Kemagnetan Bumi (Magnetisme)

Kemagnetan Bumi (Magnetisme)

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