i

MAKALAH

FISIKA TANAH

Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika Lingkungan

Dosen Pengampu : Muslimah Susilayati, M.Pd.

Disusun Oleh:

Etik Siti Handayani (23060-15-0036)

TADRIS ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS TARBIYAH DAN ILMU KEGURUAN

INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI SALATIGA

2018

ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. Karena atas rahmat danhidayah-NYA penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “FisikaTanah”. Sholawat serta salam selalu tercurah atas Nabi agung Muhammad SAWyang kelak akan memberikan syafaat kepada umatnya di hari akhir.

Tak lupa ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada dosen dan teman-temanyang telah membantu dan mendukung pembuatan makalah ini. Dalam pembuatanmakalah ini penulis menemui beberapa kesuliatan dalam mencari materi danmemahaminya, tetapi atas bantuan dosen dan teman-teman penulis sedikitmendapat pencerahan atas hal ini. Hingga akhirnya, makalah ini dapatterselesaikan.

Semoga makalah ini dapat memberikan manfaat kepada para pembaca dan penulisyang ingin mengambil materi. Kritik dan saran sangat penulis harapkan dalamupaya perbaikan membuat makalah selanjutnya. Terima kasih, dan selamatmembaca.

Salatiga, 16 April 2018

Penulis

iii

DAFTAR ISI

Halaman Sampul ................................................................................................................. i

Kata Pengantar .................................................................................................................... ii

Daftar Isi.............................................................................................................................. iii

BAB I PENDAHULUAN................................................................................................... 1

A. Latar Belakang ........................................................................................................ 1B. Rumusan Masalah ................................................................................................... 1C. Tujuan Penulisan..................................................................................................... 2

BAB II PEMBAHASAN .................................................................................................... 3

A. Struktur Lapisan Bumi ............................................................................................ 3B. Tipikal Ukuran Tanah ............................................................................................. 6

C. Warna Tanah ........................................................................................................... 9

D. Tegangan permukaan Tanah ................................................................................... 13E. Temperatur Tanah ................................................................................................... 18

BAB III PENUTUP ............................................................................................................ 20

A. Kesimpulan ............................................................................................................ 20B. Saran........................................................................................................................ 21

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 22

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Fisika tanah adalah cabang dari ilmu tanah yang membahas sifat-

sifat fisik tanah, pengukuran dan prediksi serta kontrol (pengaturan) proses

fisik yang terjadi dalam tanah. Karena fisika meliputi materi dan energi,

maka fisika tanah membahas pula status dan pergerakan material serta

aliran dan transformasi energi dalam tanah.

Fisika tanah dapat dipandang sebagai ilmu dasar sekaligus terapan

dengan melibatkan berbagai cabang ilmu lain termasuk ilmu tanah,

hidrologi, klimatologi, ekologi, geologi, sedimentologi, botani, dan

agronomi.

Dalam satu sisi fisika tanah memberikan pemahaman dasar tentang

mekanisme pengaturan perilaku tanah secara fisika dan kimiawi, serta

perannya dalam biosfer, termasuk proses saling hubungan dalam

pertukaran energi didalam tanah, serta siklus air dan material yang dapat

diangkutnya. Disisi lain pemahaman tentang fisika tanah juga dapat

memberikan asas manajemen sumberdaya tanah dan air, termasuk

kegiatan irigasi, drainase, konservasi tanah dan air, pengolahan tanah, dan

konstruksi.

B. Rumusan Masalah

Untuk memudahkan mencari materi yang akan dijelaskan dalam makalah

ini, dibuatlah rumusan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana struktur lapisan bumi ?

2. Bagaimana tipikal ukuran tanah ?

3. Apa yang mempengaruhi warna tanah?

4. Bagaimana tegangan permukaan tanah terjadi ?

5. Bagaimana temperatur tanah mempengaruhi proses dalam tanah?

2

C. Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah :

1. Agar pembaca dapat mengetahui struktur lapisan bumi.

2. Agar pembaca dapat mengeahui berbagai macam tipikal tanah.

3. Agar pembaca dapat mengetahui beberapa faktor dan sifat yang

mempengaruhi perbedaan warna tanah.

4. Agar pembaca dapat mengetahui terjadinya tegangan permukaan dan

beberapa faktor yang mempengaruhi.

5. Agar pembaca dapat mengetahui berapa temperature tanah dan

pengaruhnya terhadap tanaman diatasnya.

3

BAB II

PEMBAHASAN

A. Struktur Lapisan Bumi

1. Kerak Bumi (Litosfer)\

Kerak bumi merupakan struktur bagian paling luar. Lapisan ini

merupakan tempat hidup mahkluk hidup dengan ketebalan 5-70 km.

Lapisan kerak bumi terdiri atas batuan beku, sedimen, metamorf, gas

oksigen 46,6 %, silikon 27,7 %, alumunium 8,1 %, besi 5,0 %, kalsium

3,6 %, natrium 2,8 %, kaium 2,6 %, magnesium 2,1 % .

Kerak bumi memiliki suhu beraneka ragam, di daerah kutub

suhunya dibawah 0°C dan daerah perbatasan antara kerak bumi dan

lapisan mantel memiliki suhu 1.100°C .

