bumi

BAB 2

PLANET BUMI

TATASURYA

Bumi merupakan salah satu planet dalam sistem

tatasurya, dan terdapat di dalam Jagad raya

yang tak terhingga besarnya. Seperti kita ketahui

bahwa dalam Jagad raya terdapat tidak hanya

satu sistem tatasurya kita saja tetapi masih ada

lagi yang ribuan jumlahnya, sampai pada saat ini

belum ada yang mengetahuinya dengan pasti.

Baru hanya ada dugaan-dugaan berdasarkan

pengamatan dari bumi dan dari angkasa.

Tatasurya atau solar system adalah suatu

sistem yang terdiri dari matahari dan planet-

planet serta benda-benda angkasa yang

berputar mengitarinya, menurut orbit tertentu.

Planet-planet tersebut dapat tetap beredar pada

orbitnya akibat adanya gaya tarik gravitasi.

Proses terbentuknya tatasurya kita sama dengan

sistem matahari yang lain dalam Jagad raya.

Mengenai proses pembentukan tatasurya ada

beberapa teori, yang salah satunya adalah teori

atau model Nobular; dimana di dalam Jagad

raya yang tampaknya hampa, sebenarnya

mengandung atom-atom dari berbagai unsur,

yang menyebar di mana-mana berupa “awan”

tipis, berbentuk gas tipis yang bergolak dan

selalu berputar. Saat awan dengan gas tipis

tersebut secara perlahan-lahan memadat yang

disebabkan oleh mengelompoknya atom-atom

yang tersebar, lahirlah pusat tatasurya yaitu

matahari.

Energi kinetik gas-gas yang berputar dan

bergolak meningkatkan rotasi matahari dan

planet-planetnya.

Mengelompoknya atom-atom itu disebabkan

oleh gaya gravitasi dan karena atom-atom yang

bergerak saling mendekat secara perlahan,

mengakibatkan gas menjadi makin panas dan

makin padat. Salah satu akibat dari proses

mengelompoknya gas ini membentuk bumi dan

planet-planet yang lain, Gambar 2.1

memperlihatkan proses teori nobular ini.

Lebih dari 99 persen atom-atom di ruang

angkasa adalah hidrogen dan helium yang

merupakan dua atom yang paling ringan. Dekat

pusat awan gas, atom-atom tersebut berada

dalam tekanan dan suhu yang tinggi sehingga

hidrogen dan helium mulai bergabung,

membentuk unsur-unsur yang lebih berat.

Bergabungnya unsur-unsur ringan menjadi unsur

yang lebih berat akan menyebabkan terlepasnya

energi panas. Hidrogen dan helium mengalami

pembakaran nuklir.

Matahari terbentuk pada saat pembakaran nuklir

yang dimulai di dalam awan gas, kira-kira 6.000

juta tahun yang lalu. Pembakaran nuklir terbatas

hanya terjadi di pusat awan gas, sedangkan gas

yang bertekanan lebih rendah masih berputar

dengan cepat disekeliling pusatnya, matahari.

Perputaran ini menimbulkan gaya sentrifugal,

menarik ke arah luar, sedangkan gaya berat

cenderung menarik gas-gas ke dalam, ke arah

matahari. Akibat interaksi kedua gaya yang

berlawanan ini maka perlahan-lahan menjadikan

awan gas berbentuk datar, membentuk piringan

gas yang berputar disekitar matahari, dan

dinamakan nebula planetaria.

Bagian luar nebular planetaria yang lebih dingin,

menjadi cukup padat dan memungkinkan bahan-

bahan padat terkondensasi. Yang akhirnya

menjadi planet-planet, Gambar 2.2.

Teori lain tentang pembentukan tatasurya yang

dikemukakan oleh ahli-ahli kosmologi

(cosmologist), sebagai “big bang”, yang terjadi

pada 20 billiun (109) tahun yang lalu. Menurut

teori ini, pada suatu saat seluruh jagad raya

Bab 2 / Planet Bumi

6

menyatu menjadi suatu bulatan yang padat,

panas dan sangat massif. Kemudian terjadi

ledakan dahsyat yang menghancurkannya dan

menghasilkan serpihan-serpihan yang berputar

dan terlempar ke segala arah dan membentuk

sistem Tatasurya-tatasurya. Benda-benda

angkasa yang terbentuk ini bergerak saling

menjauh. Dan pada suatu saat sistem tersebut

geraknya melambat dan akan berhenti.

Kemudian gaya gravitasi akan menyatukannya

kembali, mungkin 20 billiun tahun kemudian,

menjadi suatu “bola api” kembali. Selanjutnya

akan terjadi lagi ‘big-bang’ yang dalam sesaat

membentuk sistem tatasurya-tatasurya yang

baru.

Saat ini kita ketahui bahwa matahari sebagai

pusat sistem tatasurya dikelilingi oleh planet-

planet, termasuk planet bumi, yang mengorbit di

sekelilingnya atau disebut heliocentric. Lintasan

orbitnya berbentuk ellips. Akan tetapi pada masa

Sebelum Masehi tidaklah demikian. Bangsa

Yunani yang sudah mempelajari astronomi,

percaya akan geocentric, yang artinya bumilah

yang menjadi pusat sistem tatasurya. Matahari

dan bintang-bintang bergerak mengelilingi bumi.

