Kemagnetan Bumi

6. KEMAGNETAN BUMI

Kemagnetan merupakan dasar pokok gaya, terutama yang berhubungan dengan listrik. Karena adanya kemunculan benda magnetic, beberapa contoh efek magnetic telah diketahui sejak zaman dahulu kala. Akan tetapi, gejala elektromagnetik penting mengadakan kontak antara listrik dan kemagnetan yang dikembangkan hanya pada abad ke-19. Buktinya, semua perangkat digunakan dalam pembangkitan komersial dan distribusi listrik , seperti generator, transformator, dan motor, yang berdasar pada prisip elektromagnetik yang dikembangkan antara tahun 1820 dan tahun 1831. Lagipula, pada tahun 1873 Maxwell menunjukkan perhitungan bahwa prinsip-prinsip itu termasuk gelombang medan magnet dan listrik yang keadaannya tunggal menyebar dengan melintas pada kecepatan cahaya. Demikianlah prinsip elektromagnetik merupakan dasar teknologi kita, dan pemahaman kita mengenai sifat dasar cahaya dan bentuk lain dari radiasi gelombang elektromagnetik.

Sebuah jarum kompas merupakan sepotong magnet tipis panjang yang demikian dibuat menggantung di pusat gravitasi supaya dapat berputar bebas di bidang datar. Bilamana tidak ada benda magnetic di dekatnya, jarumnya akan lurus sendiri di dekat arah penunjuk utara-selatan. Ujung jarum yang menunjuk mata angin utara disebut kutub utara magnet; Ujung yang lainnya disebut kutub selatan. Utara dan selatan digunakan untuk membedakan lawan dari kutub magnet, sebagaimana positf dan negative yang digunakan untuk membedakan lawan dari muatan listrik.

Selanjutnya, gaya antara dua kutub magnetic bergantung pada kutubnya pada cara yang sama bahwa gaya antara dua muatan listrik bergantung pada muatannya; Lawan kutub tarik-menarik, dan kutub sejenis tolak menolak Hal ini mudah diperagakan dengan dua batang magnet yang kutubnya telah ditentukan dari penunjuk cenderung utara ( atau penunjuk selatan). Ketika kutub utara salahsatu magnet didekatkan ke kutub selatan magnet yang satu lagi, maka kedua kutub tersebut tarik-menarik. Sedangkan saat kutub utara magnet didekatkan ke kutub utara magnet yang satu lagi, maka kedua kutub satu sama lain tolak-menolak Karena tarik-menarik di kutub tak sama, jarum kompas didekatkan ke batang magnet akan lurus sendiri dengan kutub utaranya diarahkan menghadap kutub selatan magnet.

Bumi sendiri adalah magnet raksasa yang kutub selatannya berlokasi di dekat kutub utara geografis. Oleh karena itu, dengan kehadiran magnet lainnya, kutub utara pada jarum kompas menunjuk arah utara menghadap kutub selatan magnet bumi. Bagaimanapun, magnet bumi itu lemah yang dampaknya di jarum kompas tidak memenuhi syarat dibandingkan dengan magnet terdekat. Denagn konsekuen kita dapat mengabaikan magnet bumi saat mempertimbangkan efek magnet terdekat dari kompas. Tidak seperti muatan listrik, magnet yang terisolasi kutubnya tidak tetap. Misalnya, bila kita mencoba memisahkan kutub utara dan selatan pada magnet panjang dengan membelahnya menjadi dua, kita mendapati bahwa kutub utara dan selatan dengan segera muncul pada ujung yang dipatahkan, maka tiap bagian sisanya menjadi magnet utuh dengan kedua kutubnya utara dan selatan. Buktinya, tidak menjadi masalah bagaimana banyaknya potongan magnet yang dipatahkan, tiap potongan memiliki kutub utara dan selatan yang sama kuatnya. Lagi pula, sejumlah unsur partikel, seperti electron, proton, dan neutron, berperan sebagai magnet uth dengan kutub utara dan selatan. Karena unsure partikel dengan satu kutub magnet saja tidak pernah didapati, kekurangan mendasar pada kutub magnet signifikan bahwa muatan listrik ada. Namun, medan magnet B dapat didefinisikan pada cara yang sama sebagimana kita mendefinisikan medan listrik E. Mengingat bahwa magnet listrik pada berbagai titik di ruang merupakan gaya yang system muatannya akan mendesak pada satu kesatuan muatan listrik positif yang ditempatkan di titik tersebut. Demikian juga, medan magnet pada berbagai titik di ruang merupakan gaya yang system muatannya akan ( misalnya sepotong magnet ) akan mendesak pada satu unit kutub utara magnet yang dtempatkan pada titik tersebut. Semenjak kutub terisolasi tidak eksis, kita harus menggunakan jarum compass untuk mengukur medan.

