Laut merupakan badan air yang mengalami proses – proses fisik, kimia dan biologi paling dinamis dibanding badan air lainnya (sungai, danau dll). Antar satu variable dengan yang lainnya saling mempengaruhi. Besar kecepatan suara dilautan sangat besar. Karena laut adalah medium cair dan kecepatan suara lebih besar di medium cair dibanding di medium udara. Besarnya nilai kecepatan suara di laut ini membuat kita tidak bisa mendeteksi arah datangnya suara tersebut. Besar kecepatan suara di lautan dipengaruhi oleh Suhu, Salinitas, Densitas dan kedalaman. Pada tahun 1826 di danau Geneva, Switzerland, Jean-daniel Colladon seorang ilmuwan fisika dan Charles Francois Sturm seorang matematis membuat percobaan pengukuran kecepatan suara di air untuk pertama kali.Pada percobaan mereka, sebuah lonceng digunakan untuk mengukur kecepatan suara di perairan. Secara umum besar kecepatan suara di laut dirumuskan dengan rumus
C = 1449.2 + 4.6T – 0.055T2 + 0.00029T3 + (1.34 – 0.010T) (S – 35) + 0.016z
Dimana, C = Kecepatan Suara (m/s)
T = Suhu (K)
S = Salinitas (psu)
Z = Kedalaman (m)
Besar kecepatan suara di laut dapat mencapai 1500 m/s.
Gambar 1. Profil Vertikal Kecepatan suara di laut
(sumber: dosits.org)
Gambar 2. Profil Suhu, salinitas dan tekanan dalam laut
Sumber: dosit.org
Temperature 1°C = 4.0 m/s
Salinity 1 PSU = 1.4 m/s
Depth (pressure) 1 km = 17 m/s
Artinya, setiap naiknya suhu sebesar 1oC maka kecepatan suara akan bertambah sebesar 4 m/s. dan begitu pula untuk salinitas dan kedalaman.
Hidroakustik
Hidroakustik merupakan ilmu yang mempelajari gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium, dalam hal ini mediumnya. Data hidroakustik merupakan data hasil estimasi echo counting dan echo integration melalui proses pendeteksian bawah air. Proses tersebut antara lain seperti berikut:
1. Transmitter menghasilkan listrik dengan frekuensi tertentu, kemudian disalurkan ke transduser.
2. Transduser akan mengubah energi listrik menjadi suara, kemudian suara tersebut dalam berbentuk pulsa suara dipancarkan dengan satuan ping.
3. Suara yang dipancarkan tersebut akan mengenai objek, kemudian suara itu akan dipantulkan kembali oleh obyek dalam bentuk echo dan kemudian diterima kembali oleh tranduser.
4. Echo yang diperoleh tersebut diubah kembali menjadi energi listrik di transduser kemudian diteruskan ke receiver.
5. Pemrosesan sinyal echo dengan menggunakan metode echo integration.
Echo yang diperoleh dapat mengestimasi beberapa data antara lain Target strength, Scattering volume, densitas ikan, batimetri, panjang ikan, lapisan dasar perairan dan dapat diaplikasikan untuk kegiatan lainya.
Gambar 3. Prinsip kerja merode hidroakustik
Sumber : MacLennan dan Simmonds, 1992
Sound Channel
Sound Channel adalah suatu daerah di kolom air laut dimana kecepatan suara menurun tajam hingga titik minimumnya seiring menurunnya kedalaman lalu kembali meningkat seiring dengan naiknya tekanan. gelombang suara dibelokan ke bawah atau ke nilai yang lebih kecil saat memasuki sound channel ini dan saat keluar dari sound channel gelombang suara dibelokkan ke atas atau ke nilai yang lebih besar. Seperti yang diketahui bahwa kecepatan suara di laut berubah – ubah sebagai fungsi dari kedalaman, suhu, salinitas dan tekanan. kecepatan suara turun dengan menurunnya suhu, sekitar 5 m/s setiap turun 1oC. Maka dari itu saat gelombang suara memasuki daerah termoklin kecepatan menurun tajam. Sedangkan semakin tinggi tekanan maka semakin cepat juga gelombang suara menjalar. Efek dari tekanan ini lebih besar dibandingkan efek dari salinitas, efek salinitas terhadap kecepatan suara hanya terlihat signifikan di daerah perairan dangkal. Setelah melalui daerah termoklin dimana suhu menurun drastic, selanjutnya suhu berada dikisaran yang tidak jauh berbeda yaitu 2-3oC. Maka dari itu tekanan lebih besar pengaruhnya terhadap kecepatan suara di bawah lapisan termoklin dibandingkan dengan suhu. Suara cenderung berbelok ke arah kedalaman ini. Produksi suara di kedalaman ini pada angle cenderung naik atau turun dibelokan ke kedalaman ini. Jadi suara tersebut seperti terjebak dalam lapisan ini. Karena suara tidak memilik jalan untuk keluar dari lapisan ini ternyata diketahui bahwa suara juga cukup sulit untuk memasuki lapisan ini. Maka lapisan ini cukup tenang. sangat sedikit suara yang ada di lapisan ini seperti suara dari sekelompok paus yang menggunakannya untuk berkomunikasi dengan kawanannya. Deep Sound Channel ini juga disebut The SOFAR channel (Sound Fixing and Ranging) dimana perannya sebagai pengantar gelombang untuk suara dan gelombang suara berfrekuensi rendah yang ada di dalam channel dapat berpergian ribuan mil sebelum berhamburan.
