Magnitude Richter

Apakah yang dimaksud Magnitude Richter?

Jawaban Singkat:

Para Seismolog memakai skala Magnitude untuk menyatakan energi yang dilepaskan pada sebuah gempa. Di bawah ini  diberikan efek-efek yang setara pada berbagai rentang magnitude:

Magnitude dan Efek dari Gempa

Kecil dari 3.5 Secara umum tidak terasa, tetapi dapat direkam.
3.5-5.4 Dapat dirasakan, tetapi jarang menimbulkan kerusakan.
Di bawah 6.0 Mengakibatkan kerusakan yang amat kecil pada gedung yang didesain dengan baik. Pada area yang tertentu dapat mengakibatkan kerusakan yang serius pada gedung yang tidak didesain dengan baik.
6.1-6.9 Dapat sangat merusak hingga area 100 km dimana penduduk tinggal.
7.0-7.9 Gempa utama. Dapat mengakibatkan kerusakan serius pada area yang sangat luas.
8 atau lebih Gempa besar. Dapat mengakibatkan kerusakan serius untuk area jangkauan ratusan kilometer.

Walaupun setiap gempa mempunyai Magnitude tertentu, efeknya akan bervariasi tergantung pada jarak, kondisi tanah, standar-standar konstruksi, dan berbagai faktor lainnya. Seismolog memakai juga sebuah skala lain yaitu Skala Intensitas Mercalli (Modified Mercalli Intensity – MMI) untuk menyatakan variasi efek yang ditimbulkan gempa.

Setiap gempa mempunyai jumlah energi tertentu, tetapi Magnitude yang diberikan untuk satu kejadian gempa oleh peneliti seismik pada setiap lokasi berbeda  mungkin bervariasi. Seismolog menggunakan metoda yang berbeda-beda untuk memprediksi magnitude gempa, tergantung dari ukuran, sifat, dan lokasi dari sebuah gempa. Ketidakpastian  ini berada pada rentang plus/minus 0.3 satuan. Para seismolog sering merevisi nilai magnitude yang didapatkan sebelumnya setelah  mendapatkan dan menganalisis tambahan data.

Jawaban Panjang:

Salah satu sumbangan yang sangat bernilai dari Dr. Charles F. Richter adalah pengetahuan bahwa gelombang seismik (seismic waves) yang dipancarkan oleh semua gempa dapat memberikan prediksi yang baik untuk mendapatkan besar magnitude yang terjadi.  Beliau mengumpulkan rekaman-rekaman gelombang seismik dari banyak kejadian gempa, dan mengembangkan sebuah sistem terkalibrasi dalam pengukurannya untuk mendapatkan besar magnitude.

Richter menunjukkan bahwa semakin besar energi intrinsik (energi  yang terjadi) dari gempa, semakin besar juga amplitude dari gerakan tanah pada jarak tertentu. Beliau mengkalibrasi skala magnitudenya dengan menggunakan amplitude maksimum dari gelombang geser pada sebuah seismometer yang sangat sensitive terhadap gelombang geser dengan periode lebih kecil dari satu detik. Rekaman harus diambil dari peralatan khusus, yaitu seismograf Anderson. Walaupun karya aslinya dikalibrasi pada seismometer tertentu, dan juga hanya berlaku untuk daerah selatan California, para seismolog telah mengembangkan faktor-faktor  skala   agar Magnitude Richter dapat dipergunakan lebih lanjut  untuk setiap tipe seismometer di seluruh dunia.

Magnitude  juga telah digunakan memperkirakan ribuan gempa di bulan dan untuk dua gempa di planet Mars.

Diagram di bawah menunjukkan bagaimana menggunakan metoda asli Richter untuk pemakaian seismogram untuk memperkirakan magnitude di selatan California.

