Guntur Ternyata Bisa Membantu Ilmuwan Melihat Isi Bumi

tirto.id - Selama ini guntur dikenal sebagai suara menggelegar yang menyertai sambaran petir ketika hujan badai. Suaranya terkadang terdengar seperti ledakan keras, retakan, atau gemuruh panjang di langit.

Tapi siapa sangka fenomena alam tersebut ternyata menyimpan potensi membantu ilmuwan mempelajari hal yang tersembunyi di bawah permukaan bumi.

Penelitian terbaru dari Roth, dkk. (2026) berjudul Imaging Earth's Subsurface with Thunderstorm-generated Seismic Waves, mengungkap pemanfaatan guntur untum membaca struktur di bawah permukaan tanah.

Proses Terjadinya Petir dan Guntur

Untuk mengetahui bagaimana guntur bisa membantu ilmuwan mempelajari struktur bawah tanah, kita perlu memahami terlebih dulu proses terbentuknya petir dan suara guntur yang menyertainya.

Petir merupakan pelepasan muatan listrik yang terjadi akibat perbedaan muatan positif dan negatif. Fenomena ini umum terjadi dalam awan badai, ketika partikel-partikel air, kristal es, dan butiran es saling bertumbukan akibat pergerakan udara yang kuat.

Menurut National Weather Service (NWS), bagian atas awan badai umumnya memiliki muatan positif, sedangkan bagian tengah dan bawahnya didominasi muatan negatif.

Seiring perkembangan badai, perbedaan muatan listrik di dalam awan makin besar. Ketika kekuatan medan listrik melampaui kemampuan isolasi udara, terjadilah pelepasan muatan listrik yang dikenal sebagai petir.

Petir tidak hanya menghasilkan kilatan cahaya, tetapi juga suara guntur yang terdengar beberapa saat kemudian. Suara ini muncul karena petir memanaskan udara di sepanjang jalur sambarannya dengan sangat cepat.

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) menjelaskan bahwa suhu udara di sekitar jalur petir dapat mencapai sekitar 30.000 derajat Celsius. Pemanasan yang berlangsung dalam sepersekian detik menyebabkan udara mengembang secara eksplosif. Gelombang kejut (shock wave) kemudian terdengar oleh manusia sebagai suara guntur.

Pada dasarnya, guntur merupakan gelombang akustik atau gelombang suara yang merambat melalui udara. Ketika gelombang tersebut mencapai permukaan bumi, energinya tidak serta-merta menghilang.

Sebagian energi dapat berinteraksi dengan tanah dan batuan, kemudian menghasilkan getaran yang merambat ke dalam material di bawah permukaan. Interaksi inilah yang menjadi bagian penting dalam penelitian mengenai thunderquakes.

Suara guntur dapat menghasilkan sinyal getaran di dalam tanah, sinyal tersebut berpotensi membawa informasi mengenai karakteristik material di bawah permukaan bumi.

Bagaimana Guntur Membantu Mengungkap Struktur Bawah Tanah?

Suara guntur tidak hanya menghasilkan gelombang yang merambat di atmosfer. Sebagian energi akustik yang dibawa, dapat diteruskan ke permukaan bumi lalu menghasilkan getaran di dalam tanah.

Fenomena inilah yang menarik perhatian para ilmuwan, karena getaran yang dihasilkan bisa dimanfaatkan sebagai sumber informasi untuk mempelajari struktur atau kontur di bawah permukaan tanah.

Dalam penelitian geofisika, cara untuk mengetahui kondisi material yang tersembunyi di bawah tanah bisa dilakukan dengan membaca getaran.

Gelombang seismik dapat merambat melalui berbagai lapisan material, kemudian bisa mengalami perubahan kecepatan dan arah sesuai dengan karakteristik material yang dilalui.

Dengan merekam dan menganalisis perubahan tersebut, ilmuwan bisa menyusun gambaran terkait struktur geologi di bawah permukaan bumi. Guntur juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alami untuk menghasilkan sinyal seismik.

Fenomena thunderquakes terjadi ketika gelombang akustik yang dihasilkan oleh suara guntur berinteraksi dengan permukaan tanah. Ketika gelombang tekanan guntur dari atmosfer mencapai permukaan bumi, interaksi tersebut menghasilkan gerakan atau getaran yang merambat di dekat permukaan tanah.

