Mengenal Gelombang Gempa dan Manfaatnya Bagi Masyarakat

Ketika terjadi gempa bumi di suatu tempat yang dekat tempat kita tinggal, maka kita akan merasakan goncangan tanah yang disebabkan oleh gelombang gempa bumi. Secara definisi, gelombang gempa adalah gelombang-gelombang yang merambat/menjalar baik di atas atau di dalam permukaan bumi yang berasal dari sumber gempa seperti sumber gempa bumi, ledakan, letusan gunungapi, longsoran, dan lain-lain (Afnimar, 2009). Mengenal gempa bumi ternyata juga akan menyelamatkan jiwa kita, bagaimana ini bisa terjadi, simak pembahasan penulis berikut ini.

Ketika kita mengentakkan kaki kita ke tanah atau kita menjatuhkan batu ke tanah maka akan menghasilkan gelombang getar/seismik ke segala arah dan berbagai jenis gelombang getar/seismik. Secara umum gelombang getar/seismik dibagi kepada dua yaitu; Gelombang Badan Primer (P), Sekunder (S) dan interferensi gelombang badan ini akan menghasilkan Gelombang Permukaan Rayleigh dan Love. Berikut ini penjelasan masing-masing jenis gelombang tersebut.

Gelombang Primer/Pressure (P)

merupakan gelombang yang pertama sekali kita rasakan ketika gempa bumi terjadi karena gelombang ini merambat paling cepat diantara gelombang-gelombang yang lain, kecepatannya sekitar 4600 – 7000 m/s di batuan beku dan makin lambat apabila batunya makin lunak, kalau di tanah sekitar 100-500 m/s (Kohnen, 1974). Gelombang P ini merambat seperti gelombang longitudinal atau gelombang pegas sehingga akan terjadi kompresi (pemampatan) dan dilatasi (perenggangan) partikel medium yang dilewatinya. Mungkin kawan-kawan pernah merasakan hentakan/goncangan kecil sebelum terjadi gempa bumi dan beberapa detik kemudian baru merasakan gelombang gempa yang besar. Hentakan pertama yang dirasakan tadi adalah hentakan/goncangan akibat gelombang P. Animasi di bawah ini menunjukkan cara perambatan gelombang P.

Animasi Perambatan Gelombang Primer/pressure (Sumber: http://www.eas.purdue.edu)

Gelombang Sekunder/Shear (S)

Merupakan gelombang yang ke-dua setelah gelombang P, kecepatan gelombang S ini sekitar 60% dari gelombang P. Kecepatan gelombang P di batuan beku sekitar 5000 m/s maka gelombang S sekitar 3000 m/s. Gelombang S ini merambat seperti gelombang tranversal atau gelombang tali. Arah pergerakan partikel dalam tanah akibat gelombang S akan tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang dan terjadi perubahan bentuk (shear) tanpa ada perubahan volume. Para seismologi membagi gelombang S ini menjadi dua; gelombang S vertical (SV) dan gelombang S horizontal (SH). Goncangan akibat gelombang S ini lumanyan juga bila dibandingkan dengan gelombang P sehingga kita sedikit  merasakan seperti digoncang ke arah atas-bawah (vertikal) dan kiri-kanan (horizontal). Animasi di bawah ini menunjukkan cara perambatan gelombang S.

Animasi Perambatan Gelombang Sekunder/Shear (Sumber: http://www.eas.purdue.edu)

Gelombang Love

Gelombang ini ditemukan oleh oleh A.E.H. Love pada tahun 1911,  gelombang ini datangnya paling terlambat dibandingkan gelombang P dan S, namun walaupun datang terlambat “cinta” bisa membuat kita pusing karena goyangan dan goncangannya yang hebat. Gelombang love ini adalah gelombang permukaan yang terbentuk akibat interferensi gelombang pantul dari gelombang SH pada lapisan dekat permukaan bumi (Afnimar, 2009). Gerakan gelombang ini hampir sama dengan gelombang SH dan gelombang ini sangat merusak bangunan. Gelombang love ini juga dikenal dengan sebutan gelombang Q karena Pak Love berasal dari Jerman dan huruf Q berasal dari quer yang berarti lateral. Animasi perambatan gelombang love ini seperti di bawah ini.

