Seismograf adalah alat yang digunakan untuk mencatat dan mengukur gerakan tanah, khususnya saat terjadi gempa bumi. Seismograf juga dapat digunakan untuk mendeteksi gelombang seismik yang disebabkan oleh ledakan atau fenomena guncangan lainnya. 

Seismograf terdiri dari sensor pendeteksi gerakan tanah yang disebut seismometer, dan sistem perekaman. Hasil rekaman dari seismograf disebut seismogram. 

Cara kerja seismograf: 

1. Seismometer mendeteksi gerakan tanah
2. Gerakan tanah menghasilkan tegangan listrik
3. Tegangan listrik direkam oleh sistem perekaman
4. Hasil rekaman berupa seismogram

Seismograf memiliki berbagai kegunaan, di antaranya: 

Memantau aktivitas gunung berapi

Mengukur kekuatan, rentang waktu, arah, dan jarak gempa bumi

Mengeksplorasi minyak bumi

Menyelidiki kerak bumi

Pengembangan seismograf pertama

Instrumen seismik awal yang disebut seismoskop tidak mencatat waktu osilasi tanah tetapi hanya menunjukkan bahwa guncangan telah terjadi. Seorang sarjana Tiongkok,Zhang Heng , menemukan instrumen semacam itu sejak tahun 132 Masehi . Bentuknya silinder dengan delapan kepala naga yang tersusun di sekeliling lingkar atasnya, masing-masing dengan bola di mulutnya. Di sekeliling lingkar bawahnya terdapat delapan katak, masing-masing tepat di bawah kepala naga. Ketika gempa bumi terjadi, bola-bola dilepaskan dari mulut naga, mungkin oleh pendulum internal yang bergerak maju mundur sesuai arah getaran , dan ditangkap oleh mulut katak , yang menghasilkan suara.

Pada tahun 1855 seorang ilmuwan ItaliaLuigi Palmieri merancang sebuah seismograf yang terdiri dari beberapa tabung berbentuk U yang diisi dengan merkuri dan diarahkan ke berbagai titik kompas . Ketika tanah berguncang, gerakan merkuri membuat kontak listrik yang menghentikan jam dan sekaligus memulai drum perekam yang merekam gerakan pelampung di permukaan merkuri. Dengan demikian, perangkat ini menunjukkan waktu kejadian dan intensitas serta durasi relatif gerakan tanah.

Masalah dasar dalam mengukur gerakan tanah adalah untuk mencapai titik tetap yang tetap ketika tanah bergerak. Berbagai jenis pendulum telah digunakan untuk tujuan tersebut. Jenis yang paling sederhana adalah pendulum biasa di mana massa berat digantung dengan kawat atau batang dari titik tetap (seperti pada jam). Bentuk lainnya adalah pendulum terbalik, di mana massa berat dipasang pada ujung atas batang vertikal yang diarahkan ke ujung bawahnya, dan pendulum horizontal, di mana batang dengan massa di ujungnya digantung pada dua titik sehingga berayun pada bidang yang hampir horizontal, bukan bidang vertikal. Setelah serangkaian gempa bumi melanda dekat Perthshire, Skotlandia, pada tahun 1839, seismometer dengan pendulum terbalik dipasang di dekat Comrie pada tahun 1840.Kuis Britannica36 Pertanyaan dari Kuis Sains Paling Populer di Britannica

Seismograf sejati pertama, menurut seismolog Italia, diciptakan pada tahun 1875 oleh fisikawan Italia Filippo Cecchi. Seismograf Cecchi juga menggunakan bandul, tetapi merupakan yang pertama merekam gerakan relatif bandul terhadap gerakan tanah Bumi sebagai fungsi waktu. Gerakan yang dihasilkan oleh gelombang seismik akan mengaktifkan jam, dan permukaan perekam (yang melacak gerakan tanah) bergerak maju 1 cm (0,04 inci) per detik, yang memungkinkan pembaca untuk menentukan waktu terjadinya gempa bumi serta durasinya.