Pada masa itu dipercaya bahwa bumi berbentuk

bulat (spheric), tidak bergerak atau diam, dan

dikelilingi oleh angkasa yang transparan dimana

bintang-bintang tergantung.

Dalam Tatasurya yang kita kenal sekarang,

matahari dikelilingi 9 planet, Merkuri, Venus,

Bumi, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus,

Neptunus dan Pluto. Berdasarkan rapat massa

dan jaraknya dari matahari, dapat

dikelompokkan menjadi Planet-planet

Terrestrial, yang merupakan 4 planet terdekat

ke matahari dan yang lainnya Planet-planet

Jovian.

Planet-planet Terrestrial, yaitu Merkuri, Venus,

Bumi dan Mars, bersifat mirip dengan Bumi,

mempunyai rapat massa yang besar yaitu 3

g/cm3 atau lebih dan berukuran kecil.

Sedangkan planet-planet Jovian terdiri dari

Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus dan Pluto,

yang mirip dengan Jupiter, lintasannya lebih jauh

dari Matahari, rapat-massanya lebih kecil, hanya

0,7 - 1,3 g/cm3, namun massanya jauh lebih

besar. Misalnya Jupiter dan Saturnus,

mempunyai massa sebesar 317 dan 95 kali

massa bumi, sehingga bentuknya lebih besar

dari Bumi.

Planet-planet terdekat dengan matahari bersuhu

paling tinggi, terdiri dari bahan-bahan yang

hanya dapat terkondensasi pada suhu tinggi,

seperti besi (Fe), silikon (Si), magnesium (Mg)

dan alluminium (Al).

Planet-planet yang jauh dari matahari bersuhu

lebih rendah dan terdiri dari selain unsur-unsur

seperti di atas, juga unsur-unsur volatil, seperti

hidrogen, helium dan belerang yang dapat

berbentuk gas meskipun pada suhu rendah.

GAMBAR 2.1. Pembentukan Tatasurya model Nobular Sistem. Tatasurya diawali dari awan gas yang berputar (A). Sebagian besar massa terkonsentrasi di pusat dan membentuk Matahari, sisa material berakumulasi dan terkosentrasi membentuk planet-planet (B). Tata surya saat ini (C). Bumi merupakan planet ketiga dari Matahari, yang berjarak sekitar 150 juta kilometer dan mempunyai komposisi khas yang memungkinkan adanya kehidupan. (Carla W Montgomery,1989)

Bentuk Bumi

Menurut cerita zaman dahulu orang mengira

bahwa bumi merupakan daratan yang bundar,

ditutupi oleh langit dan dikelilingi oleh lautan

yang melingkar. Kemudian pemikiran para filsuf

Yunani, Thales mengatakan bumi terapung di

lautan. Anaximander berpendapat bahwa bumi

berbentuk silinder dan melayang di langit yang

bulat. Sedangkan Pythagoras dan para

penganutnya sebagai ahli matematika

memikirkan bumi sebagai bulatan yang tentunya

mempunyai bentuk simetris

Bulatan ini sesuai dengan bentuk ideal suatu

model matematis, dan bumi sesuai sebagai

pusat dari seluruh sistem.

Kemudian timbul argumen baru, yaitu bayangan

bumi di bulan pada saat gerhana bulan yang

tampak sebagai lingkaran. Dan kapal laut di

kejauhan mula-mula hanya terlihat tiangnya saja,

setelah dekat baru tampak badannya. Kemudian

pada tahun 1519 Magelhaens berlayar

mengelilingi bumi. Dengan adanya foto satelit

dan manusia yang dapat mengamati dari satelit

di angkasa maka sekarang jelaslah bahwa bumi

kita berbentuk bulat. Namun tidaklah sebulat

bentuk sebuah bola.

Newton menduga akibat perputaran pada

sumbunya, maka bumi tidak berbentuk bulat

sempurna melainkan berbentuk ellipsoid.

Mendatar pada kutub-kutubnya dan lebih

cembung di khatulistiwa. Dugaan ini diperkuat

oleh pengamatan terhadap benda-benda

angkasa dengan teropong bintang, terutama

terhadap planet Jupiter yang berputar lebih cepat

dari bumi, yaitu selama 10 jam setiap putaran

(bumi memerlukan waktu 24 jam untuk setiap

putaran).

Dengan demikian, lebih “mendatar”nya kutub-

kutub bumi, maka seharusnya derajat meridian

di kutub-kutub bumi lebih besar dari pada di

khatulistiwanya.

Untuk membuktikannya tahun 1735 Academie

des Sciences Paris mengirim ekspedisi ke

Lapland dan Peru. Hasilnya adalah benar,

bahwa derajat meridian di Lapland yang terletak

di daerah kutub satu meter lebih panjang dari di

Peru, yang ada di khatulistiwa.

Ukuran Bumi

Keingintahuan manusia mengenai bumi tidaklah

terbatas pada bentuk bumi dan permukaannya

saja, tetapi juga berapa besar bumi ini

sebenarnya. Eratosthenes (275 -195 SM) yang

GAMBAR 2.2 Susunan Tatasurya. Planet-planet Jovian jauh lebih besar dari planet Terrestrial. Matahari merupakan pusatnya dan berukuran beberapa ratus kali lebih besar dari planet-planetnya, (Skinner, 2004).