Berdasarkan perbedaan ketebalan, bagian kerak bumi dibagi

menjadi dua jenis ketebalan yaitu :

a. Kerak samudra : Ketebalan 7 km dan terdiri dari batuan beku,

batuan basalt dan gabro. Batu-batu dari kerak samudra

memiliki kepadatan sekitar 3,0 g/cm kubik dan ± 180 juta

tahun.

b. Kerak benua : Ketebalan 40 km tetapi bisa melebihi 70 km di

beberapa daerah pegunungan. Rata-rata tersusun atas batuan

granit. Batuan benua memiliki kepadatan rata-rata 2,7 g/cm

kubik dan lebih dari 4 miliar tahun.

2. Selimut Bumi (Mantle)

Merupakan lapisan paling tebal serta memiliki kandungan maghma

yang sering kita lihat ketika terjadi erupsi atau letusan gunung berapi.

Selimut bumi memiliki ketebalan sampai 2.900 km, dengan temperatur

hingga mencapai 3.000 ºC . Lapisan ini tersusun atas besi, alumunium,

magnesium, kalium, silikon, serta oksigen.

Selimut bumi dibagi menjadi dua lapisan yaitu :

4

a. Lapisan bagian atas : memiliki kedalaman sekitar 400 km.

Bersifat plastis hingga semiplastis yang disebabkan oleh suhu

dan tekanan yang berada pada lapisan bumi mengalami

kesetimbangan.

b. Lapisan bagian bawah : memiliki kedalaman sampai dengan

2900 km. Lapisan ini berbatasan dengan inti bumi.

3. Inti bumi bagian luar (Outer core)

Merupakan bagian terdalam dari struktur lapisan bumi ke bawah.

Lapisan ini memiliki ketebalan 2.000 km serta memiliki ketebalan yang

sangat padat walaupun terdiri dari bahan besi dan nikel yang sangat

panas dan cair.

Lapisan ini memiliki temperatur sampai 2.000 ºC. Pada lapisan ini

pula disebut olehpara peneliti sebagai pengarah kompas magnetik yang

disebabkan ketika bumi melakukan rotasi yang menghasilkan magnet

bumi.

4. Inti bumi bagian dalam (Inner core)

Merupakan merupakan pusat terdalam dari inti bumi dengan

kedalaman mencapai 5200 km dari kerak bumi. Dengan diameter inti

dalam bumi yang seperti bola mencapai 2.700 km serta mempunyai suhu

mencapai 4.500 ºC bahkan dapat melebihi.

Para peneliti dan ahli geofisika berpendpat, bahwasanya inti bumi

pada struktur lapisan bumi ini memiliki material yang serupa dengan

meteorit logam yang tersusun atas besi dan nikel. Sehingga, para peneliti

mengambil hipotesis bahwasanya inti bumi tersusun atas material yang

bersifat pejal atau keras dan ditutupi oleh struktur cairan kental dengan

suhu yang sangat tinggi.

5

Integrasi keilmuan dengan Al. Quran:

ما أشهدتـهم خلق السماوات واألرض وال خلق أنـفسهم

Aku tidak menghadirkan mereka untuk menyaksikan penciptaan langit dan bumi

dan tidak (pula) penciptaan diri mereka sendiri (QS. al-Kahfi: 51)

فأما األيام الستة اليت خلق اهللا فيها السموات واألرض فهي غيب مل يشهده أحد من

البشر، وال من خلق اهللا مجيعا

Rentang 6 hari yang Allah jadikan waktu penciptaan langit dan bumi, sifatnya

ghaib. Tidak ada satupun manusia yang menyaksikannya, tidak pula makhluk

Allah semuanya. (Fatawa Syabakah Islamiyah, no. 190003)

ني*قل أإنكم لتكفرون بالذي خلق األرض يف يـومني وجتعلون له أندادا ذلك رب العالم

Katakanlah: “Sesungguhnya patutkah kamu kafir kepada Yang menciptakan bumi

dalam dua hari dan kamu adakan sekutu-sekutu bagi-Nya? (Yang bersifat)

demikian itu adalah Rabb semesta alam”. (QS. Fushilat :9)

ر فيها أقـواتـها يف أربـعة أيام سواء للسائلني*وجعل فيها رواسي من فـوقها وبارك فيها وقد

Dan dia menciptakan di bumi itu gunung-gunung yang kokoh di atasnya. Dia

memberkahinya dan Dia menentukan padanya kadar makanan-makanan

penghuninya dalam empat hari. (Penjelasan itu sebagai jawaban) bagi orang-orang

yang bertanya. (QS. Fushilat :10)

6

نا مث استـوى إىل السماء وهي دخان فـقال هلا ولألرض ائتيا طوعا أو كرها قالتا أتـيـ

طائعني*

Kemudian Dia menuju kepada penciptaan langit dan langit itu masih merupakan

asap, lalu Dia berkata kepadanya dan kepada bumi: “Datanglah kamu keduanya

menurut perintah-Ku dengan suka hati atau terpaksa”. Keduanya menjawab:

“Kami datang dengan suka hati” (QS. Fushilat :11)

نـيا مبصابيح فـقضاهن سبع مساوات يف يـومني وأوحى يف كل مساء أمرها وزيـنا السماء الد

وحفظا ذلك تـقدير العزيز العليم

Maka Dia menjadikannya tujuh langit dalam dua hari. Dia mewahyukan pada

tiap-tiap langit urusannya. Dan Kami hiasi langit yang dekat dengan bintang-

bintang yang cemerlang dan Kami memeliharanya dengan sebaik-baiknya.

