- Pasang tinggi di Bumi umumnya dijelaskan sebagai adanya dua tonjolan (bulges) di arah yang saling berlawanan di Bumi
- Fenomena ini dijelaskan oleh gaya gravitasi Bulan dan gaya sentrifugal
- Satu tonjolan terjadi karena gaya tarik Bulan, dan tonjolan di sisi berlawanan terjadi karena gaya sentrifugal
- Kedua tonjolan ini merupakan penyebab utama fenomena pasang surut di laut
- Dalam kenyataannya, pola pasang dan surut juga dipengaruhi oleh faktor kompleks seperti topografi, kedalaman laut, dan lainnya
Does Earth have two high-tide bulges on opposite sides?
Ringkasan pertanyaan
- Ini adalah pertanyaan tentang apakah di Bumi terbentuk dua tonjolan pasang tinggi (high-tide bulges) di atas permukaan laut
- Satu tonjolan muncul pada arah Bulan menarik Bumi, dan satu lagi di sisi yang berlawanan
- Diminta penjelasan fisika untuk fenomena ini
Prinsip dasar pasang surut
- Gaya gravitasi Bulan menarik sebagian air laut di Bumi ke arahnya, sambil pada saat yang sama menyebabkan pasang tinggi juga terjadi di lautan pada sisi berlawanan
- Pada sisi yang lebih dekat ke Bulan, air laut tertarik membentuk tonjolan (pasang tinggi) oleh gravitasi Bulan
- Pada sisi berlawanan, gaya sentrifugal di sekitar pusat massa bersama yang dibentuk Bumi dan Bulan bekerja sehingga membentuk tonjolan pasang tinggi lainnya
Penjelasan matematis dan fisika
- Fenomena ini dijelaskan dengan mempertimbangkan gravitasi, gaya sentrifugal, dan gerak sistem Bumi-Bulan
- Dalam kenyataannya, hasilnya berbeda dari model teoritis dua tonjolan yang sempurna karena faktor gabungan seperti kedalaman laut, topografi dasar laut, dan rotasi Bumi
Penerapan di dunia nyata
- Penjelasan di atas adalah model yang disederhanakan secara teoretis
- Pola pasang surut yang sebenarnya di Bumi menunjukkan berbagai bentuk karena dipengaruhi elemen oseanografi dan faktor lingkungan yang kompleks
- Namun secara dasar, fenomena dua tonjolan pasang tinggi memang ada
Kesimpulan
- Pada permukaan laut Bumi, dua tonjolan pasang tinggi utama terbentuk hampir bersamaan pada arah yang berlawanan karena gaya gravitasi Bulan dan gaya sentrifugal
- Fenomena sebenarnya dipengaruhi oleh topografi laut, angin, dan faktor lain, tetapi dua tonjolan pasang tinggi ini adalah struktur dasar yang dapat dijelaskan secara fisika
1 komentar
Opini Hacker News
Ditekankan bahwa masalah prediksi pasang surut adalah topik yang sangat penting, sampai-sampai para raksasa fisika dan matematika di masa lalu pernah memusatkan perhatian padanya. Mudah dibayangkan betapa pentingnya prediksi pasang surut dalam pendaratan D-day. Pada 1860-an, Lord Kelvin merancang komputer analog tujuan khusus berdasarkan deret Fourier dan analisis harmonik, sebuah mesin yang bekerja dengan roda gigi dan cam, dan ini merupakan artefak sejarah yang sangat menarik. Lihat Wikipedia Tide-predicting machine. Ini juga merupakan salah satu contoh awal penulisan kata 'Machine' dengan huruf kapital dalam istilah Machine Learning. Mesin itu mengadopsi cara menerima data pengamatan pasang surut terbaru dan memasukkannya ke dalam prediksi. Gelombang sinus berperan sebagai pendekatan umum untuk berbagai fungsi, bukan hak istimewa jaringan saraf dalam yang baru muncul belakangan. Juga diperkenalkan bahwa George Darwin, putra Charles Darwin, adalah tokoh yang sangat berkontribusi pada desain dan penyempurnaan mesin ini. Lihat Wikipedia George Darwin. Disebutkan juga bahwa tokoh terkenal lain seperti Thomas Young dan Sir George Airy ikut terlibat dalam prediksi pasang surut
Disebutkan contoh Pertempuran Clontarf (Irlandia) pada 23 April 1014. Saat itu, pukul 5:30 pagi terjadi pasang tinggi yang menguntungkan pihak Viking, tetapi karena pertempuran berlangsung sepanjang hari, pada pukul 5:55 sore pasang tinggi kembali terjadi, memutus jalur pelarian Viking dan banyak dari mereka tersapu arus. Waktu pasang saat itu dibagikan sebagai hasil perhitungan Samuel Haughton pada tahun 1860. Juga diinformasikan episode BBC In Our Time terkait kisah ini: tautan
