Gelombang Gravitasi Atmosfer Bisa Ganggu GPS, BRIN Ungkap Proses Terjadinya

Sinyal GPS yang tiba-tiba melemah atau kehilangan akurasi tidak selalu menandakan kerusakan perangkat. Fenomena alam di atmosfer juga dapat mengganggu perjalanan sinyal satelit, termasuk gelombang gravitasi atmosfer yang memengaruhi kondisi ionosfer.

Peneliti Ahli Muda Pusat Riset Antariksa Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN), La Ode Muhammad Musafar Kilowasid, menjelaskan mekanisme terbentuknya gelombang tersebut. Fenomena ini berawal dari gangguan pergerakan udara di atmosfer, kemudian dapat merambat hingga lapisan atas yang berperan penting dalam navigasi satelit.

Musafar menyampaikan penjelasan itu dalam Pelatihan Dasar Space Situational Awareness pada Rabu 21 Oktober 2026. Ia menerangkan bahwa pegunungan, angin kencang, dan awan badai dapat memicu gangguan atmosfer yang merambat secara vertikal.

“Jika kita memiliki angin yang kecepatannya sama merambat dari suatu daerah, kemudian menempuh rintangan atau penghalang, maka terjadilah variasi kecepatan yang membentuk sebuah osilasi. Gelombang atmosfer ini umumnya dipicu oleh adanya perubahan topografi atau penghalang,” terang Musafar.

Bagaimana Gelombang Gravitasi Atmosfer Terbentuk?

Gelombang gravitasi atmosfer atau atmospheric gravity waves merupakan gelombang yang muncul ketika udara mengalami gangguan dan gaya apung berusaha mengembalikan keseimbangannya. Fenomena ini berbeda dari gelombang gravitasi dalam teori relativitas yang merambat melalui ruang-waktu.

Di atmosfer, gangguan dapat muncul ketika angin melintasi pegunungan atau ketika badai membentuk arus udara kuat. Perubahan tersebut mendorong massa udara bergerak naik dan turun, lalu menghasilkan osilasi yang merambat menjauhi sumber gangguan.

Musafar menjelaskan bahwa proses pembentukan awan badai juga dapat memicu pergerakan udara vertikal. Arus naik dan turun di sekitar awan membentuk pola gerakan yang membantu menghasilkan gelombang atmosfer.

“Karena di dalam awan ini tekanan meningkat, maka dia harus bergerak ke atas. Namun, di sisi lain, partikel awan juga mengalir ke kiri, kanan, depan, dan belakang sehingga menciptakan pola aliran gelombang yang kita sebut sebagai gelombang gravitasi,” paparnya.

Gelombang tersebut membawa energi dan momentum dari satu wilayah atmosfer ke wilayah lainnya. Dalam kondisi tertentu, gangguan dari lapisan bawah dapat merambat hingga mencapai atmosfer bagian atas.

Perjalanan Gelombang Menuju Ionosfer

Dampak gelombang gravitasi atmosfer menjadi penting ketika gelombang mencapai ionosfer dan termosfer. Kedua lapisan ini berada di bagian atas atmosfer, dengan ionosfer mengandung elektron dan ion yang terbentuk akibat radiasi Matahari.

Ketika gelombang merambat ke ketinggian yang lebih besar, perubahan kondisi atmosfer dapat memperbesar amplitudonya. Dalam keadaan tertentu, gelombang menjadi tidak stabil dan mengalami pemecahan atau wave breaking.

“Gelombang yang merambat di atmosfer membawa aliran massa, energi, dan momentum. Jika terjadi gangguan yang sangat kuat di dekat permukaan bumi seperti angin kencang yang menabrak pegunungan, gangguan itu bisa memicu gelombang yang sampai ke termosfer dengan amplitudo yang cukup besar,” ungkap Musafar.

Ketika gelombang mencapai lapisan atas, gelombang dapat memengaruhi distribusi partikel dan dinamika plasma. Namun, pembentukan gelembung plasma tidak selalu terjadi akibat satu gelombang gravitasi saja karena kondisi ionosfer juga dipengaruhi faktor lain.

Gelembung Plasma Bisa Mengganggu Sinyal GPS

Ionosfer menjadi bagian penting dalam perjalanan sinyal navigasi satelit menuju penerima di permukaan bumi. Perubahan kerapatan elektron di lapisan ini dapat mengubah kecepatan fase dan lintasan sinyal radio.

Salah satu fenomena yang perlu mendapat perhatian adalah plasma bubble atau gelembung plasma. Fenomena ini berupa wilayah dengan kerapatan plasma lebih rendah dibandingkan lingkungan sekitarnya dan kerap muncul di wilayah ekuatorial.

Gelembung plasma dapat berkembang ketika kondisi ionosfer mendukung ketidakstabilan plasma. Gelombang atmosfer termasuk salah satu faktor yang dapat memengaruhi dinamika tersebut, meskipun bukan satu-satunya pemicu.

Ketika sinyal GNSS melewati wilayah dengan variasi kerapatan elektron yang tajam, sinyal dapat mengalami pembiasan dan perubahan amplitudo maupun fase. Gangguan cepat tersebut dikenal sebagai ionospheric scintillation.

Dalam kondisi tertentu, scintillation dapat mengurangi kualitas penerimaan sinyal. Akibatnya, perangkat navigasi mungkin mengalami penurunan akurasi, kesulitan mempertahankan pelacakan satelit, atau kehilangan sinyal untuk sementara.

Meski demikian, tidak semua gangguan GPS berasal dari ionosfer. Hambatan bangunan, kondisi antena, gangguan perangkat, dan faktor lain juga dapat memengaruhi kualitas penerimaan sinyal.

BRIN Petakan Gangguan Atmosfer di Wilayah Ekuatorial

Indonesia memiliki posisi geografis yang membuat kajian ionosfer ekuatorial menjadi penting. Wilayah ekuator dikenal memiliki dinamika plasma yang dapat memicu gangguan propagasi sinyal satelit dalam kondisi tertentu.

Karena itu, pemantauan atmosfer dan ionosfer dapat membantu ilmuwan memahami kapan serta bagaimana gangguan tersebut berkembang. Informasi ini berpotensi mendukung kajian cuaca antariksa atau space weather dan mitigasi risiko pada sistem navigasi maupun komunikasi.

BRIN menggunakan pemodelan matematis serta instrumen pengamatan, termasuk ionosonde, untuk mempelajari kondisi ionosfer. Ionosonde membantu mengamati karakteristik lapisan ionosfer melalui pancaran dan penerimaan gelombang radio.

Pengamatan tersebut dapat membantu peneliti memetakan perubahan atmosfer bagian atas dan memahami hubungan antara gangguan dari permukaan bumi dengan dinamika ionosfer. Namun, prakiraan gangguan navigasi tetap membutuhkan data pengamatan yang berkelanjutan serta analisis berbagai faktor pemicu.

Penelitian gelombang gravitasi atmosfer pada akhirnya tidak hanya menjelaskan proses fisika di langit. Kajian ini juga membantu memahami faktor alam yang dapat memengaruhi teknologi satelit yang digunakan masyarakat untuk navigasi, transportasi, pemetaan, dan berbagai layanan berbasis lokasi.

Penulis: Nurul Huda