Suara
bisa mentransmisikan informasi dari jarak yang jauh di lautan. Suara digunakan
untuk mengukur karakteristik lantai samudera, kedalaman samudera, temperatur
dan arus. Ikan paus dan beberapa binatang laut lainnya menggunakan suara
sebagai navigasi dan komunikasi jarak sangat jauh, serta untuk mencari makanan.
Kecepatan
Suara
Kecepatan suara di
lautan bervariasi terhadap temperatur, salinitas dan tekanan (MacKenzi, 1981;
Munk et al. 1995:33), dengan formula sebagai berikut:
C=1448.96
+ 4.591t – 0.05304t2 + 0.0002374t3 + 0.0160Z +(1.340 -
0.0102t)(S – 35) + 1.675 x 10-7Z2 – 7.139 x 10-13
t Z3
Dimana
C adalah kecepatan dalam m/s, t adalah temperatur dalam Celcius, S adalah
salinitas, dan Z adalah kedalaman dalam meters. Persamaan ini memiliki akurasi
sekitar 0.1 m/s (Dushaw et al. 1993). Persamaan kecepatan suara lainnya telah
digunakan secara luas, terutama persamaan yang di kemukakan oleh Wilson (1960)
yang digunakan oleh U.S. Navy (Angkatan Laut Amerika Serikat).
Untuk
kondisi tipikal samudera, C biasanya berkisar antara 1450 m/s dan 1550 m/s
(gambar 3.15).
Dengan
menggunakan persamaan 3.1 kita bisa menghitung sensitivitas dari C terhadap
perubahan temperatur, kedalaman, dan salinitas tipikal dari samudera. Nilai
hasil pendekatan adalah: 40 m/s untuk kenaikan
10oC temperatur, 16 m/s per penurunan 1000 m kedalaman laut, dan 1.5
m/s per kenaikan 1 Salinitas.
Jika
kita plot kecepatan suara sebagai fungsi kedalaman, kira mendapatkan bahwa
biasanya kecepatan minimum pada kedalaman sekitar 1000 m (gambar 3.16).
kedalaman dari kecepatan minimum disebut sound
channel. Hal ini terjadi di semua lautan (Ocean), dan biasanya meningkat ke permukaan di lintang sangat
tinggi.
Sound Channel sangat
penting karena suara pada kedalaman ini
bisa menjalar sangat jauh, kadang kala mencapai setengah lingkaran bumi.
Berikut ini adalah cara kerja sound
channel: Sinar suara (sound rays)
mulai menjalar keluar channel di biaskan kembali ke pusat channel. Sinar propagasi
(propagating rays) ke arah atas pada
sudut yang kecil terhadap arah vertikal akan dibelokkan ke arah bawah, dan
sinar propagasi ke arah bawah pada sudut kecil terhadap arah horizontal
dibelokkan ke atas (Gambar 3.16). kedalaman channel bervariasi dari 10 m hingga
1200 m tergantung letak geografis area.
Absorpsi Suara
Absorpsi
suara per satuan jarak bergantung pada Intensitas suara I :
dI = -k Io dx (3.2)
dimana
Io adalah intensitas sebelum diserap dan k adalah koefisien absorpsi
yang bergantung pada frekuensi suara. Solusi persamaan adalah:
I= Io e-kx (3.3)
Nilai
k (dalam desibel dB per kilometer) adalah: 0.08 dB/km pada 1000 Hz, dan 50
dB/km pada 100000 Hz. Desibel dihitung dari: dB = 10 log (I/Io),
dimana Io adalah kekuatan akustik awal, I adalah kekuatan akustik
yang setelah diserap.
Sebagai
contoh, pada range 1 km sinyal 1000
Hz yang diatenuasi (pelemahan) hanya 1.8%: I = 0.982 Io. Pada range 1 km sinyal 100000 Hz direduksi
menjadi I = 10-5 Io.
Sinyal 30000 Hz digunakan bisanya oleh echo sounder untuk memetakan kedalaman
lautan dengan sedikit teratenuasi dari permukaan ke dasar dan kembali lagi.
Frekuensi
suara sangat rendah di sound channel,
dengan frekuensi dibawah 500 Hz bisa dideteksi pada jarak memameter. Pada 1960
ledakan dengan frekuensi 15 Hz di sound channel Perth Australia bisa di dengar
di sound channel dekat Bermuda, hampir setengah keliling lingkaran bumi.
Eksperimen terbaru menunjukkan bahwa sinyal 57-Hz ditransmisikan dari sound
channel dekat Islandia (75oE, 53oS) bisa didengar di
Bermuda yang terletak di Atlantik dan di Montere, California di Samudera
Pasifik (Munk et al. 1994).
Kegunaan
Karena
suara frekuensi rendah bisa didengat pada jarak yang sangat jauh, Angkatan Laut
Amerika (US Navy), pada tahun 1950-an menaruh mikropon di lantai samudera dan
laut dangkal dan mereka saling terhubung ke stasiun di pantai. Sistem
pengawasan dengan suara (Sound Surveillance System/ SOSUS), juga didesan untuk
jalur bawah laut, dan banyak kegunaan lainnya dari suara. Suara telah digunakan
untuk mendengar dan mentracking ikan paus lebih dari 1700 km jauhnya, serta
untuk menentukan lokasi erupsi vulkanik bawah laut.
Pustaka
Stewart, Robert H. 2006. Introduction to Physical Oceanography.
Department of Oceanography Texas A & M University