Ditanya apakah pernah melihat model fisik Teluk San Francisco (SF bay). Direkomendasikan video YouTube
Direkomendasikan video Veritasium tentang topik ini yang dibuat 2 tahun lalu: video YouTube
Terkait D-day, ditanyakan apakah ungkapan "mudah dibayangkan betapa pentingnya prediksi pasang surut" bernada positif atau negatif. Disebutkan bahwa orang-orang kuno pun sudah memprediksi pasang surut, lalu diajukan pandangan provokatif bahwa narasi modern mungkin merupakan bentuk 'hubris'. Setelah lama memakai Hacker News, seseorang jadi tahu bahwa "downvote = membuat suasana hati buruk dan malas menjawab pertanyaan". Konsep agregasi berita yang demokratis pun dikritik sebagai sesuatu yang palsu
Secara fisik, pasang surut diringkas sebagai gerakan air yang kompleks yang <i>dieksitasi</i> oleh lintasan bulan. Ini bukan gelombang sederhana. Bumi sendiri memang memiliki dua tonjolan, tetapi air di permukaannya menunjukkan gerakan yang jauh lebih kompleks
Diperkenalkan anekdot dari seorang profesor astronomi di masa sekolah pascasarjana: "Banyak peneliti muda berbakat kandas kariernya karena pasang surut." Ditekankan bahwa matematika pasang surut sangat sulit. Bahkan dalam sistem homogen dan terkunci pasang surut (selalu menghadap dengan sisi yang sama), kompleksitasnya meningkat sangat cepat. Ditambahkan pula bahwa pasang surut sangat penting. Saat dua benda langit melintas dekat satu sama lain, efek pasang surut bisa sangat besar hingga dapat menghancurkan salah satunya. Dibagikan tautan Wikipedia Tidal disruption event
Belakangan ini di bidang astrofisika sedang dibahas ulang apakah planet yang terkunci pasang surut masih bisa mempertahankan atmosfer dan layak dihuni makhluk hidup. Tren riset pemodelan atmosfer sedang bergeser dari 'mustahil' menjadi 'mungkin saja bisa'
Diperkenalkan tautan konsep terkait: Wikipedia Roche limit, Wikipedia Roche lobe. Karena kini diyakini bahwa sebagian besar unsur berat terbentuk di dalam supernova transfer massa tipe 1a, muncul pemikiran bahwa keberadaan planet berbatu maupun manusia sendiri pada akhirnya juga berutang pada fenomena pasang surut
Disebutkan bahwa dalam beberapa cerpen fiksi ilmiah Larry Niven juga muncul tema penghancuran benda langit oleh mekanisme pasang surut, atau hampir hancur karenanya
Ada cerita dari seseorang yang pernah mengambil kuliah oseanografi fisik tingkat pascasarjana, tetapi tidak pernah mempelajari kisah tonjolan pasang surut dan sampai sekarang masih mempercayai model itu. Ia mengenang bahwa kuliah tersebut lebih berfokus pada arus laut daripada pasang surut sehingga tidak membahas pasang surut secara mendalam. Menurutnya, penjelasan yang didapat dari tulisan ini sangat berguna
Ada kesan bahwa penjelasan ini luar biasa bagus, dan khususnya heatmap elevasi membantu memahami secara intuitif apa yang sedang terjadi. Lalu diajukan pertanyaan tambahan: mengapa dalam pendidikan selalu ditunjukkan grafik tonjolan pasang surut, terutama tonjolan di sisi berlawanan? 'Tonjolan sisi jauh' adalah hal yang paling sulit dipahami secara intuitif, dan jika mengingat kompleksitas sistem ini, tampaknya hampir tidak bermakna. Saat pertama belajar, model yang hanya menampilkan 'tonjolan di sisi bulan' terasa lebih akurat. Tentu ini pun masih berbeda dari kenyataan, tetapi setidaknya mungkin merupakan model awal yang lebih berguna dan lebih sesuai dengan realitas
Ada pendapat bahwa tanpa tonjolan di sisi berlawanan, pasang 12 jam tidak bisa dijelaskan. Jika hanya ada satu tonjolan, yang bisa dijelaskan hanya pasang 24 jam. Karena model dua tonjolan memang sesuai dengan periodisitas yang diamati, bagi kebanyakan orang mungkin itu sudah cukup. Penulis komentar juga mengaku tidak memahami mengapa hal ini diajarkan dalam kuliah oseanografi tingkat pascasarjana
Dijelaskan bahwa ini adalah model ideal. Model itu hanya akurat jika seluruh Bumi tertutup oleh satu samudra besar yang dalam. Secara pedagogis, model sederhana seperti ini adalah 'alat pengajaran' yang membantu membangun kerangka sebelum mempelajari koreksi terhadap realitas. Ini mirip dengan menggambarkan lintasan peluru meriam sebagai parabola