Bab 2 / Planet Bumi

6

tinggal di Alexandria berpendapat bahwa jika

bumi bulat, tidak mungkin matahari berada pada

zenit (titik kulminasi) di dua tempat yang

berjauhan letaknya. Ia memperhatikan sinar

matahari pada tengah hari di pertengahan

musim panas di kota Syene, yang jatuh tepat di

dasar sumur yang dalam. Sedangkan di

Alexandria yang berjarak 5.000 stad, Gambar

2.3. Pada saat yang sama, bayangan jarum

gnomon (jam matahari) memperlihatkan

besarnya 1/50 bagian dari seluruh lingkaran.

Sudut ini sama dengan sudut APS, maka

dengan demikian ia menyimpulkan bahwa

keliling bumi haruslah 50 kali 5.000 stad atau

250.000 stad. Bila satu stad mempunyai ukuran

kurang lebih 157 m maka keliling bumi adalah

sekitar 39.250 km. Perkiraan ini ternyata

mendekati dengan hasil perhitungan yang

dilakukan oleh peneliti-peneliti selanjutnya.

Pada tahun 1617 Snellius melakukan

pengukuran dengan metoda segitiga. Dan sejak

ditentukannya satuan panjang yaitu meter pada

tahun 1719, maka keliling bumi adalah sekitar

40.000 km. Dengan diketahuinya keliling bumi,

maka jari-jari bumi dapat dihitung, di khatulistiwa

sebesar 6.378,38 km sedangkan di kutub

6.356,91 km.

Struktur dalam Bumi

Pendahulu yang memikirkan struktur-dalam

bumi yang terkenal adalah Plato. Ia berpendapat

bahwa bumi terdiri dari substansi berfasa cair

yang dilapisi oleh lapisan kerak yang tipis. Pada

bagian-bagian kerak yang lemah kerak

diterobos oleh substansi dari dalam, keluarlah

magma dan timbullah gunung api. Untuk

mengetahui struktur dalam bumi tidaklah mudah.

Karena pemboran terdalam yang pernah

dilakukan hanya sedalam 8 km. Dari hasil

mempelajari batuan yang tersingkap di

permukaan bumi, akibat erosi hanya mencapai

kedalaman 20 sampai 25 km saja.

Gunung api memberikan contoh batuan yang

lebih dalam, tetapi hanya sampai sekitar 200

km.

Akan tetapi dengan mempelajari sifat gelombang

gempa bumi dapat diketahui lebih banyak hal

mengenai struktur dalam bumi.

Dengan mempelajari waktu tempuh perambatan

gelombang, ternyata bervariasi dan tidak sesuai

dengan hasil yang diperhitungkan berdasarkan

antara jarak tempuh dan waktu tempuh

gelombang yang diperlukan.

Berdasarkan kenyataan bahwa kecepatan

rambat gelombang merupakan fungsi dari

densitas media yang dilaluinya, maka para ahli

kegempaan menjelaskan ketidaksesuaian dan

variasi waktu tempuh tersebut yang disebabkan

oleh karena gelombang gempa merambat tidak

dalam satu macam media, tetapi dalam

beberapa media yang densitasnya berbeda.

Dengan kata lain, bumi tidaklah merupakan

suatu bulatan yang homogen, melainkan terdiri

dari beberapa lapisan yang konsentris dengan

densitas berbeda. Densitas terbesar

terakumulasi pada pusat, dan mengecil menjauhi

dari pusat.

Dari data kegempaan tersebut, secara

sederhana dibuatlah suatu model struktur-dalam

bumi, berdasarkan komposisinya. Bumi dibagi

menjadi 3 bagian, seperti terlihat pada Gambar

2.4.

GAMBAR 2.3. Erasthotenes menghitung keliling bumi dengan mengukur jarak antara Alexandria dan Syene, x = 5000 Std. dan membandingkan besar sudut pada gnomon di Alexandria, α = 1/50 lingkaran. Maka keliling lingkaran

adalah : 50 x 5000 std = 250 000 std atau 40 000 km.

Bab 2 / Planet Bumi

7

1. Inti bumi (Core), terletak mulai dari

kedalaman 2.883km sampai ke pusat bumi.

Densitasnya berkisar dari 9,5 dekat selubung

dan membesar ke arah pusat sampai 14,5

gr/cc. Berdasarkan besarnya densitas ini

diperhitungkan inti bumi terdiri dari campuran

unsur-unsur yang mempunyai densitas besar,

besi (Fe) dan nikel (Ni). Oleh karena itu inti

bumi disebut juga sebagai lapisan Nife.

2. Selubung bumi (Mantle), atau mantel,

merupakan lapisan yang menyelubungi inti

bumi, merupakan bagian terbesar dari bumi,

82.3 persen dari volume dan 67.8 persen dari

keseluruhan massa bumi. Terdiri dari batuan,

ketebalannya 2.883 km. Densitasnya berkisar

dari 5.7 gr/cc dekat dengan inti dan 3,3 di

dekat kerak bumi.

3. Kerak bumi (Earth crust). merupakan lapisan

terluar yang tipis, terdiri dari batuan yang

lebih ringan dibandingkan dengan batuan

selubung di bawahnya. Dengan densitas rata-

rata 2.7 grm/cc. Ketebalannya tidak merata,

perbedaan ketebalan ini menimbulkan

perbedaan elevasi antara benua dan

samudera. Pada daerah pegunungan

ketebalannya lebih dari 50 km dan pada

beberapa samudera kurang dari 5 km.