Demikianlah ketentuan Yang Maha Perkasa lagi Maha Mengetahui. (QS. Fushilat

:12).

B. Tipikal Ukuran Tanah

Tanah merupakan lapisan tipis bahan dari permukaan bumi yang

mendukung pertumbuhan tanaman, sebagai bagian dari tempat bidang tumbuh

tanaman. Didalam tanah terdapat campuran lapuk, batu debrus (geosfer) dan

bahan organic (biosfer). Kejadian membusuk dan hancurnya bebatuan

merupakan proses dari pelapukan yang memerlukan udara (atmosfer) dan air

(hidrosfer).

Tanah disusun dari butir-butir tanah dengan berbagai ukuran. Bagian butir

tanah yang berukuran lebih dari 2 mm disebut bahan kasar tanah seperti kerikil,

7

koral sampai batu. Bagian butir tanah yang berukuran kurang dari 2 mm

disebut bahan halus tanah. Bahan halus tanah dibedakan menjadi :

1. Pasir, yaitu butir tanah yang berukuran antara 0,050 mm sampai dengan 2

mm.

2. Debu, yaitu butir tanah yang berukuran antara 0,002 mm sampai dengan

0,050 mm.

3. Liat, yaitu butir tanah yang berukuran kurang dari 0,002 mm.

Tekstur tanah adalah kasar halusnya tanah. Tekstur tanah merupakan

perbandingan antara butir-butir pasir, debu dan liat. Tekstur tanah dikelompokkan

dalam 12 klas tekstur. Kedua belas klas tekstur dibedakan berdasarkan prosentase

kandungan pasir, debu dan liat.

Tekstur tanah di lapangan dapat dibedakan dengan cara manual yaitu

dengan memijit tanah basah di antara jari jempol dengan jari telunjuk, sambil

dirasakan halus kasarnya yang meliputi rasa keberadaan butir-butir pasir, debu

dan liat, dengan cara sebagai berikut:

1. Pasir : Terasa jelas kasar, tidak melekat, dan tidak dapat dibentuk bola

dan gulungan.

2. Pasir berlempung : Terasa jelas kasar, sedikit sekali melekat, dan dapat

dibentuk bola tetapi mudah sekali hancur.

3. Lempung berpasir : Terasa agak kasar, agak melekat, dan dapat dibuat

bola tetapi mudah hancur.

4. Lempung : Terasa tidak kasar dan tidak licin, agak melekat, dapat

dibentuk bola agak teguh, dan dapat sedikit dibuat gulungan dengan

permukaan mengkilat.

5. Lempung berdebu : Terasa licin, agak melekat, dapat dibentuk bola agak

teguh, dan gulungan dengan permukaan mengkilat.

6. Debu : Terasa licin sekali, agak melekat, dapat dibentuk bola teguh, dan

dapat digulung dengan permukaan mengkilat.

7. Lempung Berliat : Terasa agak licin, agak melekat, dapat dibentuk bola

agak teguh, dan dapat dibentuk gulungan yang agak mudah hancur.

8

8. Lempung Liat Berpasir : Terasa halus dengan sedikit bagian agak kasar,

agak melekat, dapat dibentuk bola agak teguh, dan dapat dibentuk

gulungan, mudah hancur.

9. Lempung Liat Berdebu : Terasa halus, terasa agak licin, melekat, dan

dapat dibentuk bola teguh, serta dapat dibentuk gulungan dengan

permukaan mengkilat.

10. Liat berpasir : Terasa halus, berat tetapi sedikit kasar, melekat, dapat

dibentuk bola teguh, dan mudah dibuat gulungan.

11. Liat Berdebu : Terasa halus, berat, agak licin, sangat lekat, dapat

dibentuk bola teguh, dan mudah dibuat gulungan.

12. Liat : Terasa berat dan halus, sangat lekat, dapat dibentuk bola dengan

baik, dan mudah dibuat gulungan.

Tekstur tanah berhubungan atau berkaitan erat dengan kemampuan tanah

menahan air (Daya tahan air) dan ketersediaan hara tanah. Tanah bertekstur

liat mempunyai luas permukaan yasng lebih besar sehingga kemampuan

menahan air dan menyediakan unsur hara tinggi. Tanah bertekstur halus

lebih aktif dalam reaksi kimia daripada tanah bertekstur kasar. Tanah

bertekstur pasir mempunyai luas permukaan yang lebih kecil sehingga sulit

menyerap (menahan) air dan unsur hara.

Integrasi keilmuan dengan Al. Quran:

1. Qs Al Araf:58

Dan tanah yang baik, tanaman-tanamannya tumbuh subur dengan seizin Allah;

dan tanah yang tidak subur, tanaman-tanamannya hanya tumbuh merana.

