Cekricek.id — Ketika badai geomagnet menerjang, dugaan yang wajar adalah lapisan ionosfer ikut kacau. Sinyal satelit terganggu, navigasi meleset, dan komunikasi tersendat.
Dua badai kuat menghantam Bumi pada 2023. Yang pertama pada 23 dan 24 Maret, yang kedua sebulan kemudian pada 23 dan 24 April.
Empat penerima sinyal satelit di Indonesia merekam apa yang terjadi. Hasilnya justru berlawanan dengan dugaan itu.
Ketidakteraturan plasma yang biasa memicu sintilasi malah tertekan. Ia menghilang pada malam-malam badai, dan justru lebih sering muncul pada hari-hari tenang.
Penelitinya Angelikus Olla dan Fernince Ina Pote dari Program Studi Fisika, Universitas San Pedro, Kupang. Satu lagi Asnawi Husin dari Pusat Riset Antariksa, Badan Riset dan Inovasi Nasional, Bandung.
Laporannya berjudul Ionospheric Irregularities Related to Scintillation During Geomagnetic Storm in March, April, 2023 Over Indonesia.
Artikel itu dimuat Jurnal Ilmu Fisika Volume 17 Nomor 1 terbitan Maret 2025, halaman 78 sampai 87. Penerbitnya Universitas Andalas.
Naskahnya diterima pada 8 November 2024, direvisi 7 Februari 2025, dan disetujui dua hari sesudah revisi itu.
Kajiannya didukung kementerian yang membidangi pendidikan dan riset. Data penerima sinyal satelitnya berasal dari Pusat Riset Antariksa.
Daftar Isi
Lapisan Setinggi Seribu Kilometer
Ionosfer adalah bagian atmosfer pada ketinggian 50 sampai 1.000 kilometer dari permukaan Bumi. Ia berisi ion dan elektron yang berguna bagi perambatan gelombang radio.
Ion dan elektron itu kerap terganggu. Kerapatannya bisa naik atau turun, salah satunya dalam bentuk gelembung plasma.
Sumber gangguannya datang dari Matahari. Yang disebut peneliti antara lain suar surya, lontaran massa korona, dan badai geomagnet.
Ketidakteraturan pada lapisan itu membuat gelombang radio dari satelit berfluktuasi. Gejala itulah yang disebut sintilasi.
Sintilasi biasanya muncul setelah matahari terbenam. Penyebabnya penurunan kerapatan elektron yang dikenal sebagai gelembung plasma.
Akibatnya bukan hal sepele bagi teknologi. Sinyal satelit yang melewati wilayah bersintilasi dapat gagal dipakai untuk komunikasi maupun navigasi.
Baca juga Aurora Mars Ternyata Lahir dari Mekanisme Mirip Bumi
Empat Penerima di Empat Penjuru
Peneliti memakai data dari empat stasiun penerima sinyal satelit. Keempatnya dipilih karena datanya tersedia bersamaan pada rentang yang dibutuhkan.
Letaknya sengaja menyebar ke empat penjuru Indonesia. Manado mewakili utara, Kupang selatan, Bandung barat, dan Biak timur.
Koordinatnya dicatat lengkap dalam laporan. Manado pada 1,34 derajat lintang utara dan 124,82 derajat bujur timur, Kupang pada 10,16 derajat lintang selatan.
Bandung berada pada 6,9 derajat lintang selatan dan 107,6 derajat bujur timur. Biak tercatat pada 1,0 derajat lintang selatan dan 136,0 derajat bujur timur.
Sinyal yang datang dari sudut rendah tidak dipakai. Peneliti membuang seluruh pengamatan dengan sudut elevasi di bawah 30 derajat agar galat lintasan miring tidak mengotori hasil.
Lapisan ionosfer sendiri diandaikan tipis pada ketinggian 350 kilometer. Andaian itu dipakai untuk mengubah kandungan elektron pada lintasan miring menjadi nilai tegak lurus.
Dua besaran diambil dari penerima itu. Yang pertama kandungan elektron total, yang kedua indeks laju perubahannya.
Kandungan elektron total dipakai untuk melihat naik turunnya jumlah elektron. Nilainya dihitung dari sinyal dua frekuensi yang direkam penerima.
Satuannya disebut TECU. Satu satuan itu setara dengan sepuluh pangkat enam belas elektron pada setiap meter persegi penampang lintasan sinyal yang diterima stasiun.
Indeks laju perubahan dipakai untuk mengendus ketidakteraturan plasma. Skalanya di atas 400 meter sampai beberapa kilometer, rentang yang berkaitan dengan sintilasi.
Ukuran itu sepadan dengan zona Fresnel pertama. Untuk frekuensi sinyal satelit navigasi, lebarnya diperkirakan antara 310 dan 400 meter pada ketinggian ionosfer.
Perhitungannya bertingkat dan cukup rapat. Laju perubahan dihitung tiap 30 detik, lalu simpangan bakunya diambil pada selang lima menit.
Ambang yang dipakai peneliti 0,2 satuan per menit. Di bawah angka itu, ketidakteraturan dianggap tidak terjadi.
Pembagian tingkatannya juga disebutkan. Di bawah 0,25 tidak ada, 0,25 sampai 0,5 lemah, 0,5 sampai 1 sedang, dan di atas 1 kuat.
Dua Badai, Dua Kedalaman
Kekuatan badai geomagnet diukur dengan indeks Dst. Pengelompokannya bertingkat, dari lemah, sedang, kuat, sampai dahsyat di bawah minus 250 nanotesla.
Badai lemah berada pada indeks minus 30 sampai minus 50 nanotesla. Badai sedang antara minus 50 dan minus 100, sedangkan badai kuat menembus minus 100.
