Apa Penyebab Pasang Surut di Laut?

Sejak zaman prasejarah, orang secara intuitif mengetahui bahwa bulan dan pasang surut terhubung, tetapi butuh seorang jenius seperti Isaac Newton untuk menjelaskan alasannya.

Ternyata gravitasi, gaya fundamental misterius yang menyebabkan kelahiran dan kematian bintang-bintang dan pembentukan galaksi-galaksi, yang paling bertanggung jawab. Matahari juga memberikan daya tarik gravitasi di bumi, dan berkontribusi terhadap pasang surut air laut. Bersama-sama, pengaruh gravitasi matahari dan bulan membantu menentukan jenis pasang surut yang terjadi.

Sementara gravitasi adalah penyebab nomor satu pasang surut, gerakan bumi sendiri berperan. Bumi berputar pada porosnya, dan putaran itu menciptakan gaya sentrifugal yang mencoba mendorong semua air dari permukaan, seperti semprotan air menjauh dari kepala sprinkler yang berputar. Gravitasi bumi sendiri mencegah air terbang ke luar angkasa.

Gaya sentrifugal ini berinteraksi dengan tarikan gravitasi bulan dan matahari untuk menciptakan air pasang dan air surut, dan itulah alasan utama banyak tempat di Bumi mengalami dua kali pasang setiap hari.

Berdasarkan Hukum Gravitasi Newton, gaya gravitasi antara dua benda di alam semesta berbanding lurus dengan massa masing-masing benda (saya₁ dan saya₂) dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (d) diantara mereka. Hubungan matematisnya adalah sebagai berikut:

F = Gm₁saya₂/ d²

dimana G adalah konstanta gravitasi universal.

Hukum ini mengungkapkan bahwa gaya lebih bergantung pada jarak daripada pada massa relatif. Matahari jauh lebih besar daripada bulan – sekitar 27 juta kali lebih besar – tetapi juga 400 kali lebih jauh. Ketika Anda membandingkan gaya gravitasi yang mereka berikan di bumi, ternyata bulan menarik sekitar dua kali lebih keras dari matahari.

Pengaruh matahari terhadap pasang surut mungkin lebih kecil daripada pengaruh bulan, tetapi jauh dari dapat diabaikan. Ini paling jelas ketika matahari, bumi dan bulan berbaris selama bulan baru dan bulan purnama. Saat bulan purnama, matahari dan bulan berada di sisi bumi yang berlawanan, dan pasang tertinggi hari itu tidak setinggi biasanya, meskipun pasang kedua sedikit lebih tinggi.

Saat bulan baru, matahari dan bulan berada di sisi bumi yang sama dan tarikan gravitasinya saling menguatkan. Pasang naik yang tidak biasa dikenal sebagai pasang purnama.

Gaya sentrifugal yang disebabkan oleh rotasi bumi pada porosnya mendapat dorongan dari gravitasi bulan, dan itu karena bumi dan bulan saling berotasi.

Bumi jauh lebih masif daripada bulan sehingga tampaknya hanya bulan yang bergerak, tetapi sebenarnya kedua benda itu berputar di sekitar titik yang sama yang disebut pusat bary, yang berada 1.068 (1.719 km) mil di bawah permukaan bumi. Ini menciptakan gaya sentrifugal tambahan, seperti halnya bola yang berputar pada tali yang sangat pendek akan mengalami.

Efek bersih dari gaya sentrifugal ini adalah menciptakan tonjolan permanen di lautan bumi. Jika tidak ada bulan, tonjolan tidak akan pernah berubah, dan tidak akan ada pasang surut. Tapi ada bulan, dan inilah bagaimana gravitasinya memengaruhi tonjolan di titik acak SEBUAH di bumi yang berputar:

• Tengah malam: Titik SEBUAH menghadap bulan, dan kombinasi tarikan gravitasi bulan dan tonjolan sentrifugal bergabung untuk menciptakan air pasang.