1)      Bumi sebagai Magnet

Kamu sudah mengetahui sebuah magnet batang yang tergantung bebas akan menunjuk arah tertentu. Pada bagian ini, kamu akan mengetahui mengapa magnet bersikap seperti itu. Pada umumnya sebuah magnet terbuat dari bahan besi dan nikel. Keduanya memiliki sifat kemagnetan karena tersusun oleh magnetmagnet elementer. Batuan-batuan pembentuk bumi juga mengandung magnet elementer. Bumi dipandang sebagai sebuah magnet batang yang besar yang membujur dari utara ke selatan bumi. Magnet bumi memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan selatan. Kutub utara magnet bumi terletak di sekitar kutub selatan bumi.

Adapun kutub selatan magnet bumi terletak di sekitar kutub utara bumi. Magnet bumi memiliki medan magnet yang dapat memengaruhi jarum kompas dan magnet batang yang tergantung bebas.

Medan magnet bumi digambarkan dengan garis-garis lengkung yang berasal dari kutub selatan bumi menuju kutub utara bumi. Magnet bumi tidak tepat menunjuk arah utara-selatan geografis. Penyimpangan magnet bumi ini akan menghasilkan garis-garis gaya magnet bumi yang menyimpang terhadap arah utara-selatan geografis. Adakah pengaruh penyimpangan magnet bumi terhadap jarum kompas?

2. Deklinasi dan Inklinasi

Ambillah sebuah kompas dan letakkan di atas meja dengan penunjuk utara (N) tepat menunjuk arah utara. Amatilah kutub utara jarum kompas. Apakah kutub utara jarum kompas tepat menunjuk arah utara (N)? Berapakah sudut yang dibentuk antara kutub utara jarum kompas dengan arah utara (N)?

Jika kita perhatikan kutub utara jarum kompas dalam keadaan setimbang tidak tepat menunjuk arah utara dengan tepat. Penyimpangan jarum kompas itu terjadi karena letak kutub-kutub magnet bumi tidak tepat berada di kutub-kutub bumi, tetapi menyimpang terhadap letak kutub bumi. Hal ini menyebabkan garis-garis gaya magnet bumi mengalami penyimpangan terhadap arah utara-selatan bumi. Akibatnya penyimpangan kutub utara jarum kompas akan membentuk sudut terhadap arah utara-selatan bumi (geografis). Sudut yang dibentuk oleh kutub utara jarum kompas dengan arah utara-selatan geografis disebut deklinasi.

 

Pernahkah kamu memerhatikan mengapa kedudukan jarum kompas tidak mendatar. Penyimpangan jarum kompas itu terjadi karena garis-garis gaya magnet bumi tidak sejajar dengan permukaan bumi (bidang horizontal). Akibatnya, kutub utara jarum kompas menyimpang naik atau turun terhadap permukaan bumi. Penyimpangan kutub utara jarum kompas akan membentuk sudut terhadap bidang datar permukaan bumi. Sudut yang dibentuk oleh kutub utara jarum kompas dengan bidang datar disebut inklinasi.

 

Alat yang digunakan untuk menentukan besar inklinasi disebut inklinator.

2)      Teori Kemagnetan Bumi

Sebuah magnet yang bebas bergerak ternyata selalu menempatkan dirinya menurut arah utara-selatan. Hal ini menunjukkan bahwa di permukaan bumi terdapat medan magnet dan gaya yang mempengaruhi kutub-kutub magnet tersebut.

3)      Kutub utara magnet selalu menghadap ke arah utara.

Hal ini dapat dijelaskan dengan beranggapan bahwa:

a)      Di kutub utara bumi terdapat suatu kutub selatan magnet

b)      Di kutub selatan bumi terdapat suatu kutub utara magnet

c)      Bumi sebagai sebuah magnet besar dengan kutub selatan terletak di dekat kutub utara dan kutub utara terletak di dekat kutub selatan bumi.

Magnet di dalam kompas pada umumnya tidak dapat menunjukkan utara–selatan tetapi agak menyimpang. Sebab letak kutub-kutub magnet bumi tidak tepat pada kutub-kutub bumi. Oleh karena itu garis-garis gaya magnet bumi tidak berimpit arahnya dengan arah utara-selatan. Penyimpangan dari arah utara–selatan yang sebenarnya ini disebut deklinasi. Besarnya deklinasi ini dinyatakan dengan sudut antara arah utara sebenarnya dengan arah utara yang ditunjukkan oleh magnet.

Gambar: Sudut deklinasi dan Inklinasi

Sudut yang dibentuk oleh magnet dengan garis mendatar disebut inklinasi. Adanya inklinasi ini disebabkan garis-garis gaya magnet bumi, ternyata tidak sejajar dengan permukaan bumi. Oleh karena itu sebuah magnet jarum yang dapat berputar pada sumbu mendatar biasanya tidak menempatkan diri pada kedudukan mendatar, tetapi miring.