Tugas Matkul Oseanografi Fisika ( CAHAYA dan BUNYI)

CAHAYA DAN BUNYI DALAM OSEANOGRAFI

Oleh : Arnudin (230210110044)
Ilmu Kelautan Unpad

Cahaya

        Cahaya adalah bentuk radiasi elektromagnetik yang bergerak dengan kecepatan yang mendekati 3 X 108 ms-1 dalam ruang hampa (berkurang menjadi 2,2 X 108 ms-1 dalam air laut) (Supangat, 2003). Cahaya bergerak lebih cepat dan menembus atmosfer lebih jauh dari bunyi sehingga kita dapat menggunakan penglihatan kita lebih baik. Konsep cahaya dalam ilmu oseanografi fisika erat kaitannya dengan radiasi elektromagnetik dari masing-masing cahaya yang dipancarkan oleh matahari kemudian dipantulkan oleh air laut. Selain itu, cahaya juga berhubungan dengan visibilitas bawah air yang digunakann untuk mengetahui kekeruhan serta jarak pandang kita terhadap suatu obyek di laut. Ketika cahaya menjalar dalam air, intensitasnya berkurang secara eksponensial terhadap jarak dari titik sumber (Supangat, 2003).

Gambar 1. Hubungan antara iluminasi dan kedalaman lautan. (a) plot intensitas cahaya pada skala linear, hingga kedalaman 300 m. (b) plot intensitas cahaya pada skala logaritma hingga kedalaman 1500 m. Kurva pada (a) korespon ke ujung kanan garis diagonal terbawah pada (b). (The Open University, 1995).

        Kaitan cahaya dan Oseanografi yang sebelumnya sudah disebutkan, yaitu radiasi elektromagnetik dapat diterapkan dalam proses remote sensing. Remote sensing berdasarkan gelombang yang terlibat terbagi menjadi 2, yaitu remote sensing pasif dan remote sensing aktif.  Remote sensing pasif menggunakan panjang gelombang visibel dan dekat infra merah yang direfleksikan dan juga radiasi panjang gelombang infra merah yang lebih panjang dan radiasi gelombang micro untuk memperoleh informasi tentang warna (dan produksi biologi dan kekeruhan), temperatur dan tutupan es di permukaan lautan. Disamping itu juga memberikan informasi mengenai kekasaran permukaan akibat angin, gelombang, pasut dan arus dan tipe awan dan jumlahnya serta jumlah uap air di atmosfer. Remote sensing aktif melibatkan transmisi pulsa microwave (radar) dari pesawat terbang atau satelit pada panjang gelombang beberapa cm, yang kemudian diikuti dengan pengukuran dan analisis sinyal yang direfleksikan oleh permukaan. Teknik radar imaging memberikan informasi mengenai kekasaran permukaan laut (pola gelombang dan distribusi gelombang) dan tutupan es. Radar mempunyai kelebihan yaitu dapat menembus awan dan mampu memberikan resolusi tinggi. Seperti diketahui bahwa radiasi elektromagnetik hanya mampu melewati air dalam jarak yang pendek sehingga remote sensing dan fotografi aerial memberikan informasi langsung hanya mengenai air di permukaan dan dekat permukaan tergantung panjang gelombang. Tetapi ada batas penggunaan radiasi elektromagnetik di laut. Jadi, untuk kedua jenis remote sensing tersebut perlu menggunakan radiasi akustik yang bergerak perlahan (Supangat, 2003).

Bunyi atau Suara

        Bunyi adalah bentuk tekanan gelombang dan terbentuk oleh vibrasi yang menghasilkan zona-zona alternatif kompresi (molekul-molekul saling merapat) dan rarefaksi (molekul-molekul saling menjauh). Walaupun Cahaya dan bunyi bergerak seperti gelombang, namun secara fundamental keduanya berbeda, karena cahaya adalah bentuk energi elektromagnetik dan terbentuk dengan efektif melalui ruang hampa dan secara umum kurang baik dengan bertambahnya densitas materi. Bunyi atau energi akustik melibatkan vibrasi materi sebenarnya yang terbentuk baik melalui padatan dan larutan dan kurang baik dalam gas dan tidak terbentuk dalam ruang hampa (Supangat, 2003).

         Laju bunyi (c) di bawah air ditentukan juga oleh nilai densitas dari air laut (Supangat, 2003). Sehingga untuk menentukan laju bunyi dapat digunakan persamaan berikut :

        Axial modulus materi adalah pengukuran elastisitas dalam konteks kemampuan untuk memperoleh bentuk asli mengikuti kompresi dan resistan terhadap kompresi tersebut dan  axial modulus air lebih besar dari udara. Axial modulus dan densitas air laut tergantung pada temperatur, salinitas dan tekanan sehingga c menjadi fungsi yang agak kompleks dari tiga variabel dalam lautan (Supangat, 2003).

          Laju bunyi dalam air laut, c, bertambah dengan bertambahnya axial modulus air laut dan berkurang bila densitas bertambah; sekitar 1500 ms^-1. Temperatur naik sebesar 1 ⁰C akan menyebabkan penambahan kecepatan sebesar 3 ms^-1. Peningkatan salinitas sebesar 1 menyebabkan penambahan kecepatan sebesar 1,1 ms^-1. Peningkatan tekanan sama dengan peningkatan kedalaman 100 m dan menyebabkan penambahan sekitar 1,8 ms^-1. Laju bunyi mencapai minimum di permukaan dan dalam jalur bunyi (Supangat, 2003).

            Intensitas bunyi berkurang terhadap jarak dari sumber karena dua proses : (a) spreading loss akibat penyebaran pada daerah permukaan yang luas. dan (b) atenuasi akibat penyerapan, yaitu konversi energi akustik menjadi energi panas dan energi kimia; dan penyebaran akibat refleksi oleh partikel tersuspensi dan gelembung udara. Bunyi di bawah air dapat menghasilkan energi akustik yang dapat dimanfaatkan untuk survey oseanografi. Aplikasi energi akustik di lautan, yaitu sistem akustik pasif, siteem akustik aktif yang terdiri dari sonar, Telemetry dan Trackin (Supangat, 2003).

Tabel 1. Properti akustik beberapa material biasan (The Open University, 1995).

Daftar Acuan

Supangat, Agus. 2003. Pengantar Oseanografi. Jakarta: Departemen Kelautan dan Perikanan.

Bearman. G. Editor. 1995. Sea Water : Its Composition, Proporties and Behaviour. England:  The Open University.