NAMA : IRHAM HILYANI
NIM : 1610716210007
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
SEJARAH
AKUSTIK KELAUTAN DAN PERKEMBANGANNYA SECARA GLOBAL DI INDONESIA
A.
Pengertian Akustik
Akustik merupakan ilmu yang membahas tentang gelombang suara
dan perambatannya dalam suatu medium. Akustik
kelautan adalah ilmu yang mempelajari tentang gelombang suara dan penjalarannya
(perambatannya) dalam medium air laut (terjadi di kolom air). Akustik kelautan
juga merupakan suatu bidang kelautan untuk mendeteksi target di kolom perairan
dan dasar peairan menggunakan gelombang suara. Metode
akustik ini merupakan proses-proses pendeteksian target di laut dengan
mempertimbangkan proses-proses perambatan suara, karakter suara (frekuensi,
intensitas, pulsa), faktor lingkungan atau medium, kondisi target, dan
lain-lain.
B.
Sejarah Penemuan hingga Perkembangan Teknologi Akustik Secara
Global
Dilatarbelakangi oleh pernyataan
Leonardo da Vinci, pada tahun 1490 bahwa “ If You cause your ship to stop and place the
head of a long tube in the water and place the outer extremity to your ear, you
will hear ships at a great distance from you “ mulai bermuculan
percobaan-percobaan tentang suara di air. Namun jauh sebelum masa itu,
Aristoteles (384-322 SM) adalah orang pertama yang tercatat menyatakan bahwa
suara bisa terdengar dalam air seperti udara. Setelah 2000 tahun kemudian,
Leonardo da Vinci (1452-1519) membuat observasi “pernyataan Leonardo da Vinci”
bahwa kapal-kapal di laut dapat didengar pada jarak yang jauh di bawah air. 200
tahun setelah pengamatan Leonardo da Vinci, pemahaman fisik dari proses akustik
sedang maju pesat dengan Marin Mersenne diterbitkan dalam karya L’Harmonie Universelle di 1620-an. Komentar
Mersenne menyangkut sifat dan perilaku suara dan pengukuran awal eksperimental
pada kecepatan suara di udara selama pertengahan hingga akhir 1600 itu dianggap
sebagai landasan bagi perkembangan akustik. Pada 1743, Abbe JA Nollet melakukan
serangkaian percobaan tentang apakah suara bisa bepergian melalui air. Dengan
kepalanya di air, ia melaporkan mendengar tembakan pistol, bel, peluit, dan
teriakan. Dia juga mencatat bahwa jam alarm berdentang dalam air bisa dengan
mudah didengar oleh seorang pengamat bawah air, tetapi tidak di udara, hal ini
menunjukkan perjalanan suara melalui air. Pengukuran pertamatentang kecepatan
suara dalam air sukses pada awal tahun 1800. Menggunakan tabung panjang untuk
mendengarkan bawah air, seperti yang disarankan oleh da Vinci, ilmuwan pada
tahun 1826 mencatat seberapa cepat bunyi lonceng terendam mengalami perjalanan
melintasi Danau Jenewa. Pada tahun 1826 di Danau Jenewa, Swiss, Jean-Daniel
Colladon, fisikawan, dan Charles-Francois Sturm, seorang matematikawan,
membuatpercobaanpertama untuk menentukan kecepatan suara dalam air. Dalam percobaan
mereka, lonceng bawah air dipukul bersamaan dengan penyalaanmesiu pada kapal
pertama. Suara bel dan flash dari bubuk mesiu yang diamati 10 mil jauhnya di
perahu kedua.Waktu antara flash mesiu dan suara mencapai perahu kedua digunakan
untuk menghitung kecepatan suara dalam air. Colladon dan Sturm mampu menentukan
kecepatan suara dalam air cukup akurat dengan metode ini.
