismogram sehingga mendapatkan gambaran tremors kekuatan yang serupa. Skala tersebut bernama Skala Richter dan sampai sekarang diakui sebagai standar umum skala kekuatan gempa.

Skala Richter dirancang dengan logaritma, yang berarti bahwa setiap langkah menunjukkan kekuatan yang 10 kali lebih hebat dari para pendahulunya. 5 Skala Richter menunjukkan benturan keras, yang 10 kali lebih kuat dari satu di 4 dan 100 kali lebih kuat dari satu di 3 Skala Richter. Perhitungan ini sering disebut sebagai Skala Richter terbuka, karena tidak beroperasi tanpa batas atas. Ukuran Skala magnitudo momen dapat dilihat pada tabel berikut:

Ukuran Skala Magnitudo	Keterangan
1.0 – 2.9	Tidak dirasakan manusia
3.0 – 3.9	Dirasakan oleh masyarakat di sekitar pusat gempa. Lampu gantung mulai goyang.
4.0 – 4.9	Terasa sekali getarannya. Jendela bergetar, permukaan air beriak-riak, daun pintu terbuka-tutup sendiri.
5.0 – 5.9	Sangat sulit untuk berdiri tegak. Porselin dan kaca pecah, dinding yang lemah runtuh, dan permukaan air di daratan terbentuk gelombang air.
6.0 – 6.9	Batu runtuh bersama-sama, runtuhnya bangunan bertingkat tinggi, rubuhnya bangunan lemah, retakkan di dalam tanah.
7.0 – 7.9	Tanah longsor, jembatan roboh, bendungan rusak dan hancur. Beberapa bangunan tetap, keretakan besar di tanah, rel kereta api rusak. Terjadi kerusakan total di daerah gempa.
< 8.0	Dapat menyebabkan kerusakan serius di beberapa daerah dalam radius seratus kilometer dari wilayah gempa.

Klasifikasi Intensitas Gempa

Pada 1902, seorang Vulkanolog Italia bernama Giuseppe Mercalli (1850–1914) mengklasifikasi skala intensitas gempa bumi dan pengaruhnya terhadap manusia, bangunan (gedung), dan alam (tanah). Klasifikasi tersebut bernama Skala Mercalli yang ditentukan berdasarkan kerusakan akibat gempa dan wawancara kepada para korban, sehingga bersifat sangat subyektif. Oleh karena itu, pada tahun 1931 seorang ilmuwan dari Amerika memodifikasi Skala Mercalli ini dan sampai sekarang digunakan di banyak wilayah gempa. Klasifikasi intensitas gempa dengan Skala Mercalli dapat dilihat di tabel berikut:

Ukuran	Keterangan
I	Direkam hanya oleh seismograf.
II	Getaran hanya dirasakan oleh masyarakat di sekitar pusat gempa.
III	Getaran dirasakan oleh beberapa orang.
IV	Getaran akan dirasakan oleh banyak orang. Porselin dan barang pecah belah berkerincing dan pintu berderak.
V	Binatang merasa kesulitan dan ketakutan. Bangunan mulai bergoyang. Banyak orang akan bangun dari tidurnya.
VI	Benda-benda mulai berjatuhan dari rak.
VII	Banyak orang cemas, keretakan pada dinding dan jalan.
VIII	Pergeseran barang-barang dirumah.
IX	Kepanikan meluas, tanah longsor, banyak atap dan dinding yang roboh.
X	Banyak bangunan rusak, lebar keretakan di dalam tanah mencapai hingga 1 meter.
XI	Keretakan dalam tanah makin melebar, banyak tanah longsor dan batu yang jatuh.
XII	Hampir sebagian besar bangunan hancur, permukaan tanah perubahan menjadi radikal.

Referensi

• Jordskælvsmålinger (Pengukuran Gempa) Diarsipkan 2007-06-09 di Wayback Machine. diakses pada 18 Oktober 2008
• What is a Seismograph? Diarsipkan 2008-10-20 di Wayback Machine. diakses pada 19 Oktober 2008

Pranala luar

• (id) Pengertian Gempa Diarsipkan 2008-11-10 di Wayback Machine. diakses pada 19 Oktober 2008
• (en) What is Richter Magnitude? diakses pada 19 Oktober 2008