source: google.com

Pasang Surut: Penyebab, Pengukuran, dan Komponen Pasang Surut

1.1. Pasang Surut

Pasang Surut: Penyebab, Pengukuran, dan Komponen Pasang Surut – Pasang surut laut (Pasut) adalah suatu fenomena naik turunnya muka air laut yang disertai oleh gerakan horizontal dari massa air laut secara periodik. Gerak horizontal dari massa air laut disebut arus pasut (tidal Current). Pasut timbul akibat pengaruh gaya tarik benda-benda langit (terutama bulan dan matahari) terhadap bumi.

Teori yang menerangkan mekanisme pembentukan pasut dikenal sebagai teori pasut. setimbang (equilibrium tide). Dalam teori ini, dianggap seluruh permukaan bumi ditutupi oleh laut dan laut memberikan respon yang segera terhadap gaya- gaya yang mempengaruhi permukaannya. Permukaan laut dianggap selalu dalam keseimbangan dengan gaya-gaya yang bekerja padanya (Hadi, 2010).

Ada tiga gaya yang berperan dalam pembentukan pasut yaitu :

Gaya tarik gravitasi

Gaya Tarik Gravitasi (Gaya Tarik Bulan) :

Tinjau sistem bumi-bulan seperti terlihat pada gambar berikut:

Gambar II.1. Sistem Bumi-bulan

re = Jarak pusat bumi ke sumbu bersama (tiitk pusat massa Bersama)

rm = jarak pusat bulan ke sumbu bersama (titik pusat massa bersama)

r = re + rm = Jarak pusat bumi ke pusat bulan

Gaya tarik bulan berbanding terbalik dengan jarak titik pangkat dua terhadap pusat bulan. Makin dekat jarak titik ke pusat bulan makin besar gaya tarik bulan terhadap titik tersebut. Gaya tarik bulan ini arahnya ke arah pusat bulan.

Gambar II.2. Gaya tarik bulan

CE = titik pusat bumi

BC = titik pusat massa bersama (barycenter)

r = jarak pusat bumi – pusat bulan

re = jarak pusat bumi ke bary center

Gaya sentrifugal

Bumi-bulan membentuk suatu sistem tunggal yang berevolusi mengitari suatu titik pusat massa bersama dengan periode 27,3 hari. Titik pusat massa bersama ini disebut “barycenter”. Bary berarti berat jadi barycenter artinya pasat berat atau pusat massa. Karena massa bumi 81 kali massa bulan barycenter terletak di dalam bumi. Orbit sistem bumi-bulan mengelilingi barycenter sebenarnya berbentuk elips tetapi untuk mempermudah kita anggap berbentuk lingkaran. Gerakan bumi mengelilingi barycenter mengakibatkan semua titik di dalam dan di permukaan bumi akan bergerak mengikuti alur yang melingkar dengan jari-jari yang sama yaitu re yang merupakan jarak antara pusat bumi dan barycenter. Tiap titik akan memiliki kecepatan sudut yang sama yaitu 2π/27,3 hari. Karena kecepatan sudut dan jari-jari lingkaran yang dilalui adalah sama maka setiap titik didalam dan dipermukaan bumi akan mengalami gaya centrifugal yang sama. Besar gaya centrifugal ini diberikan oleh:

w = kecepatan sudut revolusi bumi-bulan mengelilingi barycenter

Gaya sentrifugal yang bekerja di setiap titik di dalam dan di permukaan bumi besarnya sama (konstan) dan arahnya menjauhi bulan

Gambar II.3. Gaya sentrifugal (Garisson, 2006)

Gaya pembangkit pasut (tide generating force)

Secara keseluruhan gaya tarik bulan diimbangi oleh gaya centrifugal. Keseimbangan kedua gaya inilah yang membuat bumi dan bulan tetap berada posisinya masing-masing. Namun disetiap titik tidak selalu gaya tarik bulan diimbangi oleh gaya centrifugal. Resultante dari gaya tarik bulan dan gaya centrifugal menghasilkan suatu gaya yang disebut gaya pembangkit pasut.(tide generating force). Gaya pembangkit pasut inilah yang bertanggung jawab terhadap pembentukan pasut.