Tingkat paling bawah disediakan untuk badai yang sangat dahsyat. Indeksnya harus turun melewati minus 250 nanotesla, angka yang tidak dicapai oleh kedua badai 2023.
Badai pertama dimulai pada 23 Maret 2023 pukul 23.00 waktu universal. Indeks Dst-nya turun ke minus 102 nanotesla pada fase awal itu.
Penurunannya berlanjut hingga fase utama keesokan harinya. Pada 24 Maret pukul 03.00 waktu universal, atau 10.00 waktu setempat, Dst mencapai minus 163 nanotesla.
Badai kedua berulang dengan pola yang mirip. Fase awalnya pada 23 April pukul 23.00 waktu universal, dengan Dst turun ke minus 109 nanotesla.
Fase utamanya jatuh pada 24 April pukul 06.00 waktu universal, atau 13.00 waktu setempat. Kedalaman badai April tercatat mencapai minus 213 nanotesla.
Perbedaan kedalaman itu penting untuk membaca hasilnya. Badai April menembus batas minus 200 nanotesla, sedangkan badai Maret masih di atasnya.
Baca juga Curah Hujan Kalimantan Selatan Nyaris Nol Saat El Nino
Yang Tertekan, Bukan yang Meledak
Pada badai Maret, tiga dari empat stasiun tidak mencatat ketidakteraturan. Manado, Kupang, dan Biak menunjukkan nilai di bawah ambang, meskipun badai sedang pada fase utama.
Hanya Bandung yang berbeda. Stasiun itu merekam ketidakteraturan tingkat sedang, dengan nilai antara 0,5 dan 1 satuan per menit.
Pada badai April, keadaannya berbalik arah. Kupang, Bandung, dan Biak justru tenang, sedangkan Manado mencatat ketidakteraturan lemah antara 0,2 dan 0,5.
Peneliti membandingkannya dengan hari-hari di sekitar badai. Hasilnya, sintilasi lebih sering terjadi ketika kondisi geomagnet tenang daripada ketika terganggu.
Menurut peneliti, itu memang ciri bulan ekuinoks. Maret dan April dikenal sebagai musim dengan kemunculan sintilasi yang intens, apalagi saat aktivitas Matahari mendekati puncaknya pada 2023.
Penjelasan penekanannya disebutkan cukup rinci. Medan listrik yang mengarah ke barat selama badai diduga berperan menahan munculnya ketidakteraturan pada malam hari.
Ada pula dua mekanisme lain yang dikutip peneliti. Penetrasi medan listrik dan arus elektrojet ekuator diduga membatasi penyebaran plasma selama fase utama badai.
Elektron yang Naik di Timur, Turun di Barat
Tanggapan kandungan elektron ternyata tidak seragam. Pada badai Maret, Manado dan Biak mengalami kenaikan yang disebut badai positif.
Kupang dan Bandung mengalami hal sebaliknya. Kandungan elektronnya menurun, keadaan yang disebut badai negatif.
Pada badai April, seluruh stasiun sepakat. Keempatnya sama-sama mencatat badai positif berupa kenaikan kandungan elektron.
Peneliti menautkan perbedaan itu dengan kedalaman badainya. Badai April yang lebih dalam membuat semua stasiun menanggapinya dengan kenaikan.
Ringkasan tabelnya memperlihatkan pola yang tidak seragam. Biak mencatat badai positif dengan penekanan ketidakteraturan pada kedua badai, tanpa satu pun kejadian sintilasi.
Manado mengalami penekanan pada Maret, lalu ketidakteraturan lemah pada April. Kupang bergerak dari badai negatif ke badai positif, dengan penekanan pada kedua peristiwa.
Bandung menjadi satu-satunya stasiun dengan ketidakteraturan tingkat sedang. Itu terjadi pada badai Maret, ketika kandungan elektronnya justru menurun dibandingkan hari-hari tenang di sekitarnya.
Bandung dinilai sebagai kasus yang paling menarik. Letaknya berada di wilayah puncak anomali ionosfer ekuator, dan di sanalah ketidakteraturan tetap muncul.
Menurut peneliti, tanggapan ionosfer terhadap badai geomagnet memang bisa positif maupun negatif. Hasilnya berbeda-beda menurut peristiwa badainya dan menurut wilayah di permukaan Bumi.
Baca juga Tiga Puluh Tahun Kekeringan Ekstrem Indonesia dalam Satu Peta
Batas Kajian dan Peringatan bagi Penerbangan
Peneliti menyebut sendiri keterbatasan bahannya. Stasiun lain tidak bisa dipakai karena datanya tidak tersedia pada waktu yang bersamaan.
Empat stasiun dinilai cukup untuk sebaran ruang, tetapi jumlahnya tetap sedikit. Kesimpulannya karena itu berlaku untuk empat titik, bukan seluruh langit Indonesia.
Alat ukurnya pun hanya satu jenis indeks. Peneliti menyarankan kajian lanjutan memakai indeks sintilasi amplitudo, atau menggabungkan keduanya sekaligus.
Hubungan antara kedua indeks itu memang tidak kuat. Laporan terdahulu yang dikutip peneliti menyebut kaitannya hanya berkisar 0,5 sampai 0,6.
Yang tetap perlu diperhatikan adalah dampak praktisnya. Tanggapan positif maupun negatif kandungan elektron sama-sama memengaruhi sinyal navigasi satelit.
Peneliti secara khusus menyinggung satu sektor. Kemunculan sintilasi pada bulan ekuinoks perlu diperhitungkan, terutama bagi penerbangan sipil yang bersandar pada navigasi satelit.
Yang tersisa adalah pertanyaan yang belum bisa dijawab empat penerima. Kalau badai justru menenangkan langit, apa yang sebenarnya perlu diwaspadai pada malam-malam tanpa badai?