Richter Scale nomogram

Skala-skala  pada diagram di atas membentuk sebuah nomogram yang mengijinkan kita melakukan perhitungan matematika dengan menggunakan mata secara cepat

M L = log10A(mm) + koreksi faktor jarak)
Disini A adalah amplitudo, dalam millimeter, diukur secara langsung dari lembar rekaman fotografi seismometer Wood-Anderson, peralatan yang khusus yang dipakai. Koreksi jarak diambil dari tabel yang dapat dilihat dari dari buku
Elementary Seismology karya Richter. Persamaan  selanjutnya dipakai oleh Richter untuk gempa di California selatan dengan menggunakan  nomogram ini, adalah:

M = log10A(mm) +   3log108Δt(s)]-2.92

Jadi setelah anda mengukur amplitudo gelombang, anda harus mengambil logaritmanya, dan menskalanya sesuai dengan jarak antara seismometer dari gempa, memperkirakan perbedaan perbedaan  waktu gelombang S-P. Waktu S-P, dalam detik, disebut Δt

Klik disini untuk mengetahui logaritma matematika.

Seismolog akan berusaha mengumpulkan perkiraan magnitude dari setiap stasiun sesmograf yang merekam gempa, dan kemudian merata-ratakannya. Penyebaran nilai biasanya diantara 0.2 satuan magnitude  yang dapat dilihat dari laporan laboratorium seismologi segera setelah kejadian gempa. Setiap laboratorium merata-ratakan hasil-hasil dari setiap stasiun yang dapat mereka akses. Mungkin perlu berhari-hari sebelum setiap organisasi yang berbeda tersebut mempunyai kesepakatan tentang perkiraan besar magnitude yang terjadi.

Momen Seismik (Seismic Moment):

Saat ini para seismolog  mengembangkan skala magnitude standar  yang secara kesuluruhan tidak tergantung pada jenis peralatan yang dipakai. Dinamakan magnitude momen, dan berasal dari momen seismik.

Untuk memahami momen seismik, kita kembali pada konsep fisika elementer mengenai torsi. Torsi adalah gaya yang mengubah momentum angular dari system. Didefenisikan sebagai gaya dikalikan dengan jarak dari pusat rotasi. Gempa-gempa dapat mengakibatkan torsi internal, dari interaksi dari blok-blok yang berbeda dari kerak bumi pada patahan yang bersebelahan. Dari persamaan matematika yang rumit, dapat ditunjukkan bahwa momen dari sebuah gempa secara sederhana dapat dinyatakan sebagai:

Momen = [Kekakuan Batuan]*[Luas Patahan]*[Jarak gelinciran]

M0 =μAd (satuan dyne-cm)

Rumus di atas, untuk perhitungan momen dari sebuah gempa, adalah pengetahuan mendasar bagi seismolog untuk mengetahui seberapa  berbahayanya  sebuah patahan.

Sekarang bayangkan sebuah bongkahan batu besar  pada sebuah meja kerja kaboratorium. Kekakuan, atau perlawanan terhadap usaha pematahan dari bongkahan batu tersebut adalah tekanan pada rentang dari ratusan miliar dyne setiap centimeter persegi (Catatan: Notasi ilmiah membuat nilai yang besar ini mudah untuk ditulis). Tekanan berada pada sebuah area yang mengakibatkan gaya, dan kita melihat (secara matematis) bahwa unit centimeter persegi terhilang. Sekarang, jika kita menganggap panjang jarak pertemuan  dari dua bagian besar dari bongkahan  bertemu sebelum terlepas akibat gaya patahan adalah sekitar satu centimeter, maka kita dapat menghitung momen dalam dyne-cm:

Mo = (3×1011 dyne/cm2)(10 cm)(10cm)(1 cm)

Mo = (3×1011)(102)(dyne–cm)

Mo = 3×1013 dyne–cm

Sekali lagi, menggunakan notasi ilmiah sangat menolong, karena dyne-cm adalah jumlah momen yang sangat kecil.