Berdasarkan data kegempaan dan komposisi

material pembentuknya, para ahli

membaginya menjadi kerak benua dan kerak

samudra.

4. Kerak benua, pada umumnya terdiri dari

batuan granitik, ketebalan rata-rata 45 km.,

dan berkisar antara 30-50 km. Oleh karena

GAMBAR 2.4 Keratan bumi memperlihatkan lapisan-lapisan yang komposisinya berbeda dan daerah-daerah dengan kuat

batuan (rock strength) berbeda. Lapisan-lapisan berdasarkan komposisi, dari dalam adalah inti, mantel dan kerak. Kerak benua lebih tebal dibandingkan kerak samudera. Perlu diperhatikan juga bahwa batas daerah yang kuat batuannya berbeda, litosfir (terluar), astenosfir dan mesosfir tidak sama atau berimpit dengan batas komposisi, (Skinner, 2004).

Bab 2 / Planet Bumi

8

kaya akan unsur Si dan Al maka ada yang

menyebutnya sebagai lapisan Sial.

5. Kerak samudera, terdiri dari batuan basaltik

yang tebalnya sekitar 7 km, kerak samudera

kaya akan unsur Si dan Mg dan disebut juga

lapisan Sima.

Dengan perkembangan ilmu pengetahuan

kegempaan dan banyaknya stasiun gempa di

bumi, yang memungkinkan mempelajari sifat

perambatan gelombang-gelombang gempa P

dan S, (akan dibahas dalam BAB 17,

KEGEMPAAN), sehingga dapat diketahui sifat

fisik struktur dalam bumi lebih rinci.

Disamping lapisan-lapisan berdasarkan

komposisinya, yang lebih penting adalah adanya

perubahan sifat fisik (physical property) seperti

kuat batuan (rock strengh) dan fasanya, fasa

padat dan fasa cair. Perubahan sifat fisik

terutama lebih dikontrol oleh suhu dan tekanan

dibandingkan dengan komposisi batuan.

Titik-titik dimana terjadi perubahan sifat fisik

tidaklah sama dengan perubahan komposisi

batuan, seperti terlihat dalam Gambar 2.4.

Gambar 2.4 memperlihatkan struktur dalam

bumi berdasarkan sifat fisiknya (physical

property) yang terdiri dari :

Inti dalam dan inti luar

Bagian terdalam dari bumi merupakan pusat

massa bumi, dengan garis tengah 7.000 km.

Dari sifatnya yang tidak merambatkan

gelombang gempa S, disimpulkan bahwa inti

bumi terdiri dari dua bagian. Bagian luar setebal

2.000 km berfasa cair, dan bagian dalam

berfasa padat. Inti bagian dalam yang

mengalami tekanan yang sangat tinggi sehingga

unsur besi berada dalam fasa padat, meskipun

suhu di sekelilingnya tinggi, suhu dan tekanan

berada dalam keseimbangan yang sangat baik

sehingga unsur besi meleleh dan dalam fasa

cair. Bagian ini dinamakan inti bumi bagian luar.

Perbedaan kedua bagian inti tersebut tidak pada

komposisinya (diperkirakan komposisinya

sama), tetapi oleh sifat fisiknya. Bagian dalam

berfasa padat sedangkan bagian luar berfasa

cair.

Mesosfir

Kekuatan (strength) material padat sangat

dipengaruhi oleh suhu dan tekanan. Suatu

material padat bila dipanaskan akan berkurang

atau hilang kekuatannya.

Dan jika mengalami kompresi, akan bertambah

kuat. Perbedaan suhu dan tekanan membagi

selubung dan kerak bumi menjadi tiga daerah

yang mempunyai kekuatan berbeda.

Pada bagian paling bawah dari selubung, batuan

berada dalam pengaruh kompresi yang sangat

tinggi sehingga mempunyai kekuatan yang agak

besar, meskipun suhunya sangat tinggi. Lapisan

padat dalam selubung yang bersuhu tinggi tetapi

kekuatannya relatif tinggi, dinamakan

mesosphere (lapisan menengah, intermediate

or midle sphere). Lapisan ini terletak antara

batas inti dan selubung (pada kedalaman 2883

km) sampai kedalaman sekitar 350 km

Astenosfir

Lapisan selubung bagian atas, pada kedalaman

antara 350 km sampai 100 km di bawah

permukaan bumi, adalah lapisan yang

dinamakan asthenosphere (lapisan lemah,

weak sphere). Keseimbangan antara suhu dan

tekanan disini sedemikian rupa menjadikan

materialnya dalam keadaan mendekati titik

leburnya.

Karena hampir melebur dan berstruktur lemah

(weak) dapat memungkinkan material tersebut

untuk mengalir dan mudah terdeformasi.

Pergerakan di dalam lapisan ini berperan

sebagai penyebab aktifitas gunung api dan

deformasi pada kerak bumi.

Selama ini para ahli geologi menyatakan bahwa

batuan di mesosfir dan astenosfir mempunyai

komposisi sama. Perbedaan satu-satunya

hanyalah pada sifat fisiknya, kekuatan.

Litosfir

Terletak di atas astenosfir, lapisan setebal

sekitar 100 km dari permukaan bumi,

merupakan lapisan yang batuannya lebih dingin,

lebih kuat dan lebih kaku (rigid) dibandingkan

dengan batuan astenosfir yang plastis. Lapisan

Bab 2 / Planet Bumi

9

GAMBAR 2.5 Bagian terluar dari bumi (tanpa skala). Kerak dan selubung (mantel) mempunyai pengertian komposisi.