Gambar 4. Sound Channel
Refraksi Gelombang
Sama seperti gelombang cahaya, Gelombang suara juga mengalami pembiasan atau refraksi. Refraksi cahaya tidak hanya terjadi saat cahaya pindah dari air ke udara atau sebaliknya. Tapi cahaya terbiaskan setiap saat kecepatannya berubah. Sama seperti itu, gelombang suara yang merambat dilautan dibelokkan setiap kali terjadi perubahan kecepatan suara. Karena kecepatan suara berubah dengan berubahnya suhu, salinitas dan tekanan, gelombang suara akan mengalami pembiasan saat ia bergerak di lautan. Contoh Peristiwa pembiasan dalam kehidupan sehari-hari misalnya pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras daripada siang hari. Hal ini disebabkan karena pada pada siang hari udara lapisan atas lebih dingin daripada dilapisan bawah. Karena cepat rambat bunyi pada suhu dingin lebih kecil daripada suhu panas maka kecepatan bunyi dilapisan udara atas lebih kecil daripada dilapisan bawah, yang berakibat medium lapisan atas lebih rapat dari medium lapisan bawah. Hal yang sebaliknya terjadi pada malam hari. Jadi pada siang hari bunyi petir merambat dari lapisan udara atas kelapisan udara bawah. Sama seperti di udara pada saat suara memasuki wilayah termoklin gelombang suara akan mengalami pembiasan karena perubahan kecepatan akibat berubahnya suhu yang semakin turun.
Gambar 5. Refraksi Gelombang
Saat gelombang suara merambat, suara akan melemah karena berbagai faktor yang terdapat dalam lingkungan. Pelemahan suara karena berbagai faktor tersebut dinamakan atenuasi. Terdapat tiga jenis atenuasi yang umum berpengaruh pada propagasi suara, yaitu: atenuasi karena absorpsi molekuler oleh udara, atenuasi karena keberadaan obstruksi, dan atenuasi karena keadaan-keadaan tertentu di titik penerima. Shadow zone Shadow Zone adalah suatu wilayah dimana gelombang suara tidak dapat merambat atau lemah sehingga hampir tidak dapat merambat dalam suatu medium yang disebabkan oleh gelombang suara mengalami kehilangan transmisi. Dalam istilah seismologi, Shadow Zone adalah daerah di bawah permukaan bumi di mana gelombang P dan gelombang S sulit untuk dideteksi, seperti di wilayah inti bumi pada jarak tertentu dari pusat gempa, atau titik di bumi langsung di atas permukaan gempa bumi. Zona tersebut ditemukan pada tahun 1914 oleh Beno Gutenberg (1889-1960), seorang ahli geologi Amerika yang lahir di Jerman.
Instrumen Akustik kelautan
1.Echosounder
Sebuah echosounder ilmiah adalah perangkat yang menggunakan teknologi SONAR untuk pengukuran bawah air fisik dan biologis komponen-perangkat ini juga dikenal sebagai SONAR ilmiah. Aplikasi termasuk batimetri, klasifikasi substrat, studi vegetasi air, ikan, dan plankton, dan diferensiasi massa air. Echosounder merupakan salah satu teknik pendeteksian bawah air. Dalam aplikasinya, Echosounder menggunakan instrument yang dapat menghasilkan beam (pancaran gelombang suara) yang disebut dengan transduser. Echosounder adalah alat untuk mengukur kedalaman air dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air (Parkinson, B.W., 1996).
