PASANG SURUT AIR LAUT

Pasang surut air laut adalah peristiwa naik atau turunnya permukaan air laut. Banyak faktor yang dapat mempengaruhi naik atau turunnya air laut.  Beberapa ahli berpendapat bahwa beberapa faktor yang mempengaruhi tingginya permukaan air laut adalah efek sentrifugal akibat rotasi bumi dan kombinasi gaya gravitasi bulan dan matahari.  Walaupun massa matahari lebih besar dari bulan namun akibat lebih jauhnya matahari dari pada bulan, pengaruh dari matahari hanya 46% saja dari pengaruh bulan.  Berikut ini saya kutip salah satu pendapat ahli.

 

Meskipun massa matahari jauh lebih besar dari massa bulan (27 juta kali) tetapi jaraknya terhadap bumi 387 kali lebih jauh dari jarak bumi-bulan. Oleh karena itu pasang surut oleh matahari 46% pasang surut oleh bulan.

Kombinasi pengaruh pasang surut bulan dan pasang surut matahari dapat memperbesar atau memperkecil tinggi pasang surut yang terjadi.

Pada bulan baru (new moon) dan bulan purnama (full moon) dimana bumi, bulan dan matahari berada dalam satu garis, pasang surut oleh bulan diperkuat oleh pasang surut matahari. Pada waktu-waktu ini pasang surut yang terjadi mempunyai tinggi yang maksimum, dan disebut 'pasang purnama' (spring tide).

 Pada kuartir pertama dan kuartir ketiga dimana posisi bulan, bumi tegak lurus matahari, pasang surut oleh bulan diperlemah oleh pasang surut matahari. Pada waktu-waktu ini pasang surut yang terbentuk mempunyai tinggi yang minimum dan disebut  'pasang perbani' (neap tide).  Menurut Triatmodjo (2007)

Berikut ini ilustrasi yang menjelaskan terjadinya pasang surut air laut akibat pengaruh gravitasi matahari dan bulan.

Pada pembahasan kali ini saya akan membahas sebuah "kejanggalan" yang diungkap oleh penggemar bumi datar.  Kejanggalan yang dimaksud adalah, dengan menggunakan rumus hukum gravitasi Newton ternyata percepatan di bumi akibat gravitasi matahari adalah 178 kali akibat gravitasi bulan.  Padahal disebutkan bahwa pengaruh matahari hanya 46% saja dari pengaruh bulan.  Tentu hal ini membuat girang penggemar bumi datar.  Berarti hal tersebut bertentangan.  Dan juga ternyata percepatan tersebut sangat kecil bila dibandingkan dengan percepatan gravitasi bumi.

Mohon maaf kepada para sahabat.  Sebenarnya saya lebih suka menghindari rumus-rumus yang njlimet.   Saya lebih suka menjelaskan dengan kata-kata yang mudah dimengerti.  Namun kali ini saya harus menggunakan rumus yang mungkin membuat sahabat saya langsung mengoleskan minyak angin di dahinya. Soalnya,  ketika saya posting tulisan sebelumnya, langsung ada yang berkomentar "minyak angin mana...minyak angin".

Ini percepatan yang terjadi di bumi akibat matahari dan akibat bulan.  Di hitung dengan rumus hukum gravitasi Newton. 

a = G.M/R²

keterangan.

a = percepatan gravitasi

G = kontansta gravitasi,

M= massa bulan atau matahari

R = jarak bumi-bulan atau bumi-matahari

Didapatkan percepatan matahari di bumi sebesar 5,93x10^-3 dan percepatan bulan di bumi sebesar 3,32x10^-5.  Jika kita bandingkan percepatan matahari sekitar 178 kali percepatan bulan.

Dalam hal ini apakah ada yang keliru dengan jarak bumi-matahari, bumi-bulan atau massa masing-masing? 

