Di dalam dunia seismik, listrik statik yang sangat mengganggu adalah listrik statik yang dikandung oleh awan. Perbedaan potensial pada awan dapat terjadi karena dia bergerak terus menerus secara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi (atas atau bawah), sedangkan muatan positif berkumpul pada sisi sebaliknya. Awan atau uap air dapat mengandung listrik statik karena awan dapat bermuatan positif atau negatif.
Listrik statik pada awan tersebut menjadi masalah karena apabila kita sedang melakukan perekaman data seismik pada cuaca yang sedang mendung maka sering terjadi transmit error. Apabila transmit error ini terjadi pada saat kita melakukan akuisisi data maka kita akan kehilangan sebagian atau bahkan seluruh data kita, hal ini yang biasa kita namakan dengan Line cut.
Sebenarnya listrik statik yang dikandung oleh awan tidak akan berbahaya bagi perekaman data seismic selama tidak terjadinya loncatan elektron akibat adanya perbedaan muatan pada awan tersebut. Loncatan elektron yang terjadi pada awan yang bermuatan kita sebut dengan petir. Selain terjadi antara awan dengan bumi, petir juga dapat terjadi antara awan yang memiliki beda potensial yang besar. Petir yang terjadi antara awan tersebut adalah petir intercloud.
Ketika terjadi pembuangan muatan negatif atau elektron dari awan bermuatan negatif ke awan bermuatan positif maka terjadi pergerakan elektron yang cukup banyak dengan kecepatan yang tinggi. Pergerakan elektron yang cepat ini menyebabkan timbulnya medan magnet. Medan magnet adalah suatu medan yang terbentuk karena adanya pergerakan muatan listrik, dalam kasus ini pergerakan muatan listrik tersebut adalah petir. Pergerakan muatan ini juga dapat kita analogikan pada sebuah kawat yang dialiri oleh arus listrik. Karena seperti kita ketahui arus adalah pergerakan elektron dari sisi bermuatan positif ke muatan negatif.
Apabila arus listrik mengalir melalui sepotong kawat, maka akan timbul suatu medan magnet (M) disekeliling kawat. Medan tersebut terorientasi menurut aturan tangan kanan. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar medan magnet yang timbul. Arus yang mengalir dalam kawat dapat menghasilkan medan magnet karena arus terjadi karena adanya pergerakan elektron dalam kawat tersebut. Besarnya arus berbanding lurus dengan banyaknya elektron yang bergerak.
Kemudian pertanyaannya adalah bagaimana medan magnet yang ditimbulkan oleh petir tersebut dapat mempengaruhi kabel link sehingga menyebabkan line cut? Ketika kita sedang melakukan akuisisi data maka akan timbul arus pada kabel link, dan arus tersebut adalah berupa elektron–elektron yang mengalir. Apabila akuisisi data tersebut dibarengi dengan terjadinya petir intercloud, maka elektron-elektron yang berada pada kabel link akan terkena radiasi medan magnet dari petir tersebut. Dalam ilmu fisika, apabila sebuah elektron bergerak memotong medan magnet maka elektron tersebut akan mengalami sebuah gaya yang dimanakan dengan Gaya Lorentz.
F = Gaya Lorentzq = muatan listrik
v = kecepatan gerak muatan listrik
θ = sudut antara lintasan elektron dengan B
B = medan magnet
Kabel link merupakan lintasan bagi elektron yang mengalir pada kabel tersebut. Sehingga θ merupakan sudut antara medan magnet yang dihasilkan oleh petir dengan lintasan kabel link. Medan magnet dari petir akan menimbulkan Gaya Lorentz pada elektron-elektron yang mengalir pada kabel link. Gaya Lorentz akan mengganggu aliran elektron pada kabel sehingga menyebabkan transmit error, hal ini yang akan menyebabkan kita kehilangan data. Gaya Lorentz yang dihasilkan mungkin saja sangat kecil sekali, tetapi dengan panjangnya lintasan kabel yang mencapai beberapa kilometer dan sensitifnya instrument kita, maka kemungkinan terjadinya line cut sangat besar. Terlebih lagi apabila jalannya petir intercloud sejajar dengan bentangan kabel kita.
Dari persamaan di atas maka dapat kita simpulkan bahwa kemungkinan petir dapat menyebabkan line cut akan semakin besar apabila jalannya petir tersebut sajajar dengan bentangan kabel link karena Gaya Lorentz yang dihasilkan semakin besar. Namun apabila jalannya petir dengan bentangan kabel link membentuk sudut 90°, maka sudut antara lintasan elektron pada kabel dengan medan magnet yang terbentuk karena petir akan membentuk sudut 0°, maka petir tersebut tidak akan mempengaruhi elektron dalam kabel sehingga tidak menyebabkan line cut karena sin 0° = 0. Berdasarkan teori ini pula twisted pair pada kabel FTP bekerja, yaitu untuk menghindari agar kabel tidak mendapatkan induksi dari kabel pasangannya. Pada kabel FTP kabel yang berpasangan dipuntir sehingga saling membentuk sudut 90° diantaranya.
Lalu bagaima caranya agar petir intercluod tersebut tidak menyebabkan line cut atau transmit error? Yang harus kita pikirkan adalah bagaimana kita melindungi elektron yang mengalir dalam kabel link agar tidak terpengaruh medan magnet petir. Salah satu metode yang biasa digunakan untuk melindungi sesuatu dari medan magnet adalah dengan menggunakan sangkar Faraday. Sangkar Faraday atau tameng Faraday adalah sebuah ruang tertutup yang terbuat dari bahan-bahan penghantar listrik. Salah satu contoh sangkar Faraday yang sering kita alami adalah kita sering kali kehilangan sinyal handphone di dalam lift, hal tersebut terjadi karena lift yang terbuat dari logam membentuk sangkar Faraday. Dalam dunia seismik kita sudah menerapkan metode sangkar Faraday yaitu dalam mendisain kotak handak dimana kotak handak selalu dilapisi oleh seng alumunium sehingga dapat menghilangkan muatan statis yang dapat memicu meledaknya handak. Contoh sangkar Faraday yang lain adalah kabel koaksial. Kabel koaksial merupakan kabel data yang terbungkus oleh konduktor yang fleksibel yang berfungsi sebagai sangkar Faraday. Sayangnya kabel link yang kita miliki bukan merupakan kabel koaksial.
Sampai saat ini belum ada solusi yang dapat diterapkan untuk mengatasi masalah listrik statik tersebut. Menurut saya solusi yang paling tepat adalah dengan mengubah disain kabel link sehingga tidak dapat ditembus oleh medan magnet seperti halnya pada kabel koaksial, tetapi tentu saja solusi ini menjadi sangat berat dilakukan oleh pabrikan.
Posts