Jarak dasar laut dapat diketahui dengan rumus:
Jarak = ( 1/2 ) x kecepatan suara x waktu echo
Echosounder dilengkapi dengan proyektor untuk menghasilkan gelombang akustik yang akan di masukan ke dalam air laut. Sonar bathymetric memerlukan proyektor yang dapat menghasilkan berulang-ulang kali pulsa akustik yang dapat dikontrol. Kegunaan dasar Echosounder adalah untuk mengukur kedalaman suatu perairan dengan mengirimkan gelombang dari permukaan ke dasar dan dicatat waktunya hingga Echo kembali dari dasar .
Kegunaan dasar dari echosounder yaitu menentukan kedalaman suatu perairan dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air. Data tampilan juga dapat dikombinasikan dengan koordinat global berdasarkan sinyal dari satelit GPS yang ada dengan memasang antena GPS.
Pengaplikasiaannya di laut yaitu :
1.Melakukan pemetaan di dasar laut
2.Mengetahui kedalaman laut untuk digunakan sebagai acuan dalam pembangunan suatu pelabuhan maupun bangunan tengah laut.
3.Dalam melakukan sampling untuk penelitian, dapat dimanfaatkan untuk mengetahui substrat yang ada didasar laut tanpa harus menyelam ke kedalaman laut
Gambar 5. Echosounder
Sumber : upzzz559.blogspot.com
2.Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)
Acoustic Doppler Current Profiler atau biasa disebut ADCP adalah suatu instrumen yang digunakan untuk mengukur arus laut. Alat ini mengirimkan sinyal akustik frekuensi tinggi yang dapat dipantulkan oleh plankton, sedimen tersuspensi, dan gelembung, semua yang diasumsikan melakukan perjalanan dengan kecepatan rata-rata air. ADCP memperkirakan kecepatan horisontal dan vertikal sebagai fungsi dari kedalaman dengan menggunakan efek Doppler untuk mengukur kecepatan relatif radial antara instrumen dan scatterers di laut ADCP dapat menghitung secara lengkap, arah frekuensi gelombang spektrum, dan dapat dioperasikan di daerah dangkal dan perairan dalam. Salah satu keuntungan ADCP adalah, tidak seperti directional wave buoy, ADCP dapat dioperasikan dengan resiko yang kecil atau kerusakan. Sebagai tambahan untuk frekuensi gelombang spektal, ADCP juga dapat digunakan untuk menghitung profil kecepatan dan juga level air.
Kegunaan ADCP pada berbagai aplikasi :
1.Perlindungan pesisir dan teknik pantai.
2.Perancangan pelabuhan dan operasional
3.Monitoring Lingkungan
4.Keamanan Perkapalan
Keuntungan ADCP
1.Definisi yang tinggi dari arah arus/gelombang pecah.
2.Logistik yang sederhana dengan bagian bawah yang menjulang
3.Kerusakan yang kecil, dan resiko yang kecil.
4.Kualitas perhitungan permukaan yang tinggi yang berasal dari dasar laut.
ADP/ADCP keistimewaannya meliputi
1.Dapat bekerja di kapal dengan penentuan posisi yang lengkap termasuk bottom-tracking dan permukaan laut untuk transek dengan menggunakan GPS.
2.ADCP memberikan sistem real-time untuk pesisir pantai, dan monitoring pelabuhan. 3.ADCP mudah digunakan untuk mengukur arus
4.Mempunyai system otomatik yang dilengkapi dengan baterai dan perekam untuk buoy lepas pantai atau bottom-mounting.
Gambar 7. ADCP
Sumber : http://seandy-laut-biru.blogspot.com
Referensi
http://www.dosits.org/science/soundmovement/speedofsound/
http://merisakoe.blogspot.com/
http://en.wikipedia.org/wiki/Shadow_zone
http://adios19.wordpress.com/2012/04/22/echosounder/
MacLennan, D.N dan Simmonds, E.J.(1992). Fisheries Acoustic. Chapman and Hall. 325 p.












