BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Fisika bumi dan antariksa mempelajari penerapan ilmu fisika dalam

gejala kebumian dan pemanfaatannya untuk pemetaan struktur alam dan

buatan di bawah permukaan bumi serta antariksa. Gejala kebumian

meliputi peristiwa alam yang dapat terjadi di bumi, laut dan atmosfer

serta interaksinya terhadap kehidupan manusia. Struktur alam bawah

permukiman sangat erat kaitannya dengan kepentingan eksplorasi bahan

tambang (minyak, gas dan mineral) serta perencanaan konstruksi sipil.

Struktur buatan bawah permukaan dapat dimanfaatkan untuk studi

lingkungan maupun arkeologi.

Pantai Angsana adalah sebuah tempat tujuan wisata di provinsi

Kalimantan Selatan. Pantai ini berlokasi di kecamatan Angsana Tanah

Bumbu, Kabupaten tanah Bumbu dan terletak di belakang lokasi

perkebunan kelapa sawit. Jarak tempuh antara Banjarmasin dengan tempat

ini kurang lebih sekitar 5 jam perjalanan darat. Daerah ini tergolong tujuan

wisata baru yang dikembangkan oleh pemerintah setempat dan semakin

ramai dikunjungi wisatawan lokal. Pada daerah pantai terjadi banyak

fenomena-fenomena alam yang terjadi secara alamiah. Fenomena-fenomena

alam tersebut tidak terlepas dari ilmu fisika.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan apa yang dikemukakan diatas, penulis akan membahas

dua masalah yang timbul yaitu :

1. Fenomena-fenomena apa saja yang terjadi di pantai?

2. Bagaimanakah hubungan fenomena-fenomena alam tersebut

dengan ilmu fisika?

1

C. Tujuan

1. Memberikan informasi tentang fenomena-fenomena alam yang

berkaitan dengan fisika dan terjadi di wilayah pantai.

2. Turut melestarikan ekosistem pantai dan memperkenalkan objek

wisata yang ada di Kalimantan selatan kepada masyarakat luas.

2

BAB II

MATERI POKOK

Pantai adalah sebuah bentuk geografis yang terdiri dari pasir, dan

terdapat di daerah pesisir laut. Daerah pantai menjadi batas antara daratan

dan perairan laut. Garis pantai adalah batas pertemuan antara bagian laut

dan daratan pada saat terjadi air laut pasang tertinggi. Garis laut dapat

berubah karena adanya abrasi. Panjang garis pantai ini diukur mengelilingi

seluruh pantai yang merupakan daerah teritorial suatu negara.

Adapun beberapa fenomena alam yang berkaitan dengan fisika yang

dijumpai di pantai adalah sebagai berikut.

1. Peristiwa Abrasi

Abrasi adalah proses pengikisan pantai oleh tenaga gelombang laut dan

arus laut yang bersifat merusak. Abrasi biasanya disebut juga erosi pantai.

Kerusakan garis pantai akibat abrasi ini dipacu oleh terganggunya

keseimbangan alam daerah pantai tersebut. Ada pula yang berpendapat

bahwa, abrasi merupakan peristiwa terkikisnya alur-alur pantai akibat

gerusan air laut. Gerusan ini terjadi karena permukaan air laut mengalami

peningkatan. Dampak yang ditimbulkan dari abrasi yaitu mengikisnya bibir

pantai, sehingga semakin lama air naik ke permukaan, bahkan dapat

merusak daerah disekitar pantai. Selain itu abrasi juga menyebabkan

penyusutan lebar pantai sehingga lahan bagi penduduk yang tinggal

dipinggir pantai menyempit.

3

Gambar 2.1 Pengikisan Tanah Oleh Air Laut

2. Peristiwa Angin darat dan Angin laut

Angin terjadi karena perbedaan tekanan, temperatur, dan massa jenis.

Angin termasuk peristiwa konveksi alami. Konveksi adalah proses

perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain fluida oleh

pergerakan fluida itu sendiri.