Perkembangan seismograf terjadi dengan cepat pada tahun 1880 ketika fisikawan SkotlandiaSir James Alfred Ewing , insinyur SkotlandiaThomas Gray, dan ahli geologi InggrisJohn Milne , yang saat itu bekerja di Jepang , mulai mempelajari gempa bumi. Setelah gempa bumi hebat yang terjadi di Yokohama dekat Tokyo pada tahun itu, mereka mendirikan Seismological Society of Japan. Di bawah naungannya, berbagai perangkat, cikal bakal seismograf masa kini, diciptakan. Di antara instrumen yang dibuat pada masa itu adalah seismograf pendulum horizontal yang terkenal milik Milne. Milne berhasil menggunakan seismograf itu untuk merekam beberapa gempa bumi di Jepang. Kemudian, setelah kembali ke Inggris, ia mendirikan jaringan seismografi kecil di seluruh dunia dengan menggunakan instrumen tersebut.https://www.kartanagari.co.id

Dapatkan Akses Tanpa BatasCobalah Britannica Premium gratis dan temukan lebih banyak lagi.

Seismograf pendulum horizontal mengalami peningkatan pesat setelah Perang Dunia II .Seismograf Press-Ewing , yang dikembangkan di Amerika Serikat untuk merekam gelombang periode panjang , digunakan secara luas di seluruh dunia. Perangkat itu menggunakan pendulum tipe Milne, tetapi poros yang menopang pendulum diganti dengan kawat elastis untuk menghindari gesekan.

Prinsip dasar seismograf modern

Jika bandul umum bebas berayun dalam satu arah dan jika tanah bergerak cepat ke arah kebebasan bandul sementara bandul tidak bergerak, bandul akan cenderung tetap di tempatnya melalui inersia . Jika tanah bergerak maju mundur (berosilasi) dan jika periode gerakan tanah (waktu yang diperlukan untuk satu osilasi lengkap) cukup lebih pendek daripada periode osilasi bebas bandul, bandul akan tertinggal , dan gerakan tanah relatif terhadap bandul dapat direkam. Besarnya gerakan itu biasanya diperkuat secara elektrik. Ketika periode bandul sebanding dengan gerakan tanah, seismograf tidak akan merekam gerakan Bumi secara tepat . Namun, koreksinya dapat dengan mudah dihitung secara matematis.

Tanah dapat bergerak ke tiga arah, dua arah horizontal dan satu arah vertikal. Karena setiap jenis gerakan harus dicatat secara terpisah, diperlukan tiga bandul, satu untuk setiap arah, untuk seismograf yang lengkap.

Secara umum, seismograf adalah instrumen yang merekam gerakan relatif bandul dan tanah. Rasio antara defleksi bandul dan kecepatan (atau percepatan ) tanah juga dapat diukur. Rasio tersebut disebut sensitivitas kecepatan (atau percepatan) seismograf.

Jika osilasi bebas bandul tidak diminimalkan, maka akan menutupi perekaman gelombang seismik yang tepat. Cara paling sederhana untuk mengurangi (meredam) osilasi bebas bandul adalah dengan menggantungnya dalam cairan kental (kental) yang gaya penahannya sebanding dengan kecepatan bandul. Dalam praktiknya, gaya penahan yang dibutuhkan diberikan oleh perangkat khusus yang disebut peredam. Dalam peredam elektromagnetik, gaya penahan dibuat oleh arus listrik yang diinduksi dalam pelat tembaga yang bergerak dalam medan magnet yang kuat ( lihat peredaman ).

