Struktur Interior Bumi

Bumi ini berbentuk bola tak sempurna. Nilai rata-rata dari jari-jari Bumi dari permukaan menuju pusat adalah 6.371 km. Namun, akibat dari efek rotasi Bumi yang menghasilkan gaya sentrifugal, maka nilai jari-jari Bumi akan lebih besar di daerah ekuator, yaitu sekitar 6.378 km. Sebaliknya, jari-jari Bumi akan mencapai nilai minimum di daerah kutub, yaitu 6.357 km.

1. Gelombang Seismik

Untuk mengetahui struktur interior Bumi, manusia dapat menggunakan Ilmu Geofisika, yaitu ilmu yang mempelajari sifat-sifat fisika dari Bumi. Metode geofisika yang dapat digunakan adalah metode seismik pasif. Metode ini dilakukan dengan cara mengukur gelombang seismik yang dihasilkan oleh gaya endogen, yaitu gempa Bumi. Gelombang seismik dibagi menjadi dua bagian utama, yaitu gelombang badan (body wave) dan gelombang permukaan (surface wave). Karena kita ingin meneliti interior Bumi, maka yang difokuskan adalah gelombang badan.

Gelombang badan dibagi menjadi dua, yaitu gelombang primer (P) dan sekunder (S).

• Gelombang P bersifat longitudinal dan memiliki capat rambat paling tinggi, yaitu +6 km/s. Karena sifat gelombang P adalah longitudinal, maka gelombang P dapat merambat melalui zat cair.

• Gelombang S bersifat transversal dan memiliki cepat rambat +3,6 km/s. Gelombang transversal tidak dapat merambat melalui zat cair. Nah, saat mencapai inti luar, gelombang S tidak dapat melewatinya. Sehingga dapat disimpulkan bahwa lapisan inti luar Bumi bersifat cair.

2. Interior Bumi

Secara umum, interior Bumi dibagi menjadi 3 bagian, yaitu lapisan kerak, mantel, dan inti.

• Kerak

Kerak Bumi bersifat kaku dan terdiri dari dua jenis, yaitu kerak benua dan kerak samudera. Kerak benua bersifat asam/felsik dengan komposisi mayoritas silika (Si), aluminium (Al), natrium (Na), dan kalium (K). Ketebalan dari kerak benua adalah 20-70 km dengan rentang suhu sekitar 200-500⁰C. Densitas dari kerak benua adalah 2,7 g/cc. Sedangkan kerak samudera bersifat basa/mafik dengan komposisi mayoritas silika (Si), magnesium (Mg), kalsium (Ca), dan besi (Fe). Ketebalan dari kerak samudera adalah 8-15 km dengan rentang suhu 400-700⁰C. Rata-rata densitas dari kerak samudera sekitar 3,3 g/cc.

• Mantel

Mantel dibagi menjadi dua lapisan, yaitu mantel luar (astenosfer) dan mantel dalam (mesosfer). Sebagian mantel luar bersama dengan kerak akan membentuk lempeng Bumi. Lempeng Bumi inilah yang disebut sebagai litosfer dan akan selalu bergerak setiap waktu. Pada lapisan litosfer terdapat suatu bidang diskontinuitas yang memisahkan lapisan kerak dengan mantel, yaitu bidang diskontinuitas Mohorovicic. Litosfer bersifat kaku dan ultrabasa. Tebal dari lapisan ini sekitar 200 km dengan suhu maksimum 1.100⁰C. Ketika suhu melebihi 1.100⁰C, maka batuan akan sepenuhnya mencair dan membentuk magma, sehingga lapisan astenosfer akan bersifat plastis dan bergerak layaknya fluida. Astenosfer membentang dari kedalaman 200 km hingga 660 km di bawah permukaan Bumi. Suhu dari astenosfer berkisar 1.100-2.000⁰C dengan densitas rata-rata 3,3 g/cc. Di bawah astenosfer terdapat lapisan mesosfer. Mesosfer bersifat kaku dan memiliki densitas sekitar 5,7 g/cc. Mesosfer membentang pada kedalaman 660-2.900 km dengan rentangan suhu 2.000-3.000⁰C. Akibat adanya perubahan sifat dari astenosfer yang bersifat plastis dengan mesosfer yang bersifat kaku, maka terdapat bidang diskontinuitas di antara dua lapisan ini, yaitu bidang diskontinuitas Repetti.

• Inti

Bidang yang memisahkan lapisan mantel dengan inti adalah bidang diskontinuitas Guttenberg. Inti Bumi dibagi menjadi dua lapisan, yaitu inti luar yang bersifat cair dan inti dalam yang bersifat padat. Perbedaan sifat inilah yang membentuk lapisan elektromagnetik dan kutub Bumi. Inti luar bersifat cair dan berada pada kedalaman 2.900-5.150 km dengan densitas 10-12 g/cc. Suhunya berkisar antara 3.000-3.800⁰C. Komposisi utama dari inti luar adalah besi (Fe), nikel (Ni), dan sulfur (S). Di bawah lapisan inti luar, terdapat bidang yang membatasi lapisan inti luar dan inti dalam, yaitu bidang diskontinuitas Lehmann. Komposisi dari inti dalam berupa besi (Fe), nikel (Ni), dan uranium (U). Lapisan ini memiliki suhu yang sangat tinggi akibat adanya reaksi nuklir, yaitu sekitar 3.800-6.000⁰C. Meskipun inti dalam suhunya sangat tinggi dan hampir setara dengan suhu permukaan Matahari, lapisan ini bersifat padat. Hal ini disebabkan karena masifnya energi gravitasi di daerah inti dalam sehingga lapisan ini memiliki densitas yang sangat tinggi (>12 g/cc) dan suhu tersebut tetap tidak sanggup mencairkan lapisan inti dalam.

3. Fakta-fakta Bumi

• Jari-jari rata-rata : 6.371 km
• Jari-jari khatulistiwa : 6.378 km
• Jari-jari kutub : 6.357 km
• Keliling ekuator : 40.075 km
• Keliling meridian : 40.008 km
• Luas permukaan total : 510.072.000 km²
• Luas permukaan daratan: 148.940.000 km² (29,2%)
• Luas permukaan perairan : 361.132.000 km² (70,8%)
• Massa : 5,973 x 10²⁴ kg 
• Volume : 1,0832 x 10¹² km³
• Densitas rata-rata : 5,515 g/cc
• Gradien geothermal rata-rata : 25-30⁰C
• Kecepatan orbit : 107.200 km/h
• Kecepatan rotasi : 16,74 km/h
• Kecepatan lepas : 11,186 km/s
• Percepatan gravitasi : 9,78 m/s²
• Jarak Bumi-Bulan : 3,84 x 10⁵ km
• Jarak Bumi-Matahari : 1,49 x 10⁸ km = 1 AU

Referensi:

Tim Pembina OSN SSCI. 2012. Menyongsong OSN Geosains SMA. Bandung: Sony Sugema Collage.

Tjasyono HK, Bayong. 2003. Geosains. Bandung: Penerbit ITB.

Treman, I Wayan. 2014. Geologi Dasar. Yogyakarta: Graha Ilmu.

http://hmgi.or.id/interior-bumi/, diakses pada tanggal 31 Desember 2017.