Litosfir dan astenosfir mencerminkan sifat fisiknya, litosfir (termasuk kerak dan bagian atas mantel) padat dan kaku (rigid), astenosfir berbentuk lelehan parsial dan plastis. Astenosfir merupakan bagian atas mantel dan di bawahnya mantel bersifat padat. (C.W. Montgomery,1989).

terluar yang keras ini, mencakup selubung

bagian atas dan seluruh kerak bumi, dinamakan

lithosphere, yang berarti lapisan batuan, seperti

pada Gambar 2.5. Perlu diingat bahwa

komposisi kerak dan selubung bumi ini berbeda,

namun yang membedakan litosfir dan astenosfir

adalah kuat batuan (rock strength), bukanlah

komposisinya.

Batas antara litosfir dan astenosfir berada pada

keseimbangan suhu dan tekanan. Litosfir

bentuknya patah-patah atau pecah-pecah

menjadi sejumlah lempeng-lempeng yang besar,

bergerak, seolah-olah terapung di atas

astenosfir. Dikenal sebagai lempeng tektonik.

Bidang-bidang diskontinu.

Seorang ahli seismologi Yugoslavia yang

bernama Andrija Mohorovicic, mempelajari

data gempa dan menjumpai kecepatan

gelombang gempa yang naik dengan tiba-tiba di

bawah kedalaman 50 km. Bidang batas

perubahan ini atau bidang diskontinuitas ternyata

merupakan bidang batas antara lapisan kerak

bumi dan selubung atas.

Untuk menghormati penemunya maka bidang ini

dinamakan Bidang Mohorovicic dan disingkat

menjadi bidang Moho saja.

Beberapa tahun kemudian seorang ahli gempa

Jerman, Beno Gutenberg, menemukan bidang

batas yang lain. Dari pengamatan gelombang P

yang mengecil bahkan hilang sama sekali pada

daerah 105 derajat dari pusat gempa dan

muncul kembali pada 140 derajat berikutnya.

Tetapi terlambat 2 menit dari waktu yang

diperhitungkan berdasarkan jarak tempuh. Jalur

hilangnya gelombang selebar 35 derajat ini

disebut jalur bayangan.

Menurut Gutenberg, jalur bayangan ini terjadi

hanya jika bumi mempunyai inti, dengan bahan

yang tidak sama dengan selubung yang

mengitarinya. Dan jari-jarinya sebesar 3.420 km.

Inti bumi ini membelokkan gelombang P seperti

terlihat pada Gambar 2.6

Bab 2 / Planet Bumi

10

Bidang di mana gelombang P dibelokkan, atau

bidang antara selubung bumi dan inti bumi

disebut bidang diskontinu Gutenberg atau bidang

Gutenberg.

Dengan demikian maka dapat dikatakan bahwa

selubung bumi terletak diantara bidang-bidang

Moho dan Gutenberg.

Benua dan Samudra Selain perbedaan struktur, elevasi dan topografi,

benua dan samudera juga mempunyai batuan,

densitas, susunan kimia, umur dan sejarah

pembentukan yang berbeda.

Samudera yang menempati hampir sepertiga

dari permukaan bumi memperlihatkan topografi

khusus, pada umumnya akibat perkembangan

kegiatan gunung api dan pergerakan bumi yang

masih berlangsung sampai saat ini.

Benua, berada di atas cekungan samudera

sebagai daratan yang luas dengan ciri yang khas

yaitu : merupakan perisai, dataran yang stabil

dan jalur-jalur pegunungan lipatan.

Bagian benua yang stabil, dalam keseimbangan

isostasi, datar dan luas dimana kompleks batuan

kristalin tua tersingkap atau tertutup oleh lapisan

tipis sedimen, disebut Kraton (Craton). Wilayah

ini hampir tidak mengalami gangguan dalam

jangka waktu yang sangat panjang, kecuali

pelengkungan lemah secara luas. Kraton benua,

juga perisai benua dan dataran (platform) yang

stabil dinamakan Hedreocraton. Kraton pada

blok benua (continental block) disebut

Epeirocraton.

Bagian yang permukaannya berelief rendah,

yang terletak beberapa ratus meter dari

permukaan laut, mempunyai struktur dan batuan

yang kompleks, disebut Perisai (Shield).

Kebanyakan batuan kristalin dalam perisai pada

mulanya berbentuk cair dan terbentuk di bawah

permukaan. Kemudian muncul ke permukaan

akibat erosi atau pengangkatan dan telah

mengalami deformasi akibat tekanan. Daerah

yang luas dari kraton maupun perisai yang terdiri

dari batuan beku dan metamorfosa yang telah

mengalami deformasi kuat, disebut basement

complex.

Dahulu kerak samudera dapat juga dianggap

termasuk sebagai kraton, yang dikenal sebagai

Thalassocraton, akan tetapi akhir-akhir ini

disepakati bahwa kraton hanyalah pada benua.

Bentuk lantai samudra

Sebelum tahun 1947, orang mengira bahwa

dasar samudera hanya merupakan dataran

abissal yang datar dan tertutup oleh lapisan

sedimen.

