Kecepatan Suara
1. Definisi
Kecepatan suara merupakan
suatu istilah yang digunakan untuk menyebut kecepatan gelombang
suara yang melalui medium yang elastis. Kecepatan ini
dapat berbeda tergantung medium yang dilewati (misalnya suara lebih cepat
melalui air daripada
udara),
sifat-sifat medium tersebut, dan suhu. Salah satu variabel
oseanografik yang dapat menentukan suatu pola pemancaran suara di dalam seatu
medium seperti air laut adalah Kecepatan
Suara. Kecepatan gelombang suara di dalam laut mendekati nilai 1.500
m/detik (umumnya berkisar 1.450 m/detik sampai dengan 1.550 m/detik, tergantung
suhu, salinitas, dan tekanan). Pada lokasi yang dangkal seperti di daerah
pantai kecepatan suara cenderung tidak teratur dan sulit untuk dapat diprediksi. Terdapat
beberapa faktor fisik air laut yang mempengaruhi kecepatan dari suara yang
dapat merambat diantaranya yaitu : suhu, salinitas, dan tekanan.
2.
Faktor yang Mempengaruhi kecepatan Suara
Berikut ini merupakan beberapa
faktor yang mempengaruhi kecepatan suara disuatu perairan :
a. Salinitas
Salinitas dapat
diartikan jumlah zat-zat yang terlarut di dalam 1 kg air laut, dimana bromide dan
iodide diganti oleh klorida, semua karbonat telah diubah menjadi oksida, dan
semua bahan organik telah dioksidasi secra sempurna. Nilai dari salinitas
perairan laut lepas pada umumnya yaitu 35 psu, yang berarti dalam 1 kg air laut
mengandung elemen-elemen kimia terlarut seberat 35 gram. Dimana komposisi
air laut tersebut terdiri atas 3,5% elemen-elemen kimia terlarut dan 96,5%
kandungan airnya.
Distribusi
vertikal salinitas pada wilayah tropis, ekuator, dan sub tropis mengalami nilai
yang paling kecil pada kedalaman 600-1000 m (34-35 pratical salinity
unit/psu). Di wilayah tropis nilai salinitas pada permukaan
berkisar 36-37 psu. Salinitas maksimun pada wilayah perairan tropis
terjadi pada kedalaman 100-200 m dekat dengan lapisan termoklin dimana kadar
salinitas dapat mencapai lebih dari 37 psu. Di daerah laut dalam,
kadar salinitas relatif seragam dengan nilai 34,6-34,9 psu. Salinitas di
samudera seperti Atlantik, Pasifik, dan Hindia rata-rata 35 psu, di wilayah
laut yang tertutup, nilai salitas rata-rata tidak jauh dari kisaran 35 psu
tergantung dari penguapan yang terjadi.Salinitas dapat mempengaruhi kecepatan
suara di dalam air, teutama di wilayah lintang tinggi (dekat kutub) dimana suhu
mendekati titik beku, salinitas merupakan salah satu paling faktor penting yang
mempengaruhi kecepatan gelombang suara di dalam air.
b.
Suhu
Suhu menunjukkan derajat panas benda.
Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara
mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu
benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan
di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda,
makin tinggi suhu benda tersebut.
Refraksi atau
pembelokan perambatan gelombang suara akan terjadi disaat terjadinya perbedaan
kecerapan suara yang diakibatkan perbedaan suhu dari perairan laut. Pembelokan
kecepatan suara yang sangat tajam akan terjadi pada lapisan termoklin dimana
lapisan ini akan terbentuk saat terjadinya perubahan suhu yang berlangsung
secara cepat.
Pada daerah yang
dekat dengan daerah tropis yaitu yang berada pada posisi lintang rendah dan
sedang faktor yang sangat penting dalam menentukan densitas dan kecepatan suara
yaitu suhu. Suhu di daerah tropis pada wilayah permukaan laut berkisar 26-29oC
yang dipengaruhi oleh musim.
c. Kedalaman Perairan
Tekanan hidrostatis
akan terus bertambah sejalan dengan bertambahnya kedalaman suatu perairan yang
akan mengakibatkan cepat rambat dari suara akan meningkat. Peningkatan
kecepatan suara rata – rata setiap kedalaman bertambah 1 meter yaitu sebesar 0,
017 m/detik.
Perambatan suara
yang terjadi saat target berada di bawah permukaan laut adalah permukaan
lautnya itu sendiiri yang mampu memantulkan dan menghamburkan suara yang
terpancar. Jika permukaan halus sempurna, maka ia akan menjadi pemantul
suara yang nyaris sempurna. Sebaliknya jika permukaan laut kasar
kehilangan akibat pantulan mendekati nol.
Dengan rumus
berikut ini maka kan diperoleh nilai kecepatan suara yang merambat di perairan :
|
Dengan : C = Kecepatan suara (m/s)
T
= Suhu (oC)
S
= Salinitas (psu)
Z
= Kedalaman (m)
3.
Kedalam Perairan Berdasarkan Kecepatan Suara
Kedalaman perairan dapat dibagi
berdasarkan kecepatan suara, yaitu adalah sebagai berikut :
a. Zona
1 (mix layer) : perubahan tekanan mendominasi perubahan suhu yang kemudian
menyebabkan kecepatan suara meningkat pada lapisan ini.
b. Zona
2 (termoklin) : perubahan suhu yang terjadi secara drastic mendominasi
perubahan tekanan yang mengakibatkan kecepatan suara menurun, penurunan kecepatan
suara di daerah ini sampei nilai minimum.
c. Zona
3 (deep layer) : tekanan suara yang mendominasi suhu diperairan menyebabkan
pada wilayah ini kecepatan suara kembali meningkat.
4.
Pola perambatan Suara Secara Vertikal
Pola perambatan
suara secara vertikal di perairan laut adalah sebagai berikut :
a. Lapisan
tercampur, lapisan ini ditemukan dalam beberapa meter dibawah permukaan laut,
dimana pada lapisan ini kecepatan suara relatif konstan.
b. Surface
channel, pada lapisan ini terjadinya peningkatan kecepatan
suara jika dibandingkan pada saat berada di lapisan tercampur.
c. Termoklin,
lapisan ini dapat muncul secara musiman apabila berada di dekat permukaan atau akan
terjadi permanen. Kecepatan suara akan teus meningkat sejalan dengan bertambahnya
kedalaman, biasanya suhu menurun secara drastis dalam kedalaman yang relatif
dangkal pada lapisan ini.
d. Deep
channel, lokasinya berada di kedalaman mulai dari beberapa
ratus meter sampai 2000 m. Pada lapisan ini kecepatan suara mendekati nilai minimum.
e. Lapisan
isothermal, pada kapisan ini kecepatan suara bertambah secara linear seiring dengan
bertambahnya kedalaman karena adanya pengaruh dari tekanan
hidrostatis dimana suhu di lapisan ini konstan.
Sumber
:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar