Seismograf, Penemuan Alat Deteksi Gempa yang Pertama Kali Digunakan di China

KOMPAS.com - Penemuan seismograf telah memberikan warisan berharga dalam upaya mitigasi dan pencegahan bencana alam gempa bumi bagi dunia. Alat ini pun sangatlah penting bagi Indonesia dan negara lain, terutama yang berada di wilayah rawan gempa bumi.

Seperti kita tahu, bahwa Indonesia adalah salah satu negara yang berada di kawasan Ring of Fire atau Cincin Api Pasifik, di mana kawasan ini merupakan daerah yang rawan terhadap gempa bumi.

Seismograf adalah alat deteksi gempa bumi yang penting bagi dunia. Fungsi seismograf biasanya digunakan untuk mencatat gelombang seismik yang disebabkan oleh gempa bumi, ledakan, atau fenomena alam yang mengguncang Bumi.

Dalam sejarah salah satu penemuan yang mengubah dunia ini, tidak lepas dari insinyur China bernama Zhang Heng dari Dinasti Han, pada tahun 132 Masehi.

Dilansir dari Britannica, Rabu (29/1/2020) Heng menciptakan seismograf yang diyakininya sebagai alat yang dapat mendeteksi adanya gempa.

Jika seismograf modern sudah dilengkapi dengan sensor elektromagnetik yang menerjemahkan gerakan tanah menjadi perubahan listrik, lalu direkam sirkuit analog atau instrumen digital.

Seismograf guci berhias Naga dan Katak

Berbeda dengan alat deteksi gempa bumi yang lebih modern, seismograf ciptaan ilmuwan China dari Dinasti Han ini relatif masih sangat sederhana.

Seorang sejarawan mengatakan, bahwa Heng menggunakan guci dari perunggu besar dilengkapi dengan delapan kepala naga yang menghadap ke arah mata angin. Di atas masing-masing mulut naga diletakkan bola.

Selain itu, di bagian dasar guci tepatnya di bawah setiap naga terdapat katak dengan jumlah yang sama duduk dengan mulut terbuka.

Ketika gempa bumi terjadi, maka bola-bola akan terlepas dari mulut naga yang disebabkan karena pendulum bagian dalam bergerak maju mundur sesuai dengan arah getaran. Bola ini kemudian ditangkap oleh mulut katak, dan menghasilkan suara.

Meski tidak bisa memprediksi adanya gempa, seismograf ciptaan Zhang Heng mampu menunjukkan dari mana asal gempa berada.

Alasan Zhang Heng yang juga seorang ahli matematika dan insinyur mesin ini, menciptakan alat deteksi gempa yang kemudian dikenal sebagai seismograf pertama di dunia tersebut, karen bencana gempa bumi dahsyat sering terjadi di daerah terpencil di China.

Sehingga, alat pendeteksi ini membantu kaisar di Dinasti Han mengetahui kapan dan ke mana harus mengirim bantuan dengan tepat waktu dari ibu kota China pada saat itu.

Seperti dilansir dari Kids Discover, Jumat (7/2/2014) para ilmuwan memperkirakan mekanisme di dalam perangkat itu adalah jenis sistem pendulum yang sangat sensitif terhadap getaran.

Jadi, ketika gempa bumi terjadi maka dapat diketahui dari mana asal gempa karena mulut naga yang menghadap ke arah wilayah tersebut akan terbuka dan menjatuhkan bola ke mulut katak di bawahnya.

Mereka menjelaskan, suatu ketika naga yang menghadap ke arah barat menjatuhkan bolanya. Setelah itu, seorang utusan dari sebuah desa yang jauhnya 643 km dari barat mengabarkan gempa bumi yang terjadi di wilayah tersebut.

Kemudian, di tahun 2006 ilmuwan China yang mempelajari catatan sejarah gempa bumi menemukan bahwa gempa di wilayah tersebut berkekuatan hingga 7 skala Richter.

Kini, seismometer asli buatan Zhang hilang dari sejarah tetapi replikanya tersimpan di Museum Sejarah Tiongkok di Beijing, China dan di Chabot Space and Science Center di Oakland, California.

Penemuan seismograf modern

Pada tahun 1855 ilmuwan Italia, Luigi Palmieri mulai merancang seismograf yang terdiri dari beberapa tabung berbentuk U dengan cairan merkuri, lalu diarahkan ke berbagai titik kompas.

Saat tanah bergetar gerakan merkuri di dalam tabung menciptakan kontak listrik yang menghentikan jam, dan secara bersamaan mulai mencatat gerakannya.

Pada saat itu, perangkat ini menunjukkan waktu terjadinya gerakan di tanah, intensitas relatif dan durasinya.

Akan tetapi, permasalahan dalam mengukur gerakan tanah ialah mencapai titik tunak yang konsisten ketika tanah mulai bergerak.

Palmieri telah menggunakan berbagai jenis pendulum, salah satunya adalah dengan memakai massa berat yang ditahan dengan kawat seperti dalam jam.

Akhirnya, pada tahun 1840 pendulum terbalik dipasang di dekat Comrie setelah serangkaian gempa bumi melanda wilayah di dekat Perthshire, Skotlandia di tahun 1839.

Di sisi lain, seismolog Italia memaparkan bahwa seismograf pertama diciptakan pada tahun 1875 oleh fisikawan Italia, Filippo Cecchi.

Alat deteksi gempa ciptaan Cecchi menggunakan pendulum yang mampu merekam gerakan tanah sebagai penanda waktu.

Gerakan yang dihasilkan oleh gelombang seismik pada seismograf ini akan mengaktifkan jam, dan permukaan setiap 1 cm per detik.

Hal ini membantu ahli untuk menetapkan waktu terjadinya gempa bumi serta durasinya.

Selanjutnya, seismograf dikembangkan kembali di tahun 1880 oleh fisikawan Skotlandia Sir James Alfred Ewing, insinyur Skotlandia Thomas Gray, dan ahli geologi Inggris John Milne. Ketiganya mulai mempelajari gempa bumi saat bekerja di Jepang.

Setelah gempa bumi yang terjadi di Yokohama, Ewing, Gray, serta Milne akhirnya mengelola Seismological Society of Japan.

Mereka juga memelopori berbagai perangkat seismograf. Berdasarkan catatan, seismograf pendulum buatan Milne berhasil merekam beberapa gempa bumi yang terjadi di Jepang.

Dia pun kembali ke Inggris dan mendirikan jaringan seismografi kecil di seluruh dunia menggunakan instrumen tersebut.