Kemudian, dari profil-profil dasar samudera

dapat diketahui bahwa dasar samudera juga

mempunyai relief seperti halnya dengan

permukaan benua.

Penelitian pada kerak samudera menyatakan

bahwa kerak samudera terdiri dari batuan

dengan komposisi utama dari basalt, suatu

batuan vulkanik yang padat. Berumur relatif

muda, kurang dari 150 juta tahun (umur batuan

pada perisai lebih dari 700 juta tahun), dan tidak

mengalami deformasi karena tekanan.

Bentuk-bentuk relief pada dasar samudera

umumnya adalah :

Punggungan samudra (oceanic ridge, mid

ocean ridge atau oceanic rises), merupakan

tonjolan atau punggungan yang terdiri dari

batuan di atas lantai samudera. Panjangnya

sampai puluhan ribu kilometer dan lebarnya

beberapa ratus kilometer, berdiri setinggi 0,6 km

atau lebih. Sistem punggungan samudera

GAMBAR 2.6 Perubahan sifat fisik antara selubung dan inti bumi menyebabkan gelombang P dibiaskan dan membelok

mengakibatkan terjadinya zona bayangan 35°.

Bab 2 / Planet Bumi

11

berupa rangkaian pegunungan sekitar 84.000

km panjangnya, yang terpuntir (twists) dan

bercabang-cabang dan membentuk pola yang

kompleks di cekungan samudera. Lembah

sempit atau rift membelah sepanjang tengah-

tengah punggungan samudera. Ciri khas rift ini

adalah aktifitas volkanik yang intensif. Beberapa

tempat di bumi, oceanic ridge dengan rift

ditengahnya mencapai permukaan laut dan

membentuk kepulauan volkanik, seperti di

Islandia.

Lantai abissal (abyssal floor atau abyssal plain),

adalah daerah yang sangat luas dan datar,

berelief lebih halus dibandingkan dengan

punggungan samudera. Terdapat pada

kedalaman 3 sampai 6 km di bawah permukaan

laut, lebarnya berkisar antara 200 sampai 2.000

km, dan membentang antara punggungan

samudera dan batas benua. Dataran abissal

terbentuk oleh proses mengendapnya lumpur

melalui air laut dan menimbun topografi lantai

samudera sebenarnya.

Bagian yang menonjol disebut perbukitan

abissal, tingginya sampai 900 m di atas dasar

samudera.

Gunung laut (sea mount), berbentuk puncak-

puncak gunung api di bawah laut yang terisolir.

Bila mencapai ke permukaan laut akan

membentuk pulau, seperti kepulauan Hawaii.

Palung (trench), merupakan bagian yang

terendah di bumi, rata-rata dengan kedalaman

lebih dari 8.000 m. Palung terdalam adalah

palung Mariana di Samudera Pasifik, sedalam

11.000 m.

Batas benua (continental margin) adalah daerah

transisi yang terletak antara massa benua dan

cekungan samudera.

Garis pantai yang sekarang tidak mutlak sama

dengan batas antara kerak benua dan kerak

samudera. Hal ini disebabkan karena sebagian

air laut di cekungan samudera melimpah ke

daratan, Gambar 2.7. Batas antara kerak benua

dan kerak samudera sekarang sudah tertutup air

laut. Garis pantai sekarang ini sebenarnya

berada di kontinen, sehingga setiap benua

dikelilingi oleh sisi yang tergenang, dengan lebar

yang bevariasi, dan dinamakan paparan benua,

continental shelf. Dalam geologi, batas

cekungan samudera bukan garis pantai

melainkan tempat dimana lempeng samudera

bertemu dengan lempeng benua. Dan ujungnya

ada di dasar lereng benua, continental slope.

Continental rise berada pada dasar lereng

benua, daerah yang lerengnya melandai dimana

lantai cekungan samudera bertemu dengan

benua

Daerah ini sebenarnya termasuk bagian dari

lantai cekungan samudera, tetapi merupakan

daerah tersendiri karena dasarnya kerak

samudera dan tertutup oleh tumpukan tebal

material hasil erosi dari benuanya.

Beberapa dari batas benua bersatu dengan

ujung lempeng tektonik. Dan ada juga benua

lainnya yang berada di tengah lempeng sehingga

batasnya jauh dari ujung lempeng.

Gradient Suhu bumi

Sejak bumi mulai terbentuk, secara teoritis

suhunya akan menurun. Dari gumpalan awan

gas yang pijar menjadi batuan yang padat,

seperti yang kini kita jumpai di permukaan.

Namun bagaimanakah keadaan suhu ke bagian

bawah permukaan bumi kita ini. Dari data hasil

pemboran dalam diketahui bahwa makin ke

dalam suhunya menjadi naik. Kenaikkan suhu

atau gradient temperature, atau gradient

geothermal ini tidaklah sama pada setiap

tempat, setiap turun 1 km. suhu akan naik antara

GAMBAR 2.7 Diagam samudera Atlantik (sebagian) yang disederhanakan dengan bentuk-bentuk utama topografinya. (Skinner, 1992)

Bab 2 / Planet Bumi

12

15°C sampai 75°C. Di daerah dekat gunung api

tentunya harga gradient ini lebih besar.

Gaya berat (gravity)

Meskipun bumi berputar pada porosnya, namun

benda-benda di atas permukaan bumi termasuk

kita, tidak terlempar ke angkasa. Mengapa ?