Sekarang bayangkan kasus kedua, kejadian gempa Double Spring Flat pada tanggal 12 September 1994, yang terjadi pada pada Gardnerville tenggara. Hal pertama yang harus dilakukan, karena kita bekerja dalam centimenter, adalah mengubah jarak 15 kilometer dan kedalaman 10 kilometer dari patahan ke satuan centimeter. Kita tahu bahwa 100 ribu centimeter adalah sama dengan satu kilometer,jadi kita dapat menulis persamaan dan membagi kedua sisi dengan “km” untuk mendapatkan faktor yang sama dengan satu.

1 km = 105 cm    jadi :   1 = 105 cm/km

Tentu saja kita dapat mengalikan apapun dengan satu tanpa mengubah nilainya, jadi kita memakainya untuk menghilangkan satuan kilometer dan membuatnya dalam unit centimeter.
Mo = (3×10
11 dyne/cm2)(10 km)[105 cm/km](15km) )[105 cm/km] (30 cm)

Mo = 1.1×1025 dyne–cm

Hasilnya memerlukan notasi ilmiah yang semakin rumit. Kita dapat melihat bahwa gempa ini, yang terbesar di Nevada selama 28 tahun, adalah dua kali sepuluh pangkat dua belas, atau 2 trilliun lebih besar dari momen yang diperlukan untuk mematahkan batu di atas meja laboratorium.

Cara standar untuk konversi momen seismic menjadi magnitude. Persamaannya adalah:

Mw = 2/3[log10Mo (dyne-cm)-16.0]

Sekarang pakai persamaan ini (berarti energi dinyatakan dalam satuan dyne-cm) untuk memperkirakan magnitude dari gempa mini yang dilakukan di atas meja laboratorium:

Mo = 3×1013 dyne- cm

Mw = 2/3[log10 3×1013 dyne-cm-16.0]

Mw = 2/3[~13.5-16.0]

Mw ~ -1.7
Nilai magnitude negatif diperbolehkan pada skala Richter, walau gempa seperti itu tentunya sangatlah kecil.

Sekarang mari hitung energi gempa Double Spring Flat dan perkirakan magnitude nya:

Mo = 1.4×1025

Mw = 2/3[log10 1.4×1025 dyne-cm-16.0]

Mw = 2/3[~25.2-16.0]

Mw ~ 6.1

Nilai Magnitude 6.1  yang kita dapat adalah sama dengan magnitude yang dilaporkan oleh UNR Seismological Lab, dan oleh peneliti-peneliti lainnya.

Energi Seismik (Seismic Energy):

Magnitude dan momen seismik berhubungan dengan jumlah energi yang dipancarkan oleh gempa. Richter, bersama-sama dengan Dr Beno Gutenberg mengembangkan hubungan antar magnitude dan energi. Hubungannya adalah:

Log ES = 11.8 + 1.5M

Energi ES dalam satuan erg dengan magnitude M. Perhatikan bahwa ES bukanlah jumlah total energi intrinsic  dari gempa, yang dipindahkan dari sumber-sumber seperti energi gravitasi atau untuk mematikan energi panas. Itu hanyalah jumlah yang dipancarkan gempa akibat gelombang seismic, yang mungkin saja merupakan fraksi kecil dari energi total yang dipindahkan selama proses gempa.

Dr. Hiroo Kanamori membuat hubungan antara momen seismik dengan energi gelombang seismic:

Energy = (Momen)/20,000
Momen disini dalam satuan dyne-cm, dan energi dalan satuan erg. Dyne-cm dan erg adalah satuan-satuan ekivalen akan tetapi mempunyai arti yang berbeda secara fisik.

Dibawah ini kita dapat melihat energi gelombang seismik yang dihasilkan oleh kedua contoh, dibandingkan dengan gempa-gempa dan berbagai fenomena. Untuk itu kita gunakan satuan energi yang lebih besar, energi seismik yang secara kuantitatif menghasilkan setara ledakan TNT. (Kita asumsikan satu ounce TNT yang diledakkan di bawah tanah menghasilkan energi seismik sebesar 640 juta erg).

