Sudden Ionospheric Disturbances (SIDs)

Dyah R Martiningrum
Peneliti Bidang Ionosfer dan Telekomunikasi, LAPAN

Ionosfer adalah bagian dari atmosfer bumi kita yang secara terus menerus mengalami gempuran oleh partikel yang berasal dari matahari. Partikel-partikel tersebut mampu melepaskan elektron dari atom-atom di atmosfer sehingga terbentuk plasma yang terionisasi. Ion-ion tersebut umumnya terbentuk dari atom-atom oksigen dan nitrogen yang melepaskan elektronnya. Lapisan ionosfer berada pada ketinggian antara 60 km sampai dengan 1000 km di atas permukaan bumi dan mempunyai peran yang sangat penting dalam komunikasi radio jarak jauh. Plasma terionisasi berperan sebagai lapisan pemantul gelombang radio dari pemancar di permukaan bumi. Tanpa lapisan ionosfer tidak akan pernah terjadi komunikasi gelombang pendek, demikian juga siaran radio AM lokal tentu saja tidak akan pernah mengalami gangguan siaran (fade-out) pada malam hari.
Lapisan ionosfer terbagi atas lapisan D, E, dan F dengan berbagai tingkatan ionisasi. Pada siang hari ketiga lapisan tersebut mengalami ionisasi akibat radiasi matahari yang mencapai ionosfer sehingga gelombang radio dapat dipantulkan kembali ke bumi dengan sudut elevasi yang besar dan jarak jangkauan komunikasi yang dekat. Pada malam hari lapisan D menghilang, sehingga gelombang radio dipantulkan lapisan E dan F dengan sudut elevasi yang lebih kecil dan jarak jangkauan komunikasi yang jauh. Adanya loncatan penjalaran gelombang radio dari lapisan D ke lapisan E dan F menyebabkan jarak jangkauan antar stasiun semakin jauh pada malam hari, sehingga operator radio dapat berkomunikasi dengan jarak yang sangat jauh.
Perubahan penjalaran dari tingkat ionisasi yang rendah ke tingkat ionisasi yang tinggi menyebabkan lapisan ionosfer berperan sebagai sebuah antena yang besar di saat terjadi perubahan aktivitas matahari tertentu, seperti flare, coronal mass ejection, maupun pancaran sinar kosmik dari matahari. Fenomena apapun dari matahari yang menyebabkan adanya peningkatan tiba-tiba dari foton maupun partikel berenergi tinggi ketika mencapai ionosfer bumi akan menyebabkan adanya perubahan secara tiba-tiba pada proses ionisasi yang disebut dengan Sudden Ionospheric Disturbances (SIDs). Pada saat-saat dimana aktivitas matahari mendekati puncak siklus 11-tahunannya maka flare yang terjadi biasanya lebih kuat sehingga komunikasi radio mengalami gangguan, demikian juga orbit satelit dan bahkan di daerah lintang tinggi Sudden Ionospheric Disturbances (SIDs) ini mengganggu distribusi aliran listrik dan komunikasi telepon.
Gambar 1. memperlihatkan bahwa Sudden Ionospheric Disturbances (SIDs) akan mengganggu komunikasi radio, terutama pada frekuensi yang rendah terlebih dahulu, kemudian baru akan berpengaruh terhadap frekuensi yang di atasnya. Tampak dari gambar bahwa frekuensi 5 MHz lebih kuat mengalami gangguan dibandingkan dengan frekuensi di atasnya, yaitu 10 MHz dan 20 MHz.

Gambar 1 Dampak Sudden Ionospheric Disturbances (SIDs) terhadap penjalaran frekuensi gelombang radio HF (IPS, Australia)
Selain penyebab yang telah disebutkan sebelumnya, Sudden ionospheric Disturbances (SIDs) dapat juga disebabkan oleh gamma ray bursts (GRBs untuk gelombang pendek). Gamma ray bursts (GRBs) kemungkinan disebabkan oleh ledakan supernova dalam ruang antar galaksi saat bintang yang berputar dengan cepat hancur dan memasuki bintang neutron atau black hole. Saat bumi berada pada lintasan yang dipenuhi dengan lontaran energi tetapi atmosfer bumi meneruskan radiasi yang diperolehnya sehingga tiba-tiba akan terjadi peningkatan ionisasi.
Dari dampak yang dihasilkannya, maka para peneliti cuaca antariksa terinspirasi untuk membuat suatu alat yang dapat mendeteksi terjadinya Sudden Ionospheric Disturbances (SIDs). Karena yang pertama kali dipengaruhi oleh SIDs adalah gelombang radio frekuensi rendah, maka alat yang dibuat adalah yang dapat mendeteksi frekuensi rendah dari gelombang radio (di bawah 30 kHz). Ide tersebut didukung oleh kenyataan bahwa pita frekuensi tersebut telah banyak digunakan dalam komunikasi kapal selam pada militer Amerika Serikat ataupun negara lainnya (Australia, Jepang, Jerman, Inggris, dll). Oleh karena itu untuk meneliti Sudden Ionospheric Disturbances (SIDs) dibuatlah alat penerima gelombang radio frekuensi rendah, yang biasa disebut dengan VLF receiver ataupun SIDs monitor.