Contoh angin adalah angin darat dan angin laut. Pada siang hari,

tanah lebih cepat menjadi panas karena kalor jenis darat ( tanah) lebih kecil

Cd < Ca daripada laut sehingga udara di atas daratan lebih panas daripada

udara di atas laut. Oleh karena itu, udara di atas daratan naik dan tempatnya

digantikan oleh udara di atas laut, terjadilah angin laut.

Gambar 2.2 Sirkulasi udara dipantai pada siang hari

4

Ca = kalor jenis air laut = Q

m.∆ t 0 , Q = kalor, m = massa dan ∆ t 0 = beda

suhu

Cd = kalor jenis darat = Q

m.∆ t 0

Ca > Cd, maka darat lebih cepat panas.

Siang hari udara di atas laut lebih rapat sehingga tekanannya besar

sedangkan partikel udara di atas daratan (tanah) renggang sehingga

tekanannya kecil. Akibatnya udara berpindah dari tekanan besar ke tekanan

kecil yaitu terjadiya angin dari laut ke darat disebut angin laut. Seperti yang

disebutkan sebelumnya bahwa angin termasuk peristiwa konveksi dengan

laju kalor konveksi dirumuskan :

Qt=H=h A∆T (1)

dimana, H = laju kalor konveksi (J/s)

h = koefisien konveksi (J/s m2 K)

A = luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida (m2)

∆T= beda suhu (K)

Pada malam hari, tanah lebih cepat dingin daripada laut sehingga

udara di atas daratan lebih dingin daripada udara di atas laut. Oleh karena

itu, udara di atas laut naik dan tempatnya digantikan oleh udara di atas

daratan, terjadilah angin darat.

5

Gambar 2.3 Sirkulasi udara di pantai pada malam hari

Darat cepat menerima panas daripada permukaan laut. Penyebabnya

adalah kalor jenis darat lebih kecil sehingga lebih mudah menangkap panas,

darat terjadi dari zat padat yang lebih mudah menangkap panas daripada air,

zat padat di darat itu diam, sehingga molekul batuan yang telah panas tetap

pada tempat semula dan terus-menerus menerima panas. Molekul air selalu

bergerak sehingga molekul yang telah panas dapat berpindah tempat

digantikan molekul lainyang masih dingin serta permukaan air yang

mengklilat lebih banyak memantulkan sinar daripada permukaan tanah yang

pada umumnya kusam dan menyerap panas.

3. Udara di Pantai Lebih Panas daripada Gunung

Pantai identik dengan hamparan pasir dan lautan sedangkan gunung

banyak memiliki pepohonan yang menyejukkan udara di daerah sekitarnya.

Pasir lebih cepat menerima dan melepas panas karena :

a. Pantai terdiri dari pasir yang mudah menangkap panas karena kalor

jenisnya kecil

C= Qm∆T

(2)

b. Pantai yang tersusun dari pasir (zat padat) diam, sehingga molekul

batuan yang telah panas tetap pada tempat semula dan terus-menerus

menerima panas.

c. Permukaan pasir lebih kusam daripada pepohonan di gunung sehingga

mudah menyerap panas.

Persamaan barometrik:

p=po e−0,116 y (3)

p=nRTV

(4)

6

Persamaan di atas menyatakan semakin tinggi tempat, semakin rendah

tekanan, begitu pula sebaliknya. Gunung lebih tinggi daripada pantai maka

tekanannya rendah sehingga suhu gunung rendah (gunung dingin).

4. Peristiwa Perpindahan Panas secara Radiasi

Perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara atau medium disebut

dengan radiasi/hantaran. Contoh perpindahan kalor secara radiasi adalah api

unggun.