Gambar II.4. Gaya pembangkit pasut (Garisson, 2006)

Distribusi gaya pembangkit pasut yang menimbulkan penumpukan massa air di daerah dimana bulan tepat berada diatasnya dan di daerah disisi yang berlawanan dari bumi yang menghadap bulan diperlihatkan oleh gambar berikut.

Gambar II.5. Distribusi gaya pembangkit pasut (Garisson, 2006)

Gaya pembangkit pasut seperti yang terlihat pada di atas akan mendorong massa air ke sisi bumi yang menghadap bulan dan sisi bumi yang membelakangi bulan sehingga menimbulkan tonjolan massa air dikedua sisi bumi tersebut.

1.1.1. Pengukuran Pasang Surut

Tide gauge merupakan alat atau instrumen yang digunakan untuk mengukur tinggi pasut. Instrumen pengukur pasang surut yang umum digunakan di antaranya adalah tide staff, floating tide gauge, dan pressure tide gauge (Djaja, 1987). Ada beberapa jenis alat untuk mengukur tinggi muka air laut, yaitu (Tanto, 2009):

Tide staff, merupakan alat pengukur pasang surut yang paling sederhana berupa papan mistar dengan tebal 2,54 cm sampai 5,08 cm dan lebar 10,16 cm sampai 15,24 cm, sedangkan panjangnya harus lebih besar dari tunggang pasut (tidal range). Misalnya, pada perairan dengan tunggang pasut sebesar 2 m, maka ukuran papan skala ini harus > 2 m (WIPO, 2004).
Floating tide gauge. Prinsip kerja alat ini berdasarkan gerakan naik turunnya permukaan laut yang dapat diketahui melalui pelampung yang dihubungkan dengan alat pencatat. Pengukuran tinggi muka air oleh alat ini dilakukan dengan mendeteksi pergerakan naik turun dari air. Perubahan tinggi pada permukaan air akan menyebabkan pelampung begerak vertikal (naik turun), pelampung dan penahan beban diikat dengan kabel dan dihubungkan dengan sebuah katrol yang terdapat pada enkoder, sehingga gerakan pelampung dapat memutar katrol. Perputaran yang terjadi pada katrol akan dikonversikan menjadi suatu sinyal digital dan ditransfer ke unit data logger melalui kabel transducer. Di dalam data logger unit sinyal listrik tersebut diproses sehingga menjadi nilai yang terukur (IOC, 2002). Dalam hal ini, pelampung yang digunakan untuk pengambilan data adalah pelampung OWK
Pressure tide gauge. Prinsip kerjanya sama dengan floating tide gauge, hanya saja gerakan naik turunnya permukaan laut dapat diketahui dari perubahan tekanan yang terjadi di dalam laut. Seberapa besar tekanan yang diterima oleh sensor akan diubah dalam bentuk kedalaman yang telah dirancang sedemikian, sehingga diperoleh tinggi muka air dari nilai ini dengan mempertimbangkan nilai densitas dan gravitasi (IOC, 2002).

h = p/Ro.g.

dalam hal ini,

h : tinggi muka air (m)

P = tekanan (Pa)

ρ : densitas (kg/m3)

g : percepatan gravitasi (m/s)

Sistem radar. Alat ini dilengkapi dengan pemancar pulsa radar (transmitter), penerima pulsa radar (receiver), serta jam berakurasi tinggi. Pada sistem ini, radar memancarkan pulsa-pulsa gelombang radio ke permukaan laut. Pulsa-pulsa tersebut dipantulkan oleh permukaan laut dan diterima kembali oleh radar. Sistem radar ini dapat mengukur ketinggian radar di atas permukaan laut dengan menggunakan waktu tempuh dari pulsa radar yang dikirimkan ke permukaan laut, dan dipantulkan kembali ke radar (IOC, 2002).

h = 1/2.c.t

dalam hal ini,

h : jarak radar dengan permukaan air (m)

c : kecepatan pulsa radar (m/detik)

t : waktu tempuh pulsa radar sampai ke permukaan laut dan kembali ke radar (detik)

Acoustic tide gauge Alat atau intrumen pengukur pasang surut yang menggunakan gelombang suara untuk mendapatkan data pasang surut. Pengukurannya bergantung pada perubahan waktu perambatan dari sinyal akustik yang direfleksikan secara vertikal dari permukaan laut ke sensor penerima (receiver) (Adityayuda, 2012). Penggunaan dan pemasangan Alat ukur acoustic tide gauges dapat dilihat pada Gambar II.6.