Setelah memuji animasi tersebut sebagai sesuatu yang benar-benar hebat, seseorang bahkan menemukan pembuatnya langsung: halaman profil lab Svetlana Erofeeva, lalu membagikan juga situs resmi TPXO yang menyediakan animasi serupa
Dianalisis bahwa tonjolan pasang surut bukanlah displacement, melainkan berperan sebagai forcing function. Muncul keraguan apakah Newton benar-benar mencampuradukkan force dan displacement. Penulis bertanya-tanya apa yang mungkin terlewat olehnya
Diceritakan pengalaman menghabiskan seminggu di pantai saat bulan purnama sekitar 6 bulan lalu, dengan air setinggi pergelangan kaki datang kira-kira setiap 12 jam. Ia juga membaca tulisan di StackExchange, tetapi merasa tulisan itu terlalu terobsesi pada analisis. Seperti bidang tanpa gesekan, massa titik, atau model idealisasi di fisika SMA, jika semuanya dipikirkan terlalu rumit rasanya roket pun tak akan pernah bisa dibuat. Lalu ditanyakan: dengan asumsi penyederhanaan seperti apa fenomena ini bisa dianalisis? Jika Bumi dianggap bola kaku halus dengan lapisan air tipis, apa yang akan terjadi? Pusat massa sistem Bumi-Bulan berada kira-kira di 3/4 jari-jari Bumi dari pusat Bumi, dan keduanya beredar mengelilingi titik itu. Ditanyakan apakah munculnya periode pasang lebih dari 12 jam di banyak tempat bisa dijelaskan dengan model seperti ini
Ternyata durasinya memang tidak persis 12 jam sehari. Waktu pasang mundur sekitar 30 menit setiap hari, meskipun sering tidak tepat 30 menit, dan ada juga wilayah yang periodenya bukan semi-diurnal. Fakta bahwa air tidak bisa melewati benua juga memberi pengaruh besar. Dalam model ideal, yakni jika Bumi tidak memiliki satu pun benua, hasilnya memang sesuai dugaan, tetapi dalam kenyataan, bahkan daratan kecil seperti Selandia Baru dapat membuat pola pasang di tempat-tempat yang hanya terpisah beberapa kilometer menjadi benar-benar berbeda. Contoh nyata lain adalah perbedaan besar antara Samudra Pasifik dan Laut Karibia di Panama. Gaya gravitasi matahari juga ikut bekerja. Di wilayah di atas 50 derajat lintang, pada musim dingin tidak terjadi pasang sangat rendah di siang hari, dan pada musim panas justru kebalikannya. Siklus aliran pasang di titik tertentu bisa diprediksi, tetapi tinggi muka airnya sangat bervariasi
Dengan mengambil peta yang diberikan dalam jawaban StackExchange sebagai contoh, tempat-tempat tempat garis putih berkumpul adalah titik tanpa perubahan tinggi pasang, warna biru menunjukkan amplitudo pasang rendah, warna merah amplitudo tinggi, dan garis putih adalah garis kotidal yang menandai wilayah yang mencapai pasang tinggi pada waktu yang sama. Secara keseluruhan, perubahan pasang sangat dipengaruhi benua dan struktur dasar laut, sehingga bentuknya sangat kompleks. Meski begitu, jika dibandingkan dengan model sederhana, realitas ternyata jauh lebih rumit
Jika melihat jawaban terpilih di StackExchange, tersirat bahwa model sederhana pun mungkin masih belum cukup. Bumi memang dianggap sebagai bola ideal, tetapi secara realistis laut harus cukup dalam agar air bisa bergerak mengikuti kecepatan rotasi Bumi, sekitar 22 km/h
Ada pengamatan bahwa fenomena pasang di sekitar Selandia Baru dalam animasi terlihat unik, seolah kenaikan dan penurunan muka air mengejar pulau itu berlawanan arah jarum jam
Ada pujian karena berhasil memperhatikan detail seperti itu
Disebutkan bahwa Bumi dan tonjolan pasang surut adalah fenomena 3D, bukan 2D. Dari sinilah kebingungan konsep muncul. Dan ada pendapat bahwa tesseract (kubus 4 dimensi) tidak ada maknanya
Singkatnya, Newton memahami arah gaya dengan benar, tetapi fenomena pasang surut nyata tidak bisa dijelaskan sepenuhnya hanya dengan gaya. Alasannya: 1) laut tidak cukup dalam sehingga gelombang pasang merambat lambat 2) solusi berbasis persamaan diferensial, yaitu kondisi batas Bumi nyata termasuk benua dan batas lainnya, membuat realitas jauh lebih kompleks daripada F=ma. Sangat direkomendasikan untuk membaca sampai jawaban kedua di StackExchange