Salah satu bentuk gelombang yang dapat muncul dari proses ini adalah gelombang Rayleigh, yakni gelombang permukaan yang menyebabkan partikel tanah bergerak dengan pola gerakan bergulir.

Perambatannya dipengaruhi oleh sifat fisik material yang dilalui, seperti kepadatan, kekakuan, dan kecepatan gelombang seismik di dalam tanah.

Penelitian Ting-L. Lin dan Charles A. Langston dari University of Memphis yang dimuat dalam jurnal Geophysical Research Letters pada 2007, menunjukkan bahwa suara berfrekuensi rendah dari guntur dapat menghasilkan getaran yang terekam oleh instrumen seismik.

Getaran yang dihasilkan oleh guntur memiliki amplitudo yang relatif kecil. Untuk mendeteksinya, ilmuwan menggunakan instrumen yang mampu merekam gerakan tanah secara sangat sensitif, salah satunya seismometer.

Seismometer merupakan alat yang biasa digunakan untuk mendeteksi dan merekam getaran tanah, termasuk gelombang yang dihasilkan oleh gempa bumi. Dalam penelitian terkait thunderquakes, seismometer dapat digunakan bersama mikrofon infrasonik.

Teknologi lain yang bisa digunakan dalam penelitian adalah Distributed Acoustic Sensing (DAS). Berbeda dari seismometer yang merekam getaran di titik tertentu, DAS memanfaatkan kabel serat optik untuk mendeteksi perubahan kecil akibat getaran di sepanjang kabel.

Penelitian terbaru, suara guntur membantu memetakan struktur bawah tanah hingga kedalaman 100 meter. Penelitian Nolan Roth dan kawan-kawan dari Pennsylvania State University diterbitkan dalam Science Advances pada 21 Agustus 2026.

Mereka menganalisis rekaman selama 2,5 tahun dan mengidentifikasi 458 kejadian thunderquakes yang tervalidasi menggunakan data petir.

Potensi Guntur Sebagai Alternatif Penelitian Geofisika

Temuan terkait thunderquakes membuka peluang baru dalam penelitian geofisika. Guntur berpotensi menjadi sumber energi alami untuk menghasilkan gelombang seismik tanpa harus selalu mengandalkan sumber getaran buatan.

Selama ini survei geofisika umumnya memanfaatkan gelombang gempa bumi alami maupun sumber buatan, seperti alat penggetar khusus atau ledakan terkontrol.

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa energi suara guntur juga dapat dimanfaatkan untuk tujuan serupa. Dengan bantuan seismometer atau teknologi DAS, getaran thunderquakes dapat direkam dan diolah menjadi gambaran kondisi geologi di bawah permukaan tanah.

Peneliti berpeluang memanfaatkan fenomena alam yang sudah tersedia sebagai sumber energi tambahan dalam survei seismik. Thunderquakes dapat melengkapi metode penelitian geofisika yang sudah digunakan sebelumnya, terutama untuk pencitraan lapisan tanah dangkal.

Data ini dapat membantu memahami kondisi geologi suatu wilayah, serta menjadi bahan pertimbangan dalam perencanaan pembangunan infrastruktur. Namun hasil pencitraan tetap perlu dikombinasikan dengan survei geologi dan geofisika lain, agar interpretasi lebih akurat.

Pemanfaatan guntur sebagai sumber gelombang seismik sejatinya masih memiliki sejumlah keterbatasan. Salah satunya adalah ketergantungan terhadap aktivitas badai.

Guntur tidak terjadi secara teratur pada setiap lokasi maupun waktu. Akibatnya ketersediaan sumber getaran alami sangat bergantung pada kondisi cuaca dan frekuensi badai petir.

Selain itu, tidak semua energi suara guntur dapat diteruskan ke dalam tanah dan menghasilkan gelombang seismik yang cukup kuat untuk dianalisis. Kualitas sinyal juga dapat dipengaruhi oleh jarak sumber petir, kondisi atmosfer, serta karakteristik permukaan tanah.

Pemanfaatan thunderquakes bukan berarti ilmuwan bisa melihat seluruh bagian dalam Bumi hingga mantel atau inti. Metode ini lebih tepat disebut pencitraan seismik bawah permukaan atau near-surface seismic imaging, dengan kemampuan pemetaan terbaru mencapai sekitar 100 meter dari permukaan.