9

Demikianlah Kami mengulangi tanda-tanda kebesaran (Kami) bagi orang-orang

yang bersyukur.

2. Al Kahfi Ayat 8

ها صعيدا جرزا وإنا لجاعلون ما عليـDan sesungguhnya Kami benar-benar akan menjadikan (pula) apa yang di atasnya

menjadi tanah rata lagi tandus.

3. Nuh Ayat 17

بتكم من األرض نـباتا والله أنـDan Allah menumbuhkan kamu dari tanah dengan sebaik-baiknya,

C. Warna Tanah

Warna tanah merupakan gabungan berbagai warna komponen penyusun

tanah. Warna tanah berhubungan langsung secara proporsional dari total

campuran warna yang dipantulkan permukaan tanah. Warna tanah sangat

ditentukan oleh luas permukaan spesifik yang dikali dengan proporsi

volumetrik masing-masing terhadap tanah. Makin luas permukaan spesifik

menyebabkan makin dominan menentukan warna tanah, sehingga warna butir

koloid tanah (koloid anorganik dan koloid organik) yang memiliki luas

permukaan spesifik yang sangat luas, sehingga sangat mempengaruhi warna

tanah. Warna humus, besi oksida dan besi hidroksida menentukan warna tanah.

Besi oksida berwarna merah, agak kecoklatan atau kuning yang tergantung

derajat hidrasinya. Besi tereduksi berwarna biru hijau. Kuarsa umumnya

berwarna putih. Batu kapur berwarna putih, kelabu, dan ada kala berwarna

olive-hijau. Feldspar berwarna merah. Liat berwarna kelabu, putih, bahkan

merah, ini tergantung proporsi tipe mantel besinya. Selain warna tanah juga

ditemukan adanya warna karatan (mottling) dalam bentuk spot-spot. Karatan

merupakan warna hasil pelarutan dan pergerakan beberapa komponen tanah,

terutama besi dan mangan, yang terjadi selama musim hujan, yang kemudian

10

mengalami presipitasi (pengendapan) dan deposisi (perubahan posisi) ketika

tanah mengalami pengeringan. Hal ini terutama dipicu oleh terjadinya: (a)

reduksi besi dan mangan ke bentuk larutan, dan (b) oksidasi yang

menyebabkan terjadinya presipitasi. Karatan berwarna terang hanya sedikit

terjadi pada tanah yang rendah kadar besi dan mangannya, sedangkan karatan

berwarna gelap terbentuk apabila besi dan mangan tersebut mengalami

presipitasi. Karatan-karatan yang terbentuk ini tidak segera berubah meskipun

telah dilakukan perbaikan drainase.

Menurut Hardjowigeno (1992) bahwa warna tanah berfungsi sebagai

penunjuk dari sifat tanah, karena warna tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor

yang terdapat dalam tanah tersebut. Penyebab perbedaan warna permukaan

tanah umumnya dipengaruhi oleh perbedaan kandungan bahan organik. Makin

tinggi kandungan bahan organik, warna tanah makin gelap. Sedangkan

dilapisan bawah, dimana kandungan bahan organik umumnya rendah, warna

tanah banyak dipengaruhi oleh bentuk dan banyaknya senyawa Fe dalam tanah.

Di daerah berdrainase buruk, yaitu di daerah yang selalu tergenang air, seluruh

tanah berwarna abu-abu karena senyawa Fe terdapat dalam kondisi reduksi

(Fe2+). Pada tanah yang berdrainase baik, yaitu tanah yang tidak pernah

terendam air, Fe terdapat dalam keadaan oksidasi (Fe3+) misalnya dalam

senyawa Fe2O3 (hematit) yang berwarna merah, atau Fe2O3. 3H2O (limonit)

yang berwarna kuning cokelat. Sedangkan pada tanah yang kadang-kadang

basah dan kadang-kadang kering, maka selain berwarna abu-abu (daerah yang

tereduksi) didapat pula becak-becak karatan merah atau kuning, yaitu di

tempat-tempat dimana udara dapat masuk, sehingga terjadi oksidasi besi

ditempat tersebut. Keberadaan jenis mineral kwarsa dapat menyebabkan warna

tanah menjadi lebih terang.

Menurut Wirjodihardjo dalam Sutedjo dan Kartasapoetra (2002) bahwa

intensitas warna tanah dipengaruhi tiga faktor berikut: (1) jenis mineral dan

jumlahnya, (2) kandungan bahan organik tanah, dan (3) kadar air tanah dan

tingkat hidratasi. Tanah yang mengandung mineral feldspar, kaolin, kapur,

kuarsa dapat menyebabkan warna putih pada tanah. Jenis mineral feldspar

11

menyebabkan beragam warna dari putih sampai merah. Hematit dapat

menyebabkan warna tanah menjadi merah sampai merah tua. Makin tinggi

kandungan bahan organik maka warna tanah makin gelap (kelam) dan

sebaliknya makin sedikit kandungan bahan organik tanah maka warna tanah

akan tampak lebih terang. Tanah dengan kadar air yang lebih tinggi atau lebih

lembab hingga basah menyebabkan warna tanah menjadi lebih gelap (kelam).