Gambar 2.4 Peristiwa perpindahan kalor secara radiasi pada api unggun

Saat berada didekat api unggun badan kita terasa hangat karena adanya

perpindahan kalor dari api unggun ke tubuh kita secara radiasi. Walaupun

disekitar terdapat udara yang memisahkan kalor secara konveksi, tetapi

udara merupakan penghantar kalor yang buruk (isolator). Dari peristiwa api

unggun dapat disimpulkan bahwa dalam peristiwa radiasi, kalor berpindah

dalam bentuk cahaya, karena cahaya dapat merambat dalam ruang hampa.

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju kalor radiasi dapat diketahui

dari hukum Stefan-Boltzmann yang berbunyi : energi yang dipancarkan oleh

suatu permukaan hitam dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu (Q/t)

sebanding dengan luas permukaan (A) dan sebanding dengan pangkat empat

suhu mutlak permukaan itu (T4). Secara matematis ditulis :

7

Qt=σAT 4

(5)

Tetapan σ ( dibaca sigma) dikenal sebagai tetapan Stefan-Boltzmannn dan

dalam satuan SI mempunyai nilai 5,65 x 10-8 W m-2 K -4. Tidak semua benda

dapat dianggap hitam sempurna. Oleh karena itu, diperlukan sedikit

modifikasi pada persamaan (5) agar dapat digunakan pada setiap benda.

Persamaan untuk setiap benda dapat ditulis sebagai berikut.

Daya Radiasi Qt=eσAT 4

(6)

Dengan e adalah koefisien yang disebut emisivitas. Emisivitas adalah

suatu ukuran seberapa besar pemancaran radiasi kalor suatu benda

dibandingkan dengan benda hitam sempurna.

5. Langit berwarna biru

Jika cahaya datang pada suatu sistem partikel (misal gas), maka

elektron-elektron dalam partikel dapat menyerap dan memancarkan kembali

sebagian dari cahaya. Penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh

partikel-partikel inilah yang disebut hamburan. Hamburan dapat

menyebabkan cahaya matahari tak terpolarisasi menjadi cahaya matahari

terpolarisasi sebagian atau sempurna.

Gambar 2.5 Langit tampak biru

8

Langit tampak biru disebabkan oleh hamburan cahaya. Berdasarkan

analisis tentang proses hamburan cahaya dapat disimpulkan bahwa untuk

intensitas cahaya datang tertentu. Intensitas cahaya yang dihamburkan

bertambah dengan bertambahnya frekuensi. Karena cahaya biru memiliki

frekuensi yang lebih tinggi daripada frekuensi merah, maka cahaya biru

dihamburkan lebih banyak daripada cahaya merah, sehingga langit tampak

berwarna biru.

Perhamburan cahaya oleh atmosfer bergantung pada λ. Penghamburan

berkurang menurut :

Pengurangan hamburan ~ 1

λ4

Cahaya merah dan jingga dihamburkan lebih sedikit karena λ besar,

sedangkan λbiru pendek maka dihamburkan lebih banyak dan langit berwarna

biru.

6. Pasang Surut Air Laut

Pasang surut adalah fluktuasi muka air laut sebagai fungsi waktu

karena adanya gaya tarik benda-benda di langit, terutama matahari dan

bulan terhadap massa air laut dibumi. Meskipun massa di bulan jauh lebih

dekat, maka pengaruh gaya tarik bulan terhadap bumi lebih besar dari pada

pengaruh gaya tarik matahari.

Gambar 2.6 Gaya Pembangkitan Pasang Surut

Gaya gravitasi:

9

FG=GmM

r2 atau FG=GmM

R2 (7)

Periode pasang surut adalah waktu yang diperlukan dari posisi muka

air pada muka air rerata ke posisi yang sama berikutnya. Periode pasang

surut bisa 12 jam 25 menit atau 24 jam 50 menit, yang tergantung pada tipe

pasang surut. Periode pada muka air naik disebut pasang, sedang pada saat

air turun disebut surut.