Gambar II.6. NGWLMS tide gauge (IOC, 2006)

1.1.2. Komponen dan Tipe Pasang Surut

Pasang surut di suatu perairan yang kita amati adalah penjumlahan dari komponen-komponen pasut akibat gaya tarik bulan, matahari dan benda langit lainnya serta komponen yang timbul akibat penjalaran pasut itu sendiri di laut. Secara garis besarnya komponen-komponen pasut utama dapat dibagi dalam 3 kelompok (Hadi, 2010):

Komponen-komponen semi diurnal (2 kali pasang dan 2 kali surut dalam sehari).
Komponen-komponen diurnal (satu kali pasang dan sekali surut dalam satu hari).
Komponen-komponen dengan periode panjang.

Sembilan komponen utama pasut : 4 komponen semidiurnal, 3 komponen diurnal dan 2 komponen pasut perioda panjang diperlihatkan pada tabel di bawah.

Tabel II.1. Sembilan komponen utama pasang surut

Nama Komponen	Simbol	Perioda dalam jam	Ratio Koefisien (M₂ = 100)
Komponen Semi Diurnal
Principal lunar	M₂	12,42	100
Principal Solar	S₂	12,00	46,6
Larger lunar elliptic	N₂	12,66	19,2
Luni-solar semi-diurnal	K₂	11,97	12,7
Komponen Diurnal
Luni-solar diurnal	K₁	23,93	58,4
Principal lunar diurnal	O₁	25,82	41,5
Principal Solar diurnal	P₁	24,07	19,4
Komponen Perioda Panjang
Lunar fortnightly	M₁	327,86	17,2
Lunar monthly	M_m	661,30	9,1

Selain tiga kelompok komponen utama tersebut diatas, di perairan dangkal terdapat komponen-komponen “perairan dangkal”. Komponen ini timbul akibat pengaruh gesekan dasar perairan yang menyebabkan interaksi antara komponen-komponen pasut utama. Membentuk komponen perairan dangkal seperti M4, M6, M8, MS4, dll. Kolom 4 menyatakan perbandingan amplitudo komponen pasut dengan amplitudo komponen M2.

Komponen-komponen semi diurnal timbul akibat gaya pembangkit pasut oleh bulan dan matahari yang terdistribusi secara simetri di permukaan bumi. Komponen M2 dan S2 merupakan komponen semi diurnal yang paling penting karena mereka menontrol siklus spring-neap. Dari tabel di atas dapat dilihat amplitudo S2 hanya 44,6 % amplitudo M2 karena meskipun massa matahri jauh lebih besar dari pada massa bulan tetapi jaraknya terhadap bumi jauh lebih besar dari pada jarak bulan terhadap bumi.

Komponen-komponen diurnal secara prinsip timbul akibat deklinasi bulan dan matahari dan berhubungan dengan ketidaksamaan harian dari pasut. Mengacu Gambar 11.15 terdapat pasut diurnal yang tinggi di titik Y dan pasut diurnal yang rendah di titik X. Sekitar 12 jam kemudian pasut diurnal akan tinggi di titik X dan rendah di titik Y, ketika bumi berotasi di dalam tonjolan pasut seimbang. Di lokasi- lokasi dimana pengaruh pasut semi diurnal kecil maka pasut diurnal yang terjadi. Tinggi pasut di titik X dan di titik Y mencapai harga terendah bila deklinasi bulan sama dengan nol.

Komponen K1 periodanya dua kali perioda komponen K2 dan amplitudo K1 lebih besar dari pada amplitudo K2 (lihat Tabel II.1). Rata-rata perioda K1 dan P1 tepat 24 jam. Perbedaan perioda yang kecil dari komponen-komponen diurnal dan semi diurnal (misalnya N2, P1) dari suatu hubungan sederhana dengan M2 dan S2 adalah terutama terkait dengan orbit bulan dan orbit bumi (rotasi dari bidang orbit bulan dan orbit bumi mengelilingi matahari). Perioda komponen pasut perioda panjang Mf. adalah 13,66 hari hampir setengah dari perioda 27,3 hari yaitu periode revolusi bulan mengelilingi pusat massa bersama bumi-bulan. Perioda Mm sangat mendekati siklus perigee-apogee 27,5 hari..