Sedangkan tingkat hidratasi berkaitan dengan kedudukan terhadap permukaan

air tanah, yang ternyata mengarah ke warna reduksi (gleisasi) yaitu warna

kelabu biru hingga kelabu hijau.

Selain itu, Hanafiah (2005) mengungkapkan bahwa warna tanah

merupakan: (1) sebagai indikator dari bahan induk untuk tanah yang baru

berkembang, (2) indikator kondisi iklim untuk tanah yang sudah berkembang

lanjut, dan (3) indikator kesuburan tanah atau kapasitas produktivitas lahan.

Secara umum dikatakan bahwa: makin gelap tanah berarti makin tinggi

produktivitasnya, selain ada berbagai pengecualian, namun secara berurutan

sebagai berikut: putih, kuning, kelabu, merah, coklat-kekelabuan, coklat-

kemerahan, coklat, dan hitam. Kondisi ini merupakan integrasi dari pengaruh:

(1) kandungan bahan organik yang berwarna gelap, makin tinggi kandungan

bahan organik suatu tanah maka tanah tersebut akan berwarna makin gelap, (2)

intensitas pelindihan (pencucian dari horison bagian atas ke horison bagian

bawah dalam tanah) dari ion-ion hara pada tanah tersebut, makin intensif

proses pelindihan menyebabkan warna tanah menjadi lebih terang, seperti pada

horison eluviasi, dan (3) kandungan kuarsa yang tinggi menyebabkan tanah

berwarna lebih terang.

Warna tanah ditentukan dengan membandingkan warna tanah tersebut

dengan warna standar pada buku Munsell Soil Color Chart. Diagram warna

baku ini disusun tiga variabel, yaitu: (1) hue, (2) value, dan (3) chroma. Hue

adalah warna spektrum yang dominan sesuai dengan panjang gelombangnya.

Value menunjukkan gelap terangnya warna, sesuai dengan banyaknya sinar

yang dipantulkan. Chroma menunjukkan kemurnian atau kekuatan dari warna

spektrum. Chroma didefiniskan juga sebagai gradasi kemurnian dari warna

12

atau derajat pembeda adanya perubahan warna dari kelabu atau putih netral (0)

ke warna lainnya (19).

Hue dibedakan menjadi 10 warna, yaitu: (1) Y (yellow = kuning), (2) YR

(yellow-red), (3) R (red = merah), (4) RP (red-purple), (5) P (purple = ungu),

(6) PB (purple-brown), (7) B (brown = coklat), (8) BG (grown-gray), (9) G

(gray = kelabu), dan (10) GY (gray-yellow). Selanjutnya setiap warna ini

dibagi menjadi kisaran hue sebagai berikut: (1) hue = 0 – 2,5; (2) hue = 2,5 –

5,0; (3) hue = 5,0 – 7,5; (4) hue = 7,5 – 10. Nilai hue ini dalam buku hanya

ditulis: 2,5 ; 5,0 ; 7,5 ; dan10.

Berdasarkan buku Munsell Saoil Color Chart nilai Hue dibedakan

menjadi: (1) 5 R; (2) 7,5 R; (3) 10 R; (4) 2,5 YR; (5) 5 YR; (6) 7,5 YR; (7) 10

YR; (8) 2,5 Y; dan (9) 5 Y, yaitu mulai dari spektrum dominan paling merah (5

R) sampai spektrum dominan paling kuning (5 Y), selain itu juga sering

ditambah untuk warna-warna tanah tereduksi (gley) yaitu: (10) 5 G; (11) 5 GY;

(12) 5 BG; dan (13) N (netral).

Value dibedakan dari 0 sampai 8, yaitu makin tinggi value menunjukkan

warna makin terang (makin banyak sinar yang dipantulkan). Nilai Value pada

lembar buku Munsell Soil Color Chart terbentang secara vertikal dari bawah ke

atas dengan urutan nilai 2; 3; 4; 5; 6; 7; dan 8. Angka 2 paling gelap dan angka

8 paling terang.

Chroma juga dibagi dari 0 sampai 8, dimana makin tinggi chroma

menunjukkan kemurnian spektrum atau kekuatan warna spektrum makin

meningkat. Nilai chroma pada lembar buku Munsell Soil Color Chart dengan

rentang horisontal dari kiri ke kanan dengan urutan nilai chroma: 1; 2; 3; 4; 6;

8. Angka 1 warna tidak murni dan angka 8 warna spektrum paling murni.

Pencatatan warna tanah dapat menggunakan buku Munsell Soil Color

Chart, sebagai contoh: (1) Tanah berwarna 7,5 YR 5/4 (coklat), yang berarti

bahwa warna tanah mempunyai nilai hue = 7,5 YR, value = 5, chroma = 4,

yang secara keseluruhan disebut berwarna coklat.

(2) Tanah berwarna 10 R 4/6 (merah), yang berarti bahwa warna tanah tersebut

13

mempunyai nilai hue =10 R, value =4 dan chroma = 6, yang secara

keseluruhan disebut berwarna merah.