Richter Magnitude TNT untuk produksi energi Seismik Contoh (aproksimasi)
-1.5 6 ounce Memecahkan batu di atas meja laboratorium
1.0 30 pound Ledakan besar pada sebuah lapangan konstruksi
1.5 320 pound
2.0 1 ton Setara ledakan kuarri besar atau pertambangan
2.5 4.6 ton
3.0 29 ton
3.5 73 ton
4.0 1,000 ton Senjata nuklir kecil
4.5 5,100 ton Rata-tata energi angina Tornado (energi total)
5.0 32,000 ton
5.5 80,000 ton Gempa Little Skull Mtn., NV, 1992
6.0 1 juta ton Gempa Jogya 2006, Gempa Double Spring Flat, NV, 1994
6.5 5 juta ton Gempa Northridge, CA, 1994
7.0 32 juta ton Gempa Hyogo-Ken Nanbu,Japan,95;Senjata termonuklir paling besar
7.5 160 juta ton Gempa Padang (Sumatera) 2009, Gempa Landers, CA, 1992
8.0 1 milliar ton Gempa San Francisco, CA, 1906
8.5 5 milliar ton Gempa Anchorage, AK, 1964
9.0 32 milliar ton Gempa Aceh, 2004; Chilean, 1960
10.0 1 trilliun ton Patahan tipe San-Andreas mengelilingi bumi
12.0 160 trilliun ton Patahan di Bumi pada bagian tengah melewati pusat bumi, ATAU besar energi matahari yang diterima  bumi dalam satu hari

Energi dinamit 160 trilliun ton adalah energi mengerikan yang dapat dihasilkan. Bayangkan, sesungguhnya, bumi menerima energi sebesar itu dari sinar matahari setiap harinya.

Cara Praktis untuk memperkirakan magnitude

Kebanyakan seismolog cenderung untuk menggunakan momen seismik untuk memperkirakan magnitude. Untuk sebuah gempa besar, proses mengetahui panjang patahan gempa, kedalaman, dan jenis slip/gelinciran yang terjadi dapat memakan waktu berhari-hari, berminggu-minggu, bahkan berbulan-bulan. Setalah gempa terjadi, untuk mendapatkan parameter-parameter yang dibutuhkan, para geolog memetakan pecahan-pecahan patahan gempa, dan seismolog memplot distribusi spasial  melalui usaha-usaha yang keras.  Akan tetapi beberapa gempa besar dan hampir semua gempa kecil,  tidak menunjukkan adanya keruntuhan permukaan pada patahan. Kadang  data gempa susulan tidak cukup untuk memperkirakan magnitude seperti yang kita lakukan di atas. Akan tetapi, seismolog telah mengembangkan cara-cara untuk memperkirakan momen seismik langsung dari seismogram memakai metode yang diproses dengan komputer.  The Centroid Moment Tensor Project di Universitas Harvard secara rutin melakukaan perkiraan momen dari gempa besar di seluruh dunia dengan inversi seismogram sejak 1982.

Cara Pengukuran lain dari sebuah Gempa

Seismolog memakai metoda lain untuk memperkirakan efek-efek dari sebuah gempa, disebut Intensitas. Intensitas jangan disamakan dengan magnitude. Walau setiap gempa mempunyai magnitude tunggal, pengaruhnya akan berbeda dari tempat ke tempat, dan akan ada berbagai macam perkiraan intensitas. Kita dapat mengetahui lebih jauh  dengan mempelajari Skala Intensitas Mercalli, sebuah cara populer untuk karakterisasi efek sebuah gempa.

Diterjemahkan dari:

J. Louie, 9 Oct. 1996

About these ads

About Todung R Siagian

Bapak dari Juan, Mika, dan Jethro. Suami dari Theresia
This entry was posted in Gempa Dasar and tagged , . Bookmark the permalink.

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