Berbagai metode perekaman gerakan bandul telah dikembangkan. Dalam metode mekanis (yang sekarang hanya menarik secara historis), selembar kertas berasap dililitkan di sekeliling drum yang berputar, dipasang sedemikian rupa sehingga bergerak bersama Bumi. Pena yang bergerak yang terhubung ke bandul ditekan dengan ringan pada kertas. Drum yang berputar bergeser sedikit pada setiap putaran sehingga garis-garis yang terekam tidak saling tumpang tindih. Drum berputar tanpa henti; satu lembar kertas biasanya bertahan selama 24 jam. Meskipun metode itu sederhana dan ekonomis, seismograf harus memiliki massa yang berat untuk mengatasi gesekan antara pena dan kertas. Akibatnya , beberapa seismograf mekanis berbobot satu ton atau lebih. Dalam metode optik yang lebih modern, gerakan bandul menyebabkancermin untuk bergerak. Cahaya dipantulkan oleh cermin ke kertas fotosensitif yang dibungkus pada drum. Dengan demikian, tidak ada gesekan yang memengaruhi bandul.

Dalam metode elektromagnetik, yang banyak digunakan saat ini, kumparan yang dipasang pada massa bandul bergerak dalam medan magnet dan menciptakan arus listrik . Ketika arus diperkuat secara elektronik, perbesaran tinggi dapat diperoleh. Seismograf periode pendek tertentu dari jenis tersebut yang digunakan untuk pengamatan gempa bumi mikro mencapai perbesaran setinggi 1.000.000 atau lebih. Dalam pengamatan seismografi biasa, waktu dimulainya osilasi tanah dicatat. Tanda ditempatkan pada seismogram satu menit sekali; tanda tambahan mengidentifikasi jam.

Semua seismograf yang dijelaskan sejauh ini mengukur gerakan osilasi tanah pada titik tertentu.seismograf regangan , sebaliknya, tidak menggunakan pendulum, dan pengoperasiannya bergantung pada perubahan jarak antara dua titik di tanah. Jenis seismograf tersebut ditemukan pada tahun 1935 oleh seismolog Amerika Hugo Benioff.

Seismograf gerak kuat, disebut akselerograf, dirancang khusus untuk mencatat gerakan tanah yang kuat, terutama untuk keperluan teknik—misalnya, konstruksi antiseismik di daerah rawan gempa seperti Jepang . Seismograf gerak kuat menggunakan akselerometer sebagai sensor, merekam secara digital langsung pada pita magnetik atau chip memori, dan dapat mengukur percepatan tanah hingga dua kali gravitasi. Jaringan akselerograf sekarang beroperasi di beberapa daerah gempa (misalnya, California, Jepang, Taiwan, Meksiko), menawarkan perekaman langsung berkelanjutan yang terhubung ke komputer dan Internet . Dengan demikian, data tentang guncangan tanah tersedia dalam hitungan detik setelah gempa bumi lokal yang merusak.

Aplikasi seismograf

Seismograf merekam osilasi tanah yang disebabkan oleh gelombang seismik yang bergerak dari titik asal melalui Bumi atau sepanjang permukaannya. Seismogram gempa bumi kecil di dekatnya memiliki pola sederhana, yang menunjukkan kedatanganGelombang P ( gelombang longitudinal , yangbergetar ke arah perambatan),Gelombang S ( gelombang transversal —yaitu, gelombang yang bergetar tegak lurus terhadap arah perambatan), dan gelombang permukaan (gelombang kompresi tanpa komponen vertikal atau longitudinal ). Dalam kasus gempa bumi yang jauh atau gempa bumi yang sangat besar di dekatnya, pola seismogram lebih rumit karena menunjukkan berbagai macam gelombang seismik yang berasal dari satu atau banyak titik tetapi kemudian dapat dipantulkan atau dibiaskan dalam kerak bumi sebelum mencapai seismograf. Hubungan antara waktu kedatangan gelombang P dan S danjarak episentral —yaitu, jarak dari titik asal—dinyatakan dengan kurva waktu-jarak, di mana waktu kedatangan dibaca pada sumbu vertikal dan jarak episentral pada sumbu horizontal. Jika waktu kedatangan berbagai gelombang seismik dibaca pada seismogram di sebuah stasiun dan dibandingkan dengan kurva waktu-jarak standar, jarak episentral dari stasiun tersebut (jarak pusat gempa dari stasiun perekaman) dapat ditentukan. Jika jarak episentral dari setidaknya tiga stasiun diketahui, asal gempa dapat dihitung dengan metode trigonometri sederhana .