Variasi muka air menimbulkan arus yang disebut dengan arus pasang

surut, yang mengangkut massa air dalam jumlah sangat besar. Arus pasang

terjadi pada waktu periode pasang dan arus surut terjadi pada periode air

surut. Titik balik (slack) adalah saat dimana arus berbalik antara arus pasang

dan arus surut. Titik balik ini bisa terjadi pada saat muka air tertinggi dan

muka air terendah. Pada saat tersebut kecepatan arus adalah nol.

7. Gelombang Laut

Gelombang dalam perambatannya membawa energi atau dalam kata

lain gelombang memindahkan energi. Salah satu contoh sederhana energi

dapat merambat melalui gelombang adalah panas yang sampai kepermukaan

bumi adalah energi yang dibawa oleh gelombang  yaitu gelombang cahaya.

Contoh lain adalah energi yang terdapat pada gelombang laut.

Gelombang laut adalah pergerakan naik dan turunnya air dengan arah

tegak lurus permukaan air laut yang membentuk kurva/grafik sinusoidal.

Gelombang laut disebabkan oleh angin.

10

Gambar 2.7 Gelombang Laut

Gelombang laut termasuk gelombang mekanik dengan medium untuk

perambatannya adalah air. Gelombang laut disebut gelombang ombak dalam

perambatannya membawa energi dari tengah laut menuju pantai. Energi

gelombang ombak inilah yang dimanfaatkan para peselancar untuk

meluncur diatas ombak. Gelombang ombak yang ditimbulkan oleh arus

samudera, angin, dan tarikan pasang surut bulan memulai gerakannya  di

laut (samudera) lepas jauh dari pantai.  Saat bergerak menuju pantai

gelombang melambat dan mengumpul menjadi lebih tinggi. Hal ini terjadi

akibat makin menuju kearah pantai  dasar laut makin dangkal (perhatikan

gambar)

11

Pada saat gelombang timbul jauh ditengah laut gelombang lebar

berbentuk simetris dan bergerak sangat cepat. Pada saat gelombang

mendekat ke pantai yang dasar lautnya mulai dangkal maka gelombang

akan, melambat  dan mengumpul sehingga puncaknya akan tumpah pada

gelombang tersebut.

Tipe gelombang, bila dipandang dari sisi sifat-sifatnya adalah sebagai

berikut.

a. Gelombang pembangun/pembentuk pantai (Constructive wave)

Yang termasuk gelombang pembentuk pantai, bercirikan mempunyai

ketinggian kecil dan kecepatan rambatnya rendah. Sehingga saat gelombang

tersebut pecah di pantai akan mengangkut sedimen (material pantai).

Material pantai akan tertinggal di pantai (deposit) ketika aliran balik

dari gelombang pecah meresap ke dalam pasir atau pelan-pelan mengalir

kembali ke laut.

b. Gelombang perusak pantai (Destructive wave)

Sedangkan gelombang perusak pantai biasanya mempunyai ketinggian

dan kecepatan rambat yang besar (sangat tinggi). Air yang kembali berputar

mempunyai lebih sedikit waktu untuk meresap ke dalam pasir.

Ketika gelombang datang kembali menghantam pantai akan ada

banyak volume air yang terkumpul dan mengangkut material pantai menuju

ke tengah laut atau ke tempat lain.

12

BAB III

KESIMPULAN

Pantai adalah sebuah bentuk geografis yang terdiri dari pasir, dan

terdapat di daerah pesisir laut. Daerah pantai menjadi batas antara daratan

dan perairan laut. Garis pantai adalah batas pertemuan antara bagian laut

dan daratan pada saat terjadi air laut pasang tertinggi. Adapun beberapa

fenomena alam yang berkaitan dengan fisika yang dijumpai di pantai adalah

abrasi, yaitu proses pengikisan pantai oleh tenaga gelombang laut dan arus

laut yang bersifat merusak. Selain itu juga terjadi peristiwa pasang surut air

laut, angin laut dan darat. Fenomena-fenomena alam tersebut berkaitan

dengan ilmu fisika.

13