Seismograf Pertama Ditemukan di Tiongkok

Alat deteksi gempa bumi yang disebut dengan seismograf telah ditemukan di Tiongkok pada 132 M. Penemuan Zhang Heng ini bahkan bisa mendeteksi dari arah mana gelombang berasal yang berguna dalam pengiriman bantuan.

Seismograf modern adalah peralatan yang sangat sensitif. Dengan merekam gerakan sinar laser atau magnet sekecil apapun, perangkat ini dapat mendeteksi gemuruh terkecil sekalipun dapat mendeteksinya.

Saat ini ada ribuan seismograf yang dipasang di seluruh dunia yang dapat secara akurat menentukan episentrum atau titik asalnya gempa. Dengan semua data yang dihasilkan ini kita bisa meningkatkan pemahaman tentang peristiwa geologis, mengembangkan sistem peringatan dini, serta memikirkan cara membangun struktur yang paling aman.

Yang menarik di era Tiongkok kuno telah memiliki desain perangkat pendeteksi gempa paling awal. Sistemnya bahkan tidak jauh berbeda dari versi saat ini. Padahal alat tersebut dibuat hampir 2.000 tahun yang lalu, bahkan sebelum orang mengerti apa itu gempa bumi.

Penemuan seismograf pertama adalah Zhang Heng (Chang Heng), yang hidup antara 78-139 M pada masa Dinasti Han. Sejarah mengingatnya sebagai seorang sarjana di banyak bidang, mulai dari astronomi, matematika, sains, teknik, kartografi dan sekaligus seorang penyair.

Zhang menjabat sebagai petinggi pemerintah untuk sebagian besar masa dewasanya. Ia diundang ke istana kekaisaran pada usia pertengahan 30-an oleh Kaisar An. Penguasa itu menghormati keahliannya sebagai ahli matematika. Dia bekerja menghitungpi, memetakan bintang, dan seiring dengan karier akademiknya, dia adalah seorang penemu.

Zhang meningkatkan akurasi clepsydra aliran masuk sejenis jam air yang mengukur waktu dengan aliran cairan dan dikreditkan dengan menciptakan bola armillary bertenaga air pertama, sebuah model dinamis yang menggambarkan pergerakan benda langit. Namun prestasi tertinggi dari Zhang Heng adalah dalam penemuan seismoskop pertama di dunia.

Dia memperkenalkan perangkatnya ke istana kekaisaran di Ibu Kota Luoyang pada 132 M, tujuh tahun sebelum kematiannya pada 139 M. Meskipun tidak ada sisa-sisa fisik atau ilustrasi dari seismoskopnya, deskripsi sejarah menggambarkannya sebagai instrumen perunggu besar, serupa dalam bentuk guci atau vas.

Dipasang di bagian luarnya adalah delapan naga, masing-masing dengan bola perunggu terjepit di rahangnya. Tepat di bawah tonjolan mitos ini ada delapan kodok perunggu, mulut ternganga untuk menerima bola jika jatuh.

Teks-teks kuno sedikit lebih menerangkan tentang cara kerja seismoskop. Namun, secara umum diyakini bahwa di dalam badan berongga seismoskop tergantung pendulum, sementara mekanisme tuas yang terhubung ke masing-masing naga mengapit pendulum ini di semua sisi. Gelombang kejut gempa akan menyebabkan pendulum berayun, mengaktifkan salah satu mekanisme di dalamnya.

Naga yang sesuai akan memberikan bolanya kepada katak, memberi tahu bahwa gempa tidak hanya terjadi, tetapi dari arah mana getaran itu datang. Setiap naga dan kodok berhubungan dengan titik kompas utara, barat laut, barat, dan seterusnya sehingga pemerintah tahu ke mana harus mengirim bantuan terhadap para korban.

Laman Egadget menyebut, penemuan Zhang awalnya ditanggapi dengan skeptis. Pandangannya tentang topik tertentu membuatnya tidak populer dengan beberapa rekannya, dan lebih buruk lagi, seismoskopnya tidak terbukti.

Namun seiring berjalannya sejarah, beberapa tahun kemudian sebuah bola akhirnya jatuh. Ini dengan sendirinya bukan bukti bahwa itu berhasil, tentu saja tidak ada gempa yang dirasakan di ibu kota tetapi beberapa hari kemudian seorang utusan tiba untuk melaporkan gempa bumi serius yang berasal dari jarak ratusan mil, di sebelah barat Luoyang ke arah mulut naga yang sekarang kosong menghadap.

Sifat Inersia

Zhang menyebut seismoskopnya Houfeng Didong Yi yang berarti instrumen untuk mengukur angin musim dan pergerakan Bumi. Sementara banyak orang pada masanya percaya bahwa gempa bumi memiliki katalis spiritual, sehingga ia dan kumpulan sarjana lainnya berpendapat bahwa peristiwa tersebut disebabkan oleh angin dan perubahan tekanan udara, sebelum muncul teori lempeng tektonik pada abad ke-20.

Berabad-abad setelah kematian Zhang, intelektual Tiongkok lainnya dikatakan telah menciptakan seismoskop pengganti dari rancangannya. Namun, karena tidak ada benda nyata yang selamat dari berlalunya waktu, sejarawan zaman ini telah berjuang untuk mendamaikan kisah-kisah berusia berabad-abad ini dengan replika perangkat Zhang yang masih berfungsi.

Beberapa bahkan berspekulasi itu tidak pernah ada. Sementara sifat hiasan dari seismoskop dijelaskan dengan baik, mekanisme yang tepat yang mendorongnya tidak. Upaya untuk menemukannya kembali pada abad ke-19 dan ke-20 terbukti tidak berhasil.

Masih belum jelas, misalnya, bagaimana desain pendulum kuno bisa cukup sensitif untuk mendeteksi gempa bumi yang jaraknya ratusan mil. Lebih jauh lagi, bagaimana gerakan itu bisa memicu hanya satu mekanisme dan menyelamatkan yang lain?

Pada 2005, sekelompok seismolog dan arkeolog dari Chinese Academy of Sciences mengumumkan bahwa mereka telah membuat replika yang terbukti berfungsi. Dalam versinya, pendulum itu sendiri tidak berinteraksi dengan tuas apa pun. Sebaliknya, itu digantungkan di atas bola lain yang bertengger di atas alas tipis.

Saat berayun, pendulum mendorong bola tengah itu ke salah satu dari delapan saluran, di mana ia mengenai sistem pemicu yang menggerakkan mulut naga eksternal. Tidak diketahui secara persis bagaimana model Zhang bekerja, tentu saja. Tetapi ini menunjukkan bahwa hanya reinterpretasi kecil tentang bagaimana seismoskop dijelaskan dalam teks sejarah dapat mengarah pada pembuatan perangkat yang sensitif dan sadar arah.

Meskipun perangkat Zhang berusia hampir 2000 tahun, prinsip kerja di baliknya masih umum digunakan hingga saat ini. Bentuk seismograf modern yang populer menggunakan sifat inersia yang persis sama, di mana basis statis dan bandul gantung bergerak secara independen satu sama lain saat tanah bergetar.

Hanya saat ini pendulum berupa magnet dan arus induksi yang dihasilkan ayunannya di dasar konduktif adalah catatannya. Mengubah fluktuasi menjadi sinyal digital memungkinkan seismograf semacam itu untuk mendokumentasikan intensitas getaran, rentang waktunya, dan lainnya. Penemuan Zhang mencatat kejadian sederhana gempa bumi, oleh karena itu dinamakan seismoskop. hay/I-1