Selanjutnya, jika ditemukan tanah dengan beberapa warna, maka semua

warna harus disebutkan dengan menyebutkan juga warna tanah yang

dominannya. Warna tanah akan berbeda bila tanah basah, lembab, atau kering,

sehingga dalam menentukan warna tanah perlu dicatat apakah tanah tersebut

dalam keadaan basah, lembab, atau kering.

Integrasi keilmuan dengan Al. Quran:

1. Ar Rahmaan Ayat 14

نسان من صلصال كالفخار خلق اإلDia menciptakan manusia dari tanah kering seperti tembikar,

2. Al Hijr Ayat 28

وإذ قال ربك للمالئكة إين خالق بشرا من صلصال من محإ مسنون Dan (ingatlah), ketika Tuhanmu berfirman kepada para malaikat: “Sesungguhnya

Aku akan menciptakan seorang manusia dari tanah liat kering (yang berasal) dari

lumpur hitam yang diberi bentuk,

D. Tegangan Permukaan Tanah

Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang

menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan

tegang. Hal ini disebabkan oleh gaya-gaya tarik yang tidak seimbang antar

muka cairan. Gaya ini bisa diketahui pada kenaikan cairan biasa dalam pipa

kapiler dan bentuk suatu tetesan kecil cairan. Tegangan permukaan merupakan

fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam

keadaan diam (statis).

Menurut Dzelalija (2004) tegangan permukaan adalah gaya yang bekerja

di seluruh permukaan yang menarik molekul ke dalam cairan. Hal yang sama

berlaku untuk antarmuka antara cairan dengan zat padat (dan cairan dengan

14

cairan lainnya) karena perbedaan bahan molekul mempengaruhi gaya antar

molekul. Jika daya tarik antara molekul-molekul cairan kurang dari daya tarik-

menarik antara molekul-molekul cairan dan zat padat, cairan akan basahi yang

padat.

Adanya tegangan permukaan menyebabkan air tertahan di dalam tanah.

Sebuah molekul di permukaan hanya mengalami gaya ke bawah, karena di atas

molekul adalah udara atau vakum (dan efek udara molekul dapat diabaikan).

Oleh karena itu energi permukaan biasanya dinyatakan sebagai energi per

satuan luas.

Ketika kita mencoba mendorong air ke dalam pori (katakan dengan

memaksa udara ke dalamnya) dengan tekanan p. Maka gaya adalah tekanan

yang dikalikan dengan area tabung(volum tabung); yaitu πr2p. γ sebagai

tegangan permukaan, sudut kontak antara cairan dan dinding θ, maka total gaya

adalah 2πrγ cos θ. Jika sistem berada dalam kesetimbangan, maka p = π cos θ /

r.

Dengan tidak adanya tekanan eksternal, p mewakili kecenderungan air

untuk mengalir sepanjang pori dari basah ke ujung kering, dan sering disebut

hisap. Sebuah kasus adalah ketika kolom air didukung melawan gravitasi oleh

tegangan permukaan. Dalam hal ini tinggi kolom adalah :

h = 2γ / rρg, di mana

ρ adalah densitas cairan.

Adapun beberapa faktor yang menyebabkan tegangan permukaan tanah

dalam dunia pembangkit listrik adalah sebagai berikit:

1. Pengaruh uap lembab dalam tanah

Merupakan faktor penentu nilai tegangan tanah. Variasi dari

perubahan uap lembab akan membuat perbedaan yang menonjol

dalam efektifitas hubungan elektroda pentanahan dengan tanah. Hal

ini jelas telihat pada kandungan uap lembab di bawah 20%. Nilai

di atas 20% resistivitas tanah tidak banyak terpengaruh, tetapi di

15

bawah 20% resistivitas tanah meningkat drastis dengan penurunan

kandungan uap lembab.

Berkaitan dengan kandungan uap lembab, tes bidang

menunjukkan bahwa dengan lapisan permukaan tanah 10 kali akan

lebih baik ditahan oleh batas dasar. Elektroda yang dipasang

dengan dasar batu biasanya memberikan kualitas pentanahan yang

baik, hal ini disebabkan dasar-dasar batu sering tidak dapat tembus

air dan menyimpan uap lembab sehingga memberikan kandungan

uap lembab yang tinggi.

2. Pengaruh tahanan jenis tanah

Merupakan kunci utama yang menentukan tahanan elektroda

dan pada kedalaman berapa elektroda harus ditanam agar diperoleh

tahanan yang rendah. Tahanan tanah bervariasi di berbagai tempat

dan cenderung berubah menurut cuaca. Tahanan tanah ditentukan

juga oleh kandungan elektrolit di dalamnya, kandungan air,

mineral-mineral dan garam-garam.

Tanah yang kering biasanya mempunyai tahanan yang tinggi,

namun demikian tanah yang basah juga dapat mempunyai tahanan

yang tinggi apabila tidak mengandung garam-garam yang dapat

larut. Tahanan tanah berkaitan langsung dengan kandungan air dan

suhu, dengan demikian dapat diasumsikan bahwa tahanan suatu

sistem pentanahan akan berubah sesuai dengan perubahan iklim

setiap tahunnya. Untuk memperoleh kestabilan resistansi

pentanahan, elektroda pentanahan dipasang pada kedalaman

optimal mencapai tingkat kandungan air yang tetap.