• 6 pagi dan 6 sore: Titik SEBUAH tegak lurus dengan garis antara bumi dan bulan. Komponen normal gaya gravitasinya melawan tonjolan sentrifugal dan menariknya masuk. Titik SEBUAH mengalami air surut.

• Tengah hari: Titik SEBUAH berada di sisi bumi yang berlawanan dari bulan. Gravitasi bulan lebih lemah karena titik SEBUAH sekarang berjarak satu diameter bumi, yaitu hampir 8.000 mil (12.875 km). Gaya gravitasi tidak cukup kuat untuk menetralkan tonjolan sentrifugal, dan titik SEBUAH mengalami pasang kedua, yang lebih kecil dari yang pertama yang terjadi pada tengah malam.

Bulan bergerak di langit dengan kecepatan rata-rata 13,2 derajat per hari, yang setara dengan sekitar 50 menit, jadi pasang pertama pada hari berikutnya terjadi pada pukul 12:50, bukan tengah malam. Dengan cara ini, waktu pasang naik di titik SEBUAH mengikuti pergerakan bulan.

Matahari memiliki efek pasang surut yang serupa dengan bulan, dan meskipun pengaruhnya setengah kuat, siapa pun yang memprediksi pasang surut air laut harus memperhitungkannya.

Jika Anda memvisualisasikan efek gravitasi pada pasang surut sebagai gelembung memanjang yang mengelilingi planet ini, gelembung bulan akan dua kali lebih panjang dari matahari. Ini berputar mengelilingi bumi dengan kecepatan yang sama seperti bulan mengorbit planet sementara gelembung matahari mengikuti gerakan bumi mengelilingi matahari.

Gelembung-gelembung ini berinteraksi seperti gelombang yang mengganggu, terkadang saling menguatkan dan terkadang membatalkan satu sama lain.

Gelembung pasang surut adalah sebuah idealisasi, karena bumi tidak sepenuhnya tertutup oleh air. Ini memiliki daratan yang membatasi air ke dalam cekungan, sehingga untuk berbicara. Seperti yang Anda ketahui dengan memiringkan secangkir air bolak-balik, air dalam wadah berperilaku berbeda dari air yang tidak dibatasi oleh batas.

Pindahkan cangkir air ke satu arah, dan semua air tumpah ke satu sisi, lalu pindahkan ke arah lain, dan air mengalir kembali. Air laut di tiga cekungan samudera utama – samudera Atlantik, Pasifik, dan Hindia – serta di semua cekungan yang lebih kecil, berperilaku sama karena putaran aksial bumi.

Pergerakannya tidak sesederhana ini, karena juga dipengaruhi oleh angin, kedalaman air, topografi garis pantai dan gaya Coriolis. Beberapa garis pantai di Bumi, terutama di pantai Atlantik, memiliki dua kali pasang tinggi per hari sementara yang lain, seperti banyak tempat di pantai Pasifik, hanya memiliki satu pasang.

Pasang surut yang teratur memiliki efek mendalam pada garis pantai planet ini, terus mengikisnya dan mengubah fiturnya. Sedimen terbawa arus surut ke laut dan diendapkan lagi di tempat yang berbeda ketika air pasang kembali.

Tumbuhan dan hewan laut di daerah pasang surut telah berevolusi untuk beradaptasi dan memanfaatkan gerakan reguler ini, dan para nelayan sepanjang zaman harus mengatur waktu kegiatan mereka untuk menyesuaikan diri dengannya.

Pergerakan pasang surut menghasilkan sejumlah besar energi yang dapat diubah menjadi listrik. Salah satu cara untuk melakukan ini adalah dengan bendungan yang menggunakan gerakan air untuk mengompresi udara untuk menggerakkan turbin.

Cara lain adalah dengan memasang turbin langsung di zona pasang surut sehingga air yang mundur dan maju dapat memutarnya, seperti halnya angin memutar turbin udara. Karena air jauh lebih padat daripada udara, turbin pasang surut dapat menghasilkan lebih banyak energi secara signifikan daripada turbin angin.