Peranan Gelombang P dan Gelombang S dalam Mempelajari Karakteristik Interior Bumi

GELOMBANG P DAN GELOMBANG S

Gambar 1: Gelombang P dan S
sumber: http://alabamaquake.com

Gelombang P dan gelombang S merupakan dua dari jenis gelombang seismik. Adapun proses terjadinya: pada saat terjadi guncangan hebat akibat gempa bumi, aktivitas gunungapi, penggunaan bahan peledak, penggunaan mesin-mesin berat, bahkan bisa juga akibat hentakan meteor dalam hujan meteor, terdapat energi yang terakumulasi dan kemudian dilepaskan dari proses-proses tersebut, yang disebut sebagai energi seismik. Energi seismik ini dilepaskan dalam bentuk gelombang seismik, yang terbagi atas gelombang badan dan gelombang permukaan. Adapun gelombang permukaan (surface wave), jenis gelombang tersebut merambat melalui permukaan bumi. Sedangkan gelombang badan merambat ke dalam permukaan bumi. Gelombang badan (body wave) sendiri terbagi atas gelombang primer (P) dan gelombang sekunder (S), yang mana keduanya akan merambat melintasi kedalaman bumi tertentu, sesaat setelah guncangan tersebut terjadi. Kedua gelombang ini memiliki karakter berbeda.

Gelombang P merupakan gelombang longitudinal, dimana arah rambat gelombang searah dengan arah getarnya. Gelombang ini memiliki kecepatan yang lebih besar daripada gelombang S. Oleh karenanya, gelombang ini tidak hanya bisa melewati zat padat saja, namun juga zat cair. Gelombang ini dapat menekan dan menarik batuan sebagaimana sumber bunyi dapat menggetarkan udara, yang berperan sebagai medium bunyi.

Berbeda dari gelombang P, gelombang S adalah gelombang transversal. Arah rambat gelombang tegak lurus dengan arah getarnya.  Gelombang ini merambat seperti getaran agar-agar dalam mangkuk. Kecepatan gelombang S lebih lambat daripada gelombang P, dan gelombang S tidak bisa menembus fluida seperti yang bisa gelombang P lakukan.

Gelombang S tidak dapat merambat melalui benda cair pada lapisan bumi karena fluida memiliki sifat tidak meneruskan tekanan geser (shear strain) yang dimiliki oleh gelombang transversal.

 PERAN GELOMBANG SEISMIK DALAM MENGENALI KARAKTER KERAK BUMI DAN MANTEL BUMI

Para ahli geofisika dan geologi telah memanfaatkan kedua jenis gelombang badan ini dalam memperkirakan lapisan-lapisan bumi. Ketika terjadi hentakan hebat (misal: gempa bumi), gempa tersebut akan memancarkan gelombang badan dan gelombang permukaan. Gelombang badan yang terdiri dari gelombang primer (P) dan gelombang sekunder (S) akan menembus ke bawah permukaan bumi. Gelombang P dan S memiliki keunikan masing-masing dimana gelombang P bisa menembus lapisan padat dan cair sedangkan gelombang S hanya bisa melewati lapisan padat saja. Penjalaran gelombang P dan S yang melewati lapisan bumi dapat dilihat pada gambar berikut ini:

Gambar 2: Penjalaran Gelombang P dan S
Sumber: http://cse.ssl.berkeley.edu

Dari gelombang gempa yang menjalar melalui lapisan bumi kemudian dideteksi oleh seismometer yang dipasang di seluruh dunia. Data tersebut dianalisa sehingga didapatlah ketebalan dan sifat  masing-masing lapisan bumi. Seperti pada Gambar 2, gelombang S dan P hanya melewati mantel bumi yang bersifat dan padat dan kenyal. Pada lapisan bumi inti luar hanya gelombang P saja yang terdeteksi, ini berarti lapisan bumi inti luar sifatnya cair dan gelombang S tidak bisa melewatinya.

Adapun salah satu peranan gelombang P dan S adalah mengidentifikasi wujud zat pada kerak dan mantel. Ternyata, sesuai dengan Gambar 2, gelombang P dan S dapat melalui kerak dan mantel, maka dapat dikatakan bahwa kerak dan mantel bumi bersifat padat, sebab gelombang S yang merupakan gelombang transversal mampu melewati keduanya.

Gelombang gempa ini ternyata juga membantu Andrija Mohorovivic, seorang seismolog Kroasia untuk menentukan batas antara kerak dan mantel bumi, yang selanjutnya disebut moho. Mohorovivic dalam pengamatannya menemukan peristiwa aneh: saat terjadi gempa, lokasi yang berjarak di atas 200 km menerima gelombang P dengan kecepatan gelombang yang lebih tinggi daripada saat gelombang P tersebut melalui lokasi dengan jarak di bawah 200 km. Menurut Mohorovivic, terdapat suatu lapisan di bawah kerak yang densitasnya lebih tinggi, sehingga gelombang P yang melalui lapisan tadi bisa merambat lebih cepat daripada gelombang P saat melalui kerak. Lapisan berdensitas tinggi itulah yang disebut sebagai mantel bumi. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut:

Gambar 3: Perbandingan Kecepatan Gelombang P Saat di Mantel dan Kerak
Sumber: http://toiki.or.id

REFERENSI

Aspire—Astrophysics Science Project Integrating Research and Education. Seismic Waves. http://aspire.cosmic-ray.org/Labs/SeismicWaves/. 7 April 2014.

Rusydy, Ibnu (2012). Mempelajari Lapisan Bumi dengan Data Gempa. http://www.ibnurusydy.com/mempelajari-lapisan-bumi-dgn-data-gempa/. 7 April 2014.

Tim Olimpiade Ilmu Kebumian Indonesia. Dalamnya Bumi, Siapa yang Tahu? http://www.toiki.or.id/2010/05/dalamnya-bumi-siapa-yang-tahu.html. 7 April 2014.

UCSB Science Line. How Waves Can Lead to Theories About The Internal Structure of Earth? http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=3397. 7 April 2014.