Janis (tipe) pasang surut berbeda dari lokasi ke lokasi tergantung pada tempat dimana pasut tersebut terjadi. P. Vander Stok (1897) membuat klasifikasi dari tipe pasut ini berdasarkan perbandingan antara jumlah amplitudo komponen- komponen diurnal K1 dan O1 dengan jumlah amplitudo komponen-komponen semi diurnal M2 dan S2. Perbandingan ini disebut bilangan Formzal yang dinyatakan dalam hubungan :

Berdasarkan harga F, Vander Stok membagi pasut yang terjadi dalam tiga tipe, dan oleh Courtier (1938) ditambah menjadi empat tipe, yaitu :

F < 0,25: Pasut Semi Diurnal Murni

Dua kali pasang sehari dengan tinggi yang sama (secara pendekatan). Interval waktu antara transit bulan dan pasang naik untuk suatu tempat hampir sama. Range rata-rata pada pasang pumama adalah 2 (M2 + S2). Contoh :Liverpool, Bagan Siapi-api, Seiat Malaka.

25<F 1.5:PasutCampuran,CondongkePasutGanda (MixedPredominantly Semi Diurnal)

Terdapat 2 kali pasang sehari tetapi tinggi dan interval waktu antara transit bulan dan pasang naik tidak sama. Perbedaan ini mencapai maksimum bila deklinasi bulan telah melewati maksimumnya. Range rata-rata pada pasang purnama adalah 2 (M2 + S2) Contoh : Van Couver, Sandakan, Laut Sulu.

5<F3 : Pasut Campuran, Condong ke Pasut Tunggal (Mixed Predominantly Diurnal)

Kadang-kadang hanya sekali pasang sehari yang mengikuti deklinasi maksimum dari bulan. Dan kadang-kadang terjadi 2 kali pasang sehari tetapi tinggi dan interval waktu antara transit. bulan dan pasang naik sangat berbeda sekali, terutama bila bulan telah melewati equator. Range rata-rata pada pasang pumama adaiah 2 (K1+O1). Contoh : Labuan, Hon Nie Nieu, Vietnam.

F > 3.0 : Pasut Tunggal Murni

Satu kali pasang dan satu kali surut sehari. Pada saat pasang perbani ketika bulan telah melewati bidang equator dapat juga terjadi 2 kali pasang sehari. Range rata-rata pada pasang purnama adalah 2 (K1+O1). Contoh : Hon Dau, Teluk Tonkin.

Gambar II.7. Profil muka air dari empat tipe pasang surut (Wyrtki, 1962)

1.1.3. Admiralty 1 Hari

Analisis harmonik metode Admiralty merupakan salah satu metode untuk menghitung dua konstanta harmonik, yaitu amplitudo dan keterlambatan fasa. Proses perhitungan metode Admiralty dapat dihitung dengan menggunakan tabel maupun tidak. Terdapat enam parameter astronomis dalam metode Admiralty 1 hari, yaitu s, h, p, p’, N, dan τ). Posisi bulan terhadap bumi pada hari pengamatan (untuk mencari waktu transit bulan) dan horizontal parallax (perbandingan radius bumi dengan jarak bumi- bulan pada saat pengamatan) juga menjadi faktor koreksinya.

Tabel II.2. Keterangan parameter perhitungan metode admiralty 1 hari

Nama Parameter	Keterangan	Nilai
S	Longitude rata-rata dari bulan	446469.344
H	Longitude rata-rata dari matahari	33657.167
P	Longitude rata-rata dari titik perigee orbit bulan	4106.863
P’	Longitude rata-rata dari titik perihelion orbit matahari	-99.245
N	Longitude rata-rata dari titik Ascending Node	-1534.015

Data yang digunakan hanya data satu hari atau 24 jam, maka hanya empat komponen yang dapat diperoleh dari analisis ini, yaitu M2, S2, O1, dan K1. Data yang diambil merupakan data satu hari yang memiliki elevasi paling besar agar amplitudo yang digunakan adalah yang dominan.