Letusan sebuahGunung berapi biasanya disertai dengan banyak gempa bumi kecil, terutama ketika gunung berapi kembali aktif setelah periode tidak aktif yang panjang. Oleh karena itu, pengamatan dengan seismograf yang sensitif memainkan peran penting dalam memprediksi aktivitas gunung berapi .

Seringkali gempa bumi yang kuat didahului oleh gempa bumi kecil. Pengamatan getaran yang sangat kecil dengan seismograf yang sensitif sangat membantu dalam memprediksi gempa bumi yang dahsyat.

Seismograf terkadang mendeteksi osilasi tanah yang kecil dan terus menerus, yang disebut mikroseisme , yang tidak berasal dari gempa bumi. Terjadinya beberapa mikroseisme terkait dengan badai di laut.

Seismograf digunakan untuk mendeteksi gempa bawah tanah yang jauh.pengujian senjata nuklir , di mana gelombang seismik yang relatif lemah yang dihasilkan oleh ledakan bawah tanah harus dibedakan dari getaran alami. Jika gelombang seismik yang dihasilkan oleh muatan peledak direkam oleh seismograf sensitif yang dipasang di berbagai titik di sekitar ledakan, struktur bawah tanah lokasi tersebut dapat ditentukan dengan menganalisis kurva waktu-jarak gelombang P , menggunakan gelombang langsung dan gelombang yang dipantulkan atau dibiaskan di batas lapisan bawah tanah.Kuis Britannica36 Pertanyaan dari Kuis Sains Paling Populer di Britannica

Kedalaman lapisan bawah tanah, sudut kemiringannya , dan kecepatan gelombang seismik di setiap lapisan juga dapat ditentukan dengan menggunakan seismograf. Sejak ditemukannya seismograf besar,ladang minyak di Texas dengan metode tersebut pada tahun 1923, survei seismik telah mengalami kemajuan pesat dan sekarang digunakan untuk eksplorasi minyak dan gas. Peningkatan instrumen dan teknik yang dicapai setelah Perang Dunia II memungkinkan untuk menentukan strukturKerak bumi hingga kedalaman 40–50 km (sekitar 25–30 mil) melalui peledakan sejumlah kecil bahan peledak.

Gerakan tanah yang disebabkan oleh penyuntikan air hasil fracking ke dalam sumur pembuangan bawah tanah dan ledakan dinamit di tambang, penggalian, dan pekerjaan umum juga dapat diukur oleh seismograf. Pemeriksaan awal berdasarkan pengukuran seismografi memungkinkan untuk memperkirakan intensitas guncangan dan, dengan demikian, mengevaluasi jumlah kerusakan yang disebabkan oleh sejumlah dinamit tertentu.Ledakan batu , di mana batu terlempar tiba-tiba ke dalam lubang atau terowongan yang dalam, disebabkan oleh peningkatan tekanan pada batuan di sekitarnya. Pengalaman di tambang menunjukkan bahwa peningkatan guncangan kecil yang dapat dideteksi oleh alat yang sangat sensitifgeofon —seismometer portabel untuk penggunaan lapangan—umumnya menunjukkan bahaya letusan batu .

Deteksi getaran pada permukaan bulan oleh seismograf sangat penting dalam menentukan struktur internal, keadaan fisik, dan aktivitas tektonik (kerak) bulan.Bulan . Seismograf Bulan dipasang selamaProgram Apollo dimulai pada tahun 1969. Program ini berisi tiga seismometer periode panjang dan satu seismometer vertikal periode pendek berkomponen tunggal. Banyak gempa bulan yang direkam oleh instrumen tersebut. Instrumen serupa pertama kali ditempatkan di Mars oleh wahana pendarat Viking 2 pada tahun 1976 untuk menentukan tingkat aktivitas seismik di planet itu.