3. Pengarub temperatur

Temperatur akan berpengaruh langsung terhadap resistivitas

tanah dengan demikian akan berpengaruh juga terhadap performa

tegangan permukaan tanah. Pada musim dingin struktur fisik tanah

menjadi sangat keras, dan tanah membeku pada kedalaman

tertentu.

16

Air di dalam tanah membeku pada suhu di bawah 0 derajad

Celcius dan hal ini menyebabkan peningkatan yang besar dalam

koefisien temperatur resistivitas tanah. Koefisien ini negatif, dan

pada saat temperature menurun, resistivitas naik dan resistansi

hubung tanah tinggi. Pengaruh temperatur terhadap resistivitas

tanah dijelaskan dalam tabel berikut:

Tabel Resistivitas Berbagai Jenis Tanah

4. Perubahan resistivitas tanah

Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa resistivitas

tanah sangat tergantung dengan material pendukung tanah,

temperatur dan kelembaban. Daerah dengan struktur tanah

berpasir, berbatu dan cenderung berstruktur tanah padas

17

mempunyai resistivitas yang tinggi. Disinyalir kondisi tanah yang

demikian diakibatkan kerusakan yang terjadi di permukaan tanah,

berkurangnya tumbuh-tumbuhan yang dapat mengikat air

mengakibatkan kondisi tanah tandus dan berkurang

kelembabannya.

5. Korosi

Komponen sistem pentanahan dipasang di atas dan di

bawah permukaan tanah, keduanya menghadapi karakteristik

lingkungan yang berlainan. Bagian yang berada di atas permukaan

tanah, asap dan partikel debu dari proses industri serta partikel

terlarut yang terkadung dalam air hujan akan mengakibatkan korosi

pada konduktor. Bagian di bawah tanah, kondisi tanah basah yang

mengandung materi alamiah, bahan-bahan kimia yang

terkontaminasi didalamnya juga dapat mengakibatkan korosi.

Secara umum terdapat dua penyebab terjadinya korosi yaitu:

a. Korosi bimetal (bimetallic corrosion)

Penyambungan logam yang tidak sejenis dan terdapat

cairan konduktif listrik ringan adalah situasi yang

sangat banyak terjadi di bawah tanah. Logam yang

mempunyai sifat lebih rentan akan lebih cepat

mengalami korosi. memperlihatkan klasifikasi logam

berdasarkan daya tahan terhadap korosi. Jika logam

terletak pada tanah dengan kandungan elektrolit tinggi,

logam dengan daya tahan lebih tinggi bersifat katodik

sedangkan logam yang lebih rentan bersifat anodik.

Logam yang bersifat anodik akan terkorosi. Metode

untuk mencegah terjadinya korosi galvanis dengan

menerapkan aturan daerah (areas rule). Area logam

anodik (khususnya untuk baja) dibagi dengan area

logam katodik (khusus untuk tembaga). Perbandingan

18

antara anodik dan katodik menurun, resiko kecepatan

korosi naik dengan tajam.

b. Korosi kimia (chemical corrosion)

Berdasarkan skala pH, kondisi tanah dapat dibedakan

menjadi kondisi asam, basa dan netral. Korosi kimia

akan terjadi pada tanah asam ataupun basa. Kecepatan

korosi akan dipengaruhi oleh daya tahan logam, jika

logam bersifat rentan maka akan lebih cepat terkorosi.

Sebagai pedoman, material yang berada di sekeliling

elektroda sebaiknya relatif netral.

Integrasi keilmuan dengan Al. Quran:

Surat ar-Rahman ayat 19-20

“Dia membiarkan dua lautan mengalir yang keduanya kemudian bertemu (19)

antara keduanya ada batas yang tidak dilampaui masing-masing (20)”.

E. Temperatur Tanah

Temperatur tanah merupakan salah satu sifat fisik tanah yang terutama

sangat berpengaruh kepada proses-proses yang terjadi di dalam tanah seperti

pelapukan dan penguraian bahan induk, reaksi-reaksi kimia dan lain-lain dan

dapat mempemngaruhi langsung pada pertumbuhan tanaman melalui

perubahan kelembaban tanah, aerasi (penambahan oksigen kedalam air) ,

aktivitas mikrobia, ketersediaan unsur hara tanaman, dan lain-lain. Pertunasan

atau perkecambahan biji dapat dirangsang oleh temperatur yang cukup, begitu

pula untuk pertumbuhan yang baik tiap jenis tanaman menghendaki keadaan

temperatur tertentu yang cocok.

Umumnya fluktuasi atau naik-turunnya temperatur dalam tanah lebih

kecil daripada fluktuasi temperatur udara. Hal ini akan menyebabkan

19

temperatur udara menjadi faktor pembatas yang lebih utama daripada

temperatur tanah.

