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.