Hal ini akibat adanya gaya berat atau gaya

gravitasi-bumi atau gaya tarik bumi.

Gaya ini lebih besar dari pada gaya sentrifugal

akibat perputaran bumi, sehingga kita tidak

terlempar. Jadi gaya berat adalah gaya yang

bekerja pada suatu elemen massa (di

permukaan bumi) akibat gaya tarik massa bumi

(mengikuti hukum Newton). Gaya ini dipengaruhi

oleh beberapa faktor, diantaranya adalah

perputaran bumi, topografi dan variasi densitas

dalaman bumi. Oleh karena itu besarnya gaya

gravitasi tidak sama pada setiap tempat. Ketidak

samaan ini dikatakan anomali gaya berat.

Gaya berat sangat berperan dalam dinamika

bumi, yang berpengaruh pada :

Pengaturan isostasi,

pemisahan bagian dalam (interior) bumi,

tektonik lempeng,

sistem aliran gaya berat (sungai, air tanah,

sirkulasi air di atmosfir, sedimentasi dan

sebagainya).

Kemagnetan Bumi

Bila kita hendak mengetahui arah dengan tepat,

maka kita melihat kompas, tanpa menyadari

mengapa jarum kompas selalu menunjuk Utara -

Selatan.

Yang terjadi adalah jarum kompas yang

bermuatan magnet terinduksi oleh medan

magnet bumi, yang saat ini kutub-kutubnya

miring 11° terhadap kutub bumi. Dan yang

menjadi pertanyaan adalah apakah di dalam

bumi teradapat magnet raksasa yang dapat

menimbulkan medan manget di bumi ?

Jawabnya “ya” dan “tidak”. Ya, karena didalam

bumi terdapat sumber medan magnet tersebut,

dan tidak, sebab sumber tersebut tidak

berbentuk batang atau tapal kuda (sebagai

lazimnya magnet yang kita kenal). Terjadinya

medan magnet di bumi masih belum

sepenuhnya terjawab, meskipun telah

dikemukakan beberapa hipotesa yang menarik.

Pada prinsipnya adalah perbedaan fasa dan

kecepatan perputaran antara inti dalam dan inti

luar, yang menimbulkan proses magneto

hidrodinamis. Beberapa hal yang harus

dijelaskan antara lain : (1) mempunyai dua kutub

yang letaknya berdekatan dengan kutub

geografi; (2) memperlihatkan variasi yang tidak

teratur, baik dalam posisi maupun polaritas; (3)

variasi-variasi tersebut tidak bersangkutan

dengan kerak bumi, jadi asalnya haruslah jauh di

dalam bumi.

Pandangan yang banyak diterima, yang mula-

mula diajukan seorang Perancis, Ampere, pada

tahun 1820 menyatakan bahwa medan arus

listrik dalam (bumi), mirip dengan yang terjadi

pada sekitar kawat yang dialiri arus listrik. Untuk

mempertahankan arus listrik yang diduga ada,

haruslah ada mekanisme yang menimbulkannya.

Inti yang kaya akan unsur besi dan nikel,

merupakan konduktor listrik yang baik dan

bagian luar inti yang cair memungkinkan sebagai

gerak mekanik untuk muatan listrik.

W.M. Elasser, seorang ahli fisika, pada tahun

1939 mengemukakan hipotesa dinamo. Interaksi

gerak dan arus listrik di dalam inti bagian luar

dapat menghasilkan dan mempertahankan

medan magnet. Goyangan sumbu perputaran

bumi bersama dengan efek Coriolis

(penyimpangan arah gerak yang seharusnya

akibat perputaran bumi) yang menggerakkan

dinamo tersebut. Medan magnet bumi

merupakan akibat langsung dari gerakan-

gerakan inti. Dan perputaran bumi

mempengaruhi orientasi dan kuat medan

magnet bumi.

Deklinasi dan inklinasi magnet

Kutub magnet bumi tidak sama dengan kutub

geografi, perbedaannya dinyatakan dalam

derajat sebagai deklinasi. Deklinasi (θ) untuk

setiap tempat di bumi tidak sama, tergantung

pada lokasinya.

Sudut yang dibentuk antara kuat medan magnet

dengan permukaan bumi, yang dianggap

Bab 2 / Planet Bumi

13

mendatar, disebut inklinasi (φ) seperti yang

terlihat dalam Gambar 2.8.

Isostasi

Pengalamam para juru ukur (surveyor) pada

saat melakukan pengukuran topografi di Peru

dekat pegunungan Chimborazo (Andes) pada

tahun 1735 dan kemudian juru ukur lain dekat

pegunungan Himalaya pada tahun 1855,

memberikan hal yang sama. Yaitu unting-

untingnya selalu tidak tepat, tertarik ke arah

massa pegunungan, sehingga hasil

pengukurannya lebih kecil dibandingkan dengan

yang diperhitungkan. Pratt, seorang ahli geodesi

dan Airy seorang ahli astronomi menyelesaikan

masalah ini dengan memperhitungkan adanya

massa di bawah pegunungan. Isostasi dapat

diartikan keseimbangan. Adanya tinggian atau

pegunungan, oleh Pratt diperhitungkan adanya

perbedaan densitas. Untuk mencapai

keseimbangan maka densitas yang lebih kecil

akan menonjol ke atas.

