Getaran Gempa Bumi

Dua buah bangunan Pendopo Joglo di Yogyakarta pada gambar 1A dan 1B mengalami kerusakan berbeda setelah
kejadian gempa bumi bulan Mei 2006. Pada Pendopo Joglo 1A sokoguru patah tepat dibawah sunduk-kili dan bangunan
runtuh, sedangkan pada pendopo joglo 1Bsokoguru bergeser posisinya pada tumpuan umpak, tapi bangunan tidak runtuh.
Perbedaan struktur kedua bangunan terletak pada sistem tumpuannya, yaitu Pendopo Joglo 1A menggunakan tumpuan sendi
berupa pen dan lubang di kaki sokogurunya, sedangkan pada pendopo joglo1B sokoguru hanya diletakkan diatas umpak
sehingga dapat bergeser apabila digetarkan gempa. Pergeseran ini memberikan sifat meredam getaran gempa yang dapat
dipelajari dari teknologi base-isolator. Tulisan ini bukan sebuah penelitian yang didasarkan pada fakta lapangan, tapi berisi
analisis tentang perbedaan respon kedua bangunan terhadap getaran gempa akibat adanya perbedaan sifat tumpuan. Analisis
dalam tulisan ini didasarkan pada analisis beban gempa statik ekivalen (2) dan dibahas secara kualitatif

GEMPA DAN RESPON BANGUNAN
Kulit bumi terdiri dari kurang lebih 10 lempeng
tektonik yang masing masing lempeng bergerak
secara tidakseragam dengan kecepatan 2 – 5 cm per tahun∗. Pertemuan antar lempeng disebut dengan
patahan yang terdiri dari material yang lebih lemah
dari material lempengnya. Akibat pergerakan
lempeng yang tidak seragam dan terjadi terus
menerus, maka terkumpullah energi potensial yang
makin lama makin besar pada material patahan,
sehingga terjadi pengekangan tegangan-tegangan
maupun regangan-regangan pada material patahan
tersebut yang makin lama makin besar. Apabila
tegangan-tegangan dan regangan-regangan tersebut
meningkat sangat tinggi sehingga melampaui
kekuatan batas material patahan, maka terjadilah
keruntuhan material patahan tersebut dan terjadi
pelepasan sebagian atau seluruh energi potensial
yang sudah lama terkekang berbentuk gelombang
gempa yang merambat kesemua arah dan menghasilkan
getaran gempa bumi pada permukaan tanah.
Semakin kuat material didaerah patahan, maka
semakin lama pengekangan energinya sehingga
semakin besar energi gempa yang dilepaskan. Oleh
karena itu gempa yang punya waktu ulang sangat
panjang dikelompokkan sebagai gempa besar,
sedangkan gempa dengan waktu ulang yang pendek
sebagai gempa kecil.

ROTASI BUMI

Secara umum peredaran bumi dibagi dalam 5 gerakan umum yaitu:
1.Rotasi Bumi; adalah perputaran bumi pada porosnya.
2.Revolusi Bumi; adalah peredaran bumi mengelilingi matahari
3.Gerak Presesi (Gerak gasing bumi); adalah perputaran sumbu rotasi bumi mengedari sumbu bidang ekliptika. Periodenya = 26.000 tahun. Terjadi akibat kemiringan sumbu bumi terhadap bidang ekliptika sebesar 66o30’.
4.Gerak Nutasi; adalah Lingkaran gerak presesi bumi tidak mulus, melainkan bergelombang dengan periode gerak gelombangnya 19 tahun. Gerak gelombang ini disebut gerak nutasi.
5.Gerak Apsiden; adalah gerak titik aphelium dan prehelium bergeser dari arah Timur ke Barat.
Akibat rotasi bumi terjadi siang dan malam; gerak semu harian matahari (terlihat terbit di timur dan tenggelam di barat); perbedaan dan pembagian waktu untuk tempat yang berbeda derajat bujurnya; perubahan arah angin di katulistiwa, pembelokan arus laut, dan penggembungan di khatulistiwa dan pemepatan di kedua kutub bumi.
A.Gambaran Bumi
Efek sentrifugal pada rotasi bumi menyebabkan penonjolan pada equator. Tingkat equipotensial permukaan air disebut geoid. Bentuk geoid bumi dapat ditentukan dari beberapa survei:
a.Survei astrogeodetik dengan objek yaitu beberapa busur survei benua yang dikembangkan dengan pengukuran arah vertikal atau vektor gravitasi lokal, relatif terhadap bintang. Cakupan nilainya dari 1/297 sampai 1/298,3.
b.Observasi Gravitasi. Cakupan nilainya sama dengan survei pada point 1.
c.Analisis orbit satelit (bagian 4.2). Nilai analisisnya yaitu 1/298,256
B.Presesi Equinox
Besarnya presesi mengakibatkan terjadi beberapa tekanan sehingga hal ini sangat mendukung sumbu rotasi bumi memiliki arah yang ditetapkan di ruang angkasa yang disebut arah inklinasi sekitar 23,5o terhadap kutub orbit pada matahari (ecliptic) (normal terhadap bidang orbit bumi). Solusi yang tepat untuk masalah presesi membutuhkan penerapan persamaan Euler (lihat untuk contoh, Fowles, 1970) tetapi karena nilai sudut presesi sangat kecil dibandingkan dengan nilai rotasi (dengan faktor mendekati 107, sebuah pendekatan lebih sederhana), maka pada presesi diperlakukan sebagai gangguan rotasi.
Untuk memperoleh kecepatan angular dari gerakan presisi bebas pada frekuensi chandler
C.Fluktuasi Pada Rotasi Dan Eksitasi Pada Candle Woble
Momen inersia atmosfer (1.39 1032kg m2) hanya 1.7 10-6 bahwa bumi seperti sebuah lubang, jadi sebuah perubahan pada kecepatan rotasi bumi oleh 3 bagian pada 108 termasuk dalam pertukaran momentum angular dengan atmosfer membutuhkan 2% perubahan dalam arti kecepatan angular atau momen intersia atmosfer atau kombinasi keduanya. Chandler wobble juga merupakan sebuah fluktuasi pada rotasi yang timbul dari gerakan axis rotasi dari pada perubahan kecepatan angular. Amplitudo (frekwensi) dari 14 bulan wobble adalah variabel jarak batas skala waktu dalam beberapa tahun.