Tidak ada yang keliru dengan jarak bumi-matahari, bumi-bulan, massa bumi, bulan dan matahari.  Yang keliru adalah cara menghitung gaya atau percepatan yang mempengaruhi terjadinya pasang surut air laut.  Perhitungan di sini adalah menghitung percepatan hanya di satu titik yaitu di pusat massa bumi yang terjadi akibat gravitasi matahari atau gravitasi bulan.  Dengan menggunakan rumus hukum gravitasi Newton hasil tersebut adalah benar bahwa gaya atau percepatan yang terjadi di pusat massa bumi akibat gravitasi matahari 178 kali bulan. 

Namun harus diperhatikan bahwa setiap titik di bumi memiliki jarak yang berbeda dengan matahari ataupun bulan.  Jadi gravitasi yang mempengaruhi pasang surut air laut adalah differensial.  Harus dihitung dengan memperhatikan perubahan jarak (∆r). Dengan demikian percepatan di setiap titik di bumi adalah fungsi jarak a(r).

Harus menggunakan rumus a(r) = - r^ G.M / (R ± ∆r )²

Dijabarkan a(r) = - r^ G.M / R² (1 ± ∆r/R)²

Keterangan

∆r  = delta r = jarak relatif terhadap pusat massa bumi ke segala arah dalam ruang tiga dimensi (bola bumi) sepanjang jari-jari bumi.

r^ = unit vektor (bukan besaran)

a(r) = percepatan (ke sebarang arah dengan satuan unit vektor r^)

Dengan menggunakan deret Maclaurin di peroleh persamaan

a(r) =  - r^ G.M / R²  ±  r^ 2 ∆r G.M / R³ + ….

Deret Maclaurin  1/(1 ± x)² = 1 ±  2x + 3x² ± 4x³……

Perhatikan, suku pertama adalah percepatan akibat massa M yang terjadi pada pusat massa bumi (dalam hal ini ∆r adalah 0).  Suku pertama ini tidak mempengaruhi percepatan gravitasi pada setiap partikel yang mungkin masih bisa berpindah misalnya air di permukaan bumi. Dengan memperhatikan penyebab gravitasi yaitu massa M yang sebenarnya adalah peristiwa kesetimbangan gaya antara M dan bumi, suku ini harus dihilangkan. Suku ketiga dan suku berikutnya sangatlah kecil jika perbandingan ∆r/R kecil, jadi inipun bisa diabaikan.

Dengan demikian hanya suku kedua yang muncul, persamaan akan menjadi,

a(r) =:  ±  r^ 2 ∆r G.M / R³

Keterangan, =: artinya mendekati

 

Dengan memasukan nilai G, M dan R dan ∆r = jari-jari bumi maka diperoleh percepatan yang terjadi di permukaan bumi tepat di garis yang menghubungkan pusat massa bumi dengan pusat massa matahari atau bulan adalah;

Percepatan karena bulan adalah 1,1 x 10^-6 m/s²

Percepatan karena matahari adalah 0,52 x 10^-6 m/s² 

Jika kita memperhitungkan arah gaya atau percepatan akibat tarikan gravitasi dengan kalkulus vektor, maka ini ilustrasi yang menggambarkan ke mana masing-masing arah gaya atau percepatan yang terjadi di permukaan bumi akibat pengaruh gravitasi bulan atau matahari.

Dari hasil yang kita dapatkan, terbukti bahwa percepatan gravitasi penyebab pasang surut air laut yang disebabkan oleh matahari hanya 46% dari percepatan yang disebabkan oleh bulan.  Atau percepatan karena bulan 2,1 x percepatan akibat matahari.

Dan terlihat nilai ini justru lebih kecil dari percepatan yang terjadi di pusat massa bumi.  Lalu bagaimana hal ini dapat mempengaruhi permukaan air laut padahal percepatan gravitasi di permukaan bumi adalah 9,8 m/s²_.  Artinya nilai percepatan karena bulan atau karena matahari lebih kecil 10^-7 kalinya.  

