Bumi Si Dinamo Raksasa

Lelehan lava gunung api sejak zaman Plato menimbulkan dugaan dalam perut bumi ada masa leleh yang sangat panas. Kini hal itu bukan dugaan lagi, dengan menggunakan gelombang, struktur dalam perut bumi dapat diungkap.

Lebih lanjut, sifat magnet bumi pun dapat dijelaskan dari pengetahuan struktur dalam perut bumi itu. Dulunya oleh Einstein pun kemagnetan bumi ini dideskripsikan sebagai teka-teki fisika yang tak terpecahkan. Kini kita tahu perputaran cairan di inti-luar yang diakibatkan adanya perbedaan suhu adalah sumber geodinamo, dinamo raksasa bumi.

Sampai saat ini kita belum pernah dapat membuat lubang cukup dalam untuk mengungkap isi bumi. Informasi tentang struktur dalam bumi disimpulkan dari informasi seismik. Layaknya gelombang lain, gelombang gempa bumi kecepatan rambatnya akan berbeda ketika melalui bahan yang berbeda. Dari catatan seismograf, kita dapat menyimpulkan isi perut bumi. Ahli Geologi Katili mengibaratkan gelombang gempa adalah sinar-X, sedangkan catatan seismografnya adalah foto rontgennya.

Secara kasar, bumi terbagi atas inti-dalam yang padat setebal 1.300 km dari pusat bumi, di atasnya adalah inti-luar yang cair setebal 1.200 km di atas inti-dalam. Di luar dari bagian inti adalah bagian yang disebut mantel yang hampir padat dengan ketebalan 2.500 km. Permukaan teratas bumi yang sangat tipis, sekitar 70 km, adalah bagian kerak bumi. Dari segi kandungan kimia, kandungan bagian inti bumi adalah paduan besi-nikel. Sementara bagian mantel adalah senyawa silikat. Jadi, secara kasar, bumi adalah cairan di antara dua bola padat.

Suhu dan tekanan

Kita dapat menjelaskan struktur bumi tersebut dari dua faktor penentu utamanya, suhu dan tekanan. Suhu tinggi cenderung melelehkan bahan. Di inti bumi, panas yang ditimbulkan oleh peluruhan radioaktif akan melelehkan batuan. Tekanan tinggi, sebaliknya, akan cenderung memadatkan bahan. Dengan demikian, walaupun pada inti-dalam suhunya paling tinggi, mencapai 3.000 derajat Celsius, tekanan dari lapisan batuan di atasnya lebih kuat pengaruhnya sehingga inti-dalam berwujud padat. Tekanan di inti-dalam diperkirakan 3x1.012dyne/cm2, lebih dari 3 miliar kali tekanan atmosfer.

Di lapisan inti-luar, tekanan lapisan batuan di atasnya tidak cukup tinggi untuk mengimbangi kekuatan faktor suhu sehingga dihasilkan wujud cair. Pada lapisan mantel, pada tekanan dan suhu yang relatif rendah, kembali wujud padatlah yang stabil.

Konveksi di inti-luar

Walaupun sifat magnet telah dikenal sejak 600 Sebelum Masehi, tetapi baru di tahun 1600 orang mengenali bahwa bumi pun ternyata bersifat seolah sebagai sebatang magnet. Kita tahu bahwa sifat magnet muncul karena adanya elektron yang tidak berpasangan dalam bahan. Dan pada suhu tinggi, bahan cenderung kehilangan sifat magnetnya.

Jelas dari dua informasi tadi tidak ada satu lapisan bumi pun yang bertanggung jawab atas timbulnya sifat magnet bumi. Lapisan mantel dengan kandungan silikat jelas tidak mungkin menimbulkan sifat magnetik. Sementara di lapisan inti, baik dalam maupun luar, walaupun mengandung besi dan nikel, suhunya terlalu tinggi untuk memungkinkan sifat magnetiknya masih tinggal. Besi di atas suhu kritis 770 derajat Celsius tidak menunjukkan sifat magnetnya.
Sifat magnet bumi ini ditimbulkan karena adanya arus listrik di lapisan inti-luar. Seperti kita bahas di atas, lapisan inti-luar berwujud cair. Suhu permukaan cairan inti-luar yang bersentuhan dengan inti-dalam jauh lebih tinggi daripada lapisan cairan inti-luar yang bersentuhan dengan mantel. Akibatnya, seperti ketika kita memanaskan air, akan terjadi arus konveksi cairan di inti-luar. Selanjutnya arus konveksi ini menimbulkan arus listrik. Arus listrik inilah yang menimbulkan sifat magnet bumi.

Kalau kita bandingkan dengan pembuatan elektromagnet dengan melilitkan kawat di sekeliling batang besi dan mengalirkan arus dari sumber arus luar seperti baterai di lilitan kawat tersebut, dinamo raksasa bumi agak berbeda. Dinamo cair bumi tidak memiliki sumber arus. Di aliran cairan inti-luar bumi tersebut, pada kondisi yang tepat, medan magnet dan listrik dapat dipertahankan, walaupun sistem ini memerlukan medan "bibit". Dipercaya bahwa medan magnet yang dihasilkan matahari dulunya berperan sebagai bibit magnet tersebut.
Begitulah, lava pijar yang dikeluarkan perut bumi merangsang pemikiran orang tentang kandungan bumi. Dengan gelombang, struktur lengkap isi bumi bisa diungkap lebih jelas. Dan ternyata kandungan bumi, dan terutama arus konveksi di lapisan inti-luar, bertanggung jawab mengapa bumi adalah dinamo raksasa.

Related Posts