Temperatur tanah mempengaruhi aktivitas jasad renik dalam tanah. Hal

ini terbatas pada temperatur dibawah 10 oC. Tingkat aktivitas optimum bagi

jasad hidup tanah terjadi pada temperatur antara 18 oC-30 oC. Bakteri dapat

memfiksasi nitrogen dari udara dengan baik yaitu pada keadaan panas atau

agak tanah kering. Pada temperatur diatas 40 oC jasad hidup tanah tidak dapat

aktif. Begitu pula nitrifikasi tergantung kepada temperatur, dengan temperatur

sekitar 30 oC sebagai temperatur yang optimum. Temperatur rendah

memperlambat pengambilan kalium oleh akar tanaman.

Temperatur lapisan tanah mengalami perubahan selama 24 jam dalam

satu hari, dan perubahan ini tergantung pada musim. Sedangkan lapisan tanah

bawah sampai kedalaman satu meter tidak banyak mengalami perubahan

temperatur. Perubahan temperatur ini tergantung pada banyaknya panas yang

diterima dari matahari. Hal ini banyak dipengaruhi oleh keadaan cuaca, bentuk

daerah, dan keadaan tanah.

20

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Fisika tanah adalah cabang dari ilmu tanah yang membahas sifat-

sifat fisik tanah, pengukuran dan prediksi serta kontrol (pengaturan)

proses fisik yang terjadi dalam tanah. Fisika tanah dapat dikatakan

sebagai ilmu murni sekaligus terapan, karena fisika tanah berkaitan

dengan berbagai cabang disiplin ilmu antara lain ilmu tanah, geologi,

kimia, hidrologi, klimatologi, ekologi, geologi, sedimentologi, botani,

dan agronomi.

Dari bahasan dalam makalah ini, maka penulis dapat menarik

kesimpulan sebagai berikut :

1. Lapisan tanah berada pada lapisan litosfer bumi, dari situ tanah

dapat dibedakan berdasarkan ukuran partikelnya yaitu : Pasir,

butir tanahnya berukuran antara 0,050 mm-2 mm; debu, butir

tanahnya berukuran antara 0,002 mm-0,050 mm; liat, butir

tanahnya berukuran kurang dari 0,002 mm.

Tekstur tanah ini berkaitan erat dengan kemampuan tanah

menyimpan air yang mempengaruhi juga akan tingkat

kesuburan tanah.

2. Warna tanah merupakan gabungan berbagai warna komponen

penyusun tanah. Warna tanah berhubungan langsung secara

proporsional dari total campuran warna yang dipantulkan

permukaan tanah. Warna tanah juga menjadi salah satu

indicator tingkat kesuburan suatu tanah.

3. Warna tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor : Pertama,

ditentukan oleh luas permukaan spesifik yang dikali dengan

proporsi volumetrik masing-masing terhadap tanah. Makin luas

permukaan spesifik menyebabkan makin dominan menentukan

warna tanah; kedua, perbedaan kandungan bahan organik;

21

ketiga, jenis dan jumlah mineral yang terkandung di dalam

tanah; keempat, kadar air dan tingkat hidratasi tanah.

4. Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang

menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam

keadaan tegang. Tegangan permukaan menyebabkan air dapat

tertahan di dalam tanah. Gaya tegangan tanah juga

dimanfaatkan manusia dalam bidang pembangkit listrik.

5. Temperatur tanah sangat berpengaruh pada proses-proses yang

terjadi di dalam tanah seperti pelapukan dan penguraian bahan

induk, reaksi-reaksi kimia dan dapat mempengaruhi langsung

pada pertumbuhan tanaman melalui perubahan kelembaban

tanah, aerasi (penambahan oksigen kedalam air) , aktivitas

mikrobia, ketersediaan unsur hara tanaman, dan lain-lain.

B. Saran

Dalam pembuatan makalah ini, penulis sangatlah keterbatasan

dalam mencari sumber rujukan. Tidak tersedianya buku di

perpustakaan menjadi faktor utama, sehingga penulis mengambil

sumber rujukan dari website. Untuk itu apabila ada banyak kekurangan

dalam menulis materi ini penulis mohon maaf. Saran, masukan dan

pembenaran sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga makalah ini

bermanfaat kepada seluruh pembaca.

22

DAFTAR PUSTAKA

Departemen Agama RI. 2005. Al-Quran dan terjemahnya Juz 1-juz 30.

Jakarta : Pustaka Amani Jakarta

Dzelalija.2004.Environmental Physics.University of Molise, University of

Split, Valahia University of Targoviste

Suseno Nyoto, Riswanto.2015.Dasa-Dasar Astronomi dan Fisika

Kebumian. Lembaga Penelitian UM Metro Press

https://enjiner.com/struktur-lapisan-bumi/ (diakses pada 25 Maret 2018)

https://id.wikipedia.org/wiki/Fisika_tanah/ (diakses pada 25 Maret 2018)

https://pertanianunpad.wordpress.com/2012/11/22/aspek-fisika-tanah/

(diakses pada 1 April 2018)

https://elektro-unimal.blogspot.co.id/2013/06/faktor-penyebab-tegangan-

permukaan-tanah.html(diakses pada1 April 2018)

https://konsultasisyariah.com/23801-asal-penciptaan-langit-dan-bumi-

menurut-al-quran.html (diakses pada16 April 2018)