Sekecil apapun percepatan yang dihasilkan bulan atau matahari di bumi, pasti akan mempengaruhi permukaan air laut karena air bersifat liquid artinya molekulnya mudah sekali berpindah.  Bisa kita ibaratkan terjadi adu kuat antara percepatan gravitasi bumi dengan percepatan dari bulan atau matahari.  Perubahan ketinggian air laut yang hanya beberapa meter tidak ada artinya apa-apa dibandingkan dengan jari-jari bumi.  Dan ini amat sangat sesuai dengan adu kuat tersebut.  

Mungkin selama ini kita keliru memahami ilustrasi yang sering kita lihat manakala kita mendapat penjelasan tentang terjadinya pasang surut air laut.  Di dalam ilustrasi digambarkan bentuk bumi yang menggelembung pada bagian tertentu secara hebat karena pasang surut air laut.  Sebenarnya tidaklah demikian.  Itu hanya untuk memudahkan pemahaman saja.  Kenaikan permukan air laut yang hanya beberapa meter bila dilihat dari angkasa tidaklah akan mengubah bentuk bumi. Masih akan terlihat bulat, tidak menggelembung pada bagian tertentu. Jadi tidak ada yang keliru di sini.  Sahabat yang menyatakan ada kekeliruan atau kebohongan pada fenomena pasang surut air laut, terjadi karena mereka belum bisa memahami, belum mau belajar dan masih enggan untuk bertanya kepada orang yang lebih mengerti.

Penutup

 

Sains bersifat terbuka.  Siapapun manusia di bumi ini bisa mempelajarinya, membuktikan teori dan hukum-hukum yang ada.  Ada jutaan hingga puluhan juta orang cerdas.  Di antara mereka ada yang tidak percaya Tuhan, ada yang tidak jujur, ada yang tidak punya hati nurani namun yang jujur, punya hati nurani dan beriman juga pasti banyak.  Jika ada kebohongan dalam sains sudah pasti dengan cepat akan segera diketahui dan diungkap oleh jutaan orang yang masih punya hati nurani.

            Misalkan dalam kasus pasang surut air laut ini.  Jika memang terjadi kesalahan perhitungan bahkan kebohongan sudah pasti ribuan hingga jutaan orang cerdas akan cepat mengoreksinya.   Jadi masukan dari saya, jika sahabat masih ada hal yang belum mengerti dalam hal sains lebih baik jika mencari referensi, belajar lagi dan bertanya kepada orang yang lebih mengerti.  

Banyak sahabat kita yang membantah sebuah peristiwa karena gagal mengerti mengapa peristiwa itu bisa terjadi.  Misalnya kita tidak faham konsep gravitasi lalu membantah adanya gravitasi. Kita tidak mengerti mengapa laut tidak berguncang karena rotasi bumi lalu kita membantah rotasi bumi. Kita tidak faham cara kerja satelit lalu kita membantah keberadaan satelit. Kita tidak faham konsep massa, berat, dan gerak benda lalu kita ceramah tentang gravitasi. kita tidak faham sejarah perkembangan pemahaman manusia terhadap alam semesta lalu kita ceramah bahwa bumi bulat adalah teori Galileo.

Menurut saya daripada kita membantah gravitasi lebih bermanfaat jika kita belajar konsep gravitasi, konsep massa, berat, gerak benda dengan pemahaman yang benar.  Dari pada membantah rotasi bumi karena tidak mengerti mengapa laut tidak berguncang, mengapa kita tidak pusing atau “keanehan lainnya” lebih bermanfaat kita mempelajari mengapa itu semua bisa terjadi.  Dari pada tidak percaya adanya satelit karena bingung dengan cara kerja satelit lebih bermanfaat kita belajar bagaimana satelit dapat diorbitkan.  Dari pada kita salah memahami teori bumi bulat yang kita kira teorinya Galileo lebih bermanfaat kita belajar sejarah perkembangan pemahaman manusia terhadap alam semesta.

 

Sumber Blog FISIKA DI SEKITAR KITA