RADIOAKTIFITAS DAN UMUR BUMI

1. Permasalahan umur preradioaktifitas

Sampai penemuan radioaktivitas, umur Bumi diukur berdasarkan peradaban pemanasan. Ahli geologi memerlukan waktu ratusah bahkan jutaan tahun untuk mengakumulasi strata sedimentasi yang sudah diketahui, tetapi Kelvin (1899) beranggapan saat aliran panas berhenti, kerak Bumi tidak cocok dengan umur yang lebih dari 25 juta tahun.

Kapasitas panas total bumi (2,0 x 1026 atom mol), kalor laten pelalaian pemadatan sekitar 5 x 1027 J deg-1 (3R/mol), yang bisa mempertahankan fluks kalor saat ini 3 x 1013 W 4.5 x 109 tahun dengan dengan rata-rata turun temperatur 9000 C. Jika Kelvin memperkirakan panas dari keseluruhan Bumi sesuai dengan flux panas Bumi, dia tidak bisa mengabaikan fakta-fakta geologi. Dimana beliau mengasumsikan peleburan awal kerak Bumi bahwa pendinginan semakin kedalam dari sisi luar.

2. Unsur Radioaktif dan Prinsip dating Radioaktif

Radioaktifitas adalah kemampuan inti atom yang tak-stabil untuk memancarkan radiasi dan berubah menjadi inti stabil. Proses perubahan ini disebut peluruhan dan inti atom yang takstabil disebut radionuklida. Radioaktif ditemukan oleh Becquerel pada tahun 1896.

Struktur atom dapat disimbolkan:

_ZX^A Dimana, Z adalah nomor atom dan A adalah nomor massa.

Beberapa induk isotop radioaktif memiliki waktu paro sebanding dengan umur batuan precambrian. Isotop yang digunakan adalah uranium-238, uranium-232, rubidium-87 dan potassium-40.

3. Pertumbuhan Benua dan Argon Atmosfer

Sebelum ada metode penanggalan berdasarkan skema peluruhan radioaktif, umur formasi geologi dalam bagian alam yang berbeda dihubungkan dengan rekaman fosil. Strata sedimen kembali kepada periode Cambrian, sekitar 600 juta tahun lalu, ditempatkan dalam orede klonologi dan perkiraan sklala waktu telah ditemukan dari perkiraan rata-rata sedimentasi (Hudson, 1964). Umur batuan dicoba ke dalam skala waktu dengan hubungan batuan sampai sedimen dan skala keseluruhan kemudian dijumlahkan dengan penanggalan batuan beku radiometric. Walaupun masih ada pertentangan diantara perkiraan batasan umur antar periode geologi, kebenaran umum skala waktu geologi telah diuji.

4. Umur Bumi dan Metorit

Penentuan umur bumi diketahui melalui data-data meteorit. Data batuan yang paling tua ditemukan di Greenland, Rhodesia, Minnesota, Kola Peninsula (Rusia Utara) yang berumur sekitar 3,7x10⁹ tahun. Ini sesuai dengan internal heat yang dihasilkan oleh unsur radioaktif terutama U²³⁵, lebih besar pada 4x10⁹ tahun yang lalu dibandingkan sekarang.

Sebuah model sederhana bumi diusulkan oleh A. Holmes dan F. G. Houtermans (1946).

Perkiraannya adalah bahwa pertambahan uranium sangat cepat. Bumi dipisahkan dalam beberapa subsistem (seperti core dan mantel) dengan rasio U/Pb yang berbeda-beda.

Teknik Rb/Sr menerangkan sejarah keberadaan meteorit.

5. Dating Sintesa Nuklir

Jenis radioaktif seperti U²³⁵, dengan half-lives 10⁹ atau kurang hidup lebih lama, ini merupakan bukti dari suatu proses sintesa nuklir, bahwa pembentukan mereka hanya sedikit dan tidak lebih dari 10¹⁰ tahun yang lalu.