Sedangkan Airy, untuk mencapai keseimbangan

perlu adanya “akar” di bawah pegunungan,

Gambar 2.9. Dapat dibayangkan sebagai

sebongkah es terapung di atas air. Besar es di

atas permukaan air sama dengan yang berada

di bawah permukaan air.

Demikian juga halnya dengan lapisan terluar

bumi, yang terapung di atas selubung, dan kerak

benua lebih tebal dibandingkan dengan kerak

samudera.

Siklus muka Bumi

Bumi tidak diam. Maksud diam disini adalah

tidak bergerak. Kita tahu bahwa adanya siang

dan malam akibat bumi berputar pada

sumbunya.

GAMBAR 2.8 Kuat medan magnet F dengan komponen-komponennya, H pada bidang horizontal, Z pada bidang

vertikal. Deklinasi θ (pada bidang horizontal) dan Inklinasi

φ (pada bidang vertikal)

GAMBAR 2.9 Isostasi merupakan gejala universal kerak bumi untuk stabil pada keseimbangan gravitasi. Perbedaan densitas dan ketebalan dapat menyebabkan keseimbangan isostasi (isostatic adjustment) kerak bumi. (A) Pratt beranggapan bahwa pegunungan lebih tinggi karena komposisinya lebih ringan dari dataran sekelilingnya. (B) Airy berpendapat bahwa pegunungan mempunyai densitas yang sama dengan sekitarnya. Dan lebih tinggi karena lebih tebal, mempunyai akar. (W.K. Hamblin, 1985)

Bab 2 / Planet Bumi

14

GAMBAR 2.10 Diagram memperlihatkan siklus lapisan terluar bumi; magma bergerak naik dari astenosfir pada pusat pemekaran di lantai samudera , mendingin dan membentuk litosfir baru yang ditutupi oleh kerak samudera. Adanya material baru, mendorong litosfir lama (yang terbentuk lebih dulu) menjauhi pusat pemekaran (arah panah) dan kemudian tenggelam kembali kedalam astenosfir, pada zona subduksi dimana dipanaskan kembali dan bercampur kembali dengan selubung. Terjadinya lelehan parsial menghasilkan magma dan membentuk busur volkanik sejajar palung samudera (Skinner, 2004).

Dan adanya musim karena “perpindahan

matahari”, dari Utara ke Selatan Dan

sebaliknya secara teratur, yang sebetulnya

bumilah yang mengorbit mengelilingi matahari.

Orbit atau lintasan bumi mengelilingi matahari

berbentuk ellips. Tetapi bagaimana dengan

tubuh bumi ini sendiri ?

Diawali dengan suatu hipotesa yang kemudian

terbukti, bahwa permukaan bumi kita ini

memang selalu bergerak.

Sebenarnya permukaan bumi terdiri dari

lempeng-lempeng (plates). dari lapisan litosfir

yang pecah-pecah. Berbentuk lempeng benua

dan lempeng samudera yang “terapung” di atas

selubung dan selalu bergerak dengan arah

tertentu. Pada permukaan suatu bulatan yang

permukaannya terdiri dari beberpa lempeng yang

bergerak, tentunya akan saling mendekat dan

saling menjauh. Pada pertemuan lempeng yang

saling mendekat, salah satu dapat menyusup ke

bawah lainnya, yang terjadi adalah palung

samudera, dinamakan daerah subduksi. Bila

tidak terjadi penekukan dan penyusupan, yang

terjadi adalah penebalan pada tepi-tepi

pertemuan. kedua lempeng yang bertemu dan

terbentuklah pegunungan.

Pada daerah yang lempeng-lempengnya

bergerak saling menjauh magma naik melalui

celah yang terjadi, dan membentuk lempeng

baru, ‘mendorong’ lempeng lama. Peristiwa ini

berlangsung di daerah yang dinamakan daerah

pemekaran, pada lantai samudera, Samudera

Pasifik misalnya. Demikianlah siklus ini berjalan

sepanjang waktu, sehingga permukaan bumi

tidak pernah berhenti bergerak, meskipun tidak

kita rasakan.

Namun dapat dilihat hasilnya, seperti deretan

gunung api, pegunungan, lembah dan palung

serta timbulnya gempa bumi, tanah longsor dan

sebagainya, yang dapat merupakan bencana

nasional.

Pergerakan lempeng ini akan dibahas lebih jauh

dalam BAB 14, TEKTONIK LEMPENG. Gambar

2.10 memperlihatkan aktifitas lapisan luar bumi

dengan bentuk-bentuk yang dihasilkannya.

Dalam geologi, aktifitas tersebut dinamakan

proses indogen yang diakibatkan oleh energi

panas dari dalam bumi. Dan sebaliknya, hasil

proses indogen di”hancurkan” dan ditransport ke

tempat yang lebih rendah oleh proses eksogen

yang dimotori oleh energi matahari.

Bab 2 / Planet Bumi

15

Proses eksogen yang berusaha “meratakan”

permukaan bumi ini diantaranya proses-proses

pelapukan, erosi dan gerak tanah.

Hasilnya diendapkan dan membentuk lapisan

baru.

Meskipun proses eksogen selalu berusaha

“merata”kan permukaan sejak bumi terbentuk,

sekitar 600 juta tahun yang lalu, tetapi hingga

saat ini, bumi tidak dan tidak akan rata. Selama

gaya indogen tetap bekerja membangun kembali

permukaan. Proses ini berlangsung sangat

lambat sehingga tidak teramati.