Animasi Perambatan Gelombang Love (Sumber: http://www.eas.purdue.edu)

Gelombang Rayleigh

Gelombang Rayleigh merupakan gelombang permukaan, artinya dia menjalar di atas permukaan tanah sama dengan gelombang love. Gelombang Rayleigh ini pertama sekali ditemukan oleh Lord Rayleigh pada tahun 1887, gelombang ini terbentuk akibat interferensi gelombang-gelombang pantul P dan SV yang sudut datangnya melebihi sudut kritis. Gerakan partikel di dalam medium (tanah) ketika dilewati gelombang ini akan berbentuk elips yang merupakan kombinasi dari gerak partikel gelombang P dan SV (Afnimar, 2009). Bentuk gelombang hampir sama dengan gelombang air laut sehingga apabila ada beberapa badan badan jalan atau tanah yang berlipat atau beriak seperti gelombang air, maka itu disebabkan oleh gelombang Rayleigh. Karena merambat di atas permukaan tanah, maka gelombang ini sangat merusak bangunan. Kecepatan gelombang ini sekitar 90% dari kecepatan gelombang S. Animasinya seperti gambar di bawah ini.

Animasi Perambatan Gelombang Rayleigh (Sumber: http://www.eas.purdue.edu)

Manfaat Gelombang gempa Bumi

Bagi seorang seismologis, gelombang gempa bumi yang terjadi di seluruh dunia sangat bermanfaat untuk mempelajari keadaan lapisan-lapisan bawah permukaan. Hal ini pernah saya jelaskan sebelumnya pada tulisan Mempelajari Lapisan Bumi Dengan Data Gempa. Beda waktu sampainya gelombang P dengan gelombang S juga dimanfaat untuk rekan-rekan BMKG untuk mendapat episenter gempa. Dari beda waktu sampai gelombang tersebut mereka bisa mendapatkan jarang stasiun pengamatan BMKG ke sumber gempa. Untuk mendapat episenter gempa, mereka memerlukan minimal 3 stasiun pengamatan. Dengan menggunakan prinsip triangulasi, mereka bisa menentukan dimana episenter gempa tersebut.

Gambar a: seismogram hasil rekaman dari seismograf.
Gambar b: grafik jeda waktu antara gelombang P dan S terhadap jarak sumber gempa (sumber: hxxp://ohhs.ohsd.net)

Bagi kita masyarakat awam tentu ada juga manfaat mengenal gelombang gempa bumi ini. Seperti yang saya jelaskan di atas bahwa ada jeda beberapa detik antara sampainya gelombang P dengan gelombang S. Jeda waktu ini bisa masyarakat kita manfaatkan untuk segera keluar dari ruangan apabila kita merasakan gelombang pertama atau gelombang P yang besar. Karena setelah kita merasakan gelombang P yang besar juga menjadi indikasi bahwa gelombang S, Rayleigh dan love yang datang juga akan besar. Perbedaan jeda waktu antara gelombang P dengan gelombang yang lain sangat bergantung pada jarak kita ke pusat gempa. Misalnya saja ada gempa di sekitar kepulauan Simeulue, jarak antara Banda Aceh dengan Simeulue sekitar 300 Km, maka beda waktu antara gelombang P dengan gelombang S sekitar 30 detik, artinya warga Banda Aceh punya waktu sekitar 30 detik untuk keluar dari ruangan, namun apabila sumber gempanya sekitar Aceh Jaya tentu jeda waktunya makin pendek. Jeda waktu antara gelombang P dan S dapat dilihat pada grafik di samping kiri. Makin jauh jarak dengan sumber gempa maka makin lama jeda waktunya, makin dekat maka makin pendek jeda waktunya.

Semoga dengan mengenal gelombang gempa bumi, kita bisa tahu harus berbuat apa ketika bencana alam gempa bumi terjadi. Keluar dari ruangan merupakan hal yang mutlak kita lakukan karena sampai saat ini “gempa tidak pernah membunuh, yang membunuh adalah reruntuhan bangunan, jendela, kaca, tiang listrik, papan iklan dan lain-lain”.