Gambar
1. Percobaan pertama untuk menentukan kecepatan suara pada air.
Colladon dan Strum mengukur suhu air
di danau 8 derajat. Pada suhu ini mereka menentukan kecepatan suara dalam air
segar 1435 meter per detik, yang berbeda dari nilai saat diterimahanya 3 meter
per detik.Hasil penelitian mereka dipublikasikan yang dibuat pada tahun 1820
dekat Marseilles oleh François Sulpice Beudant, seorang fisikawan
Perancis.Pengukuran Beudant dengan rata-rata sekitar 1500 meter per
detik,merupakanhasil perkiraan yang diharapkan untukair laut. Pada waktu yang
hampir sama, para ilmuwan mulai berpikir tentang aplikasi praktis darisuara b
awah air.Salah satu aplikasi pertama ilmuwan dieksplorasi adalah untuk
menentukan kedalaman laut denganmendengarkanechos.Pada saat itu, kedalaman air
diukur dengan menurunkan garis tertimbang dari dek kapal, namun dengan hasil
yangtidak begitu akurat. Pada 1838, Charles Bonnycastle melakukan percobaan
pertama dengan diketahuiechosounding .Pada tahun 1859, Letnan Fontaine Maury
Matius, komandan Angkatan Laut AS Depot Charts dan Instrumen, mencoba untuk
mengukur kedalaman laut menggunakan suara, namun gagal. Percobaan ini gagal
bukan karena ide itu salah, tetapi karena Letnan Maury tidak menggunakan
receiver bawah air untuk mendengarkan gema.Akhirnya,echo soundingmenjadi salah
satu aplikasi yang paling penting dari suara bawah air. Pada tahun 1877 dan 1878,
ilmuwan Inggris William Strut Yohanes, juga dikenal sebagai Lord Rayleigh,
diterbitkan Teori Suara, dengan karya yang dianggap sebagai tanda awal dari
studi modern akustik. Lord Rayleigh adalah yang pertama merumuskan persamaan
gelombang, alat matematika yang menggambarkan gelombang suara yang merupakan
dasar untuk semua pekerjaan pada akustik. Karyanya mengatur perkembangan ilmu
dan penerapan akustik bawah air pada abad ke dua puluh.
Pada Januari 1913, ia dikirimi pesan beberapa mil
antara dua kapal tunda di Pelabuhan Boston menggunakan osilator baru. Setahun
kemudian, Fessenden melakukan percobaan echo ranging. Dia mampu mendeteksi
kedalaman 130 kaki, panjang gunung es 450-kaki lebih dari dua mil jauhnya. Ia
juga berhasil mendeteksi dasar laut pada kedalaman 31 depa (186 kaki). Meskipun
hasil ini menggembirakan, Submarine Signal Company memutuskan untuk tidak
menjual ke pasar sistem echo ranging atau echo sounding. Tidak sampai 1923,
setelah Perang Dunia I (PD I), perusahaan memasukkan produksi sounder frekuensi
rendah berdasarkan Oscillator Fessenden. Mereka menyebutnya echo sounder
"fathometer" karena kedalaman diukur dalam depa. Pada pertengahan
1930-an, praktis setiap kapal selam menggunakan sistem telegraf bawah laut
berdasarkan Oscillator Fessenden.
Selama Perang Dunia I, pada tahun 1917,
Paul Langevin, seorang fisikawan Perancis, menggunakan efek piezoelektrik, yang
telah ditemukan pada tahun 1880 oleh Paul-Jacques dan Pierre Curie, untuk
membangun sistem echo ranging. Ketika tegangan berubah diterapkan pada kristal
dengan frekuensi yang diinginkan, mereka memperluas, menghasilkan gelombang
suara. Langevin membangun sistem echo ranging menggunakan kristal kuarsa
ditempatkan di antara dua pelat baja untuk menghasilkan suara. Pada 1918 untuk
pertama kalinya, gema yang diterima dari kapal selam pada jarak yang sama
besarnya 1500 m. Perang Dunia I berakhir, Namun, sebelum echo ranging bawah air
dapat mengancam U-boat Jerman.
Gambar 2. Sound receiver jenis SE-4214 (SC)
Periode antara Perang Dunia I dan Perang
Dunia II adalah saat penemuan akustik bawah air meningkat. Para ilmuwan mulai
memahami beberapa konsep mendasar tentang propagasi suara, dan suara bawah air
digunakan untuk mengeksplorasi laut dan penghuninya. Misalnya, tak lama setelah
Perang Dunia I, H. Lichte, seorang ilmuwan Jerman, mengembangkan teori tentang
pembiasan atau pembelokan gelombang suara dalam air laut. Percobaan yang
dilakukan oleh Lord Rayleigh dan astronom sebelumnya Belanda bernama Willebrord
Snell, Lichte berteori pada tahun 1919 itu, sama seperti cahaya dibiaskan saat
melewati dari satu medium ke lainnya, gelombang suara akan dibiaskan ketika
mereka menemui sedikit perubahan suhu, salinitas, dan tekanan. Dia juga menyarankan
bahwa arus laut dan perubahan musim akan mempengaruhi bagaimana suara bergerak
di dalam air.
·
Echo sounders menjadi tersedia secara komersial selama Perang Dunia I. Echo
sounders sangat berharga untuk tugas membantu kapal menghindari kandas di air
dangkal. Pada laut dalam, mereka merevolusi pengetahuan tentang struktur dasar
laut. Mungkin aplikasi praktis pertama adalah penggunaan echo sounder untuk
memilih rute terbaik untuk kabel telegraf bawah laut antara Marseilles,
Perancis, dan Philippeville, Aljazair, pada tahun 1922. Selama periode ini,
para ilmuwan juga menemukan bahwa suara frekuensi rendah dapat menembus ke
dasar laut.
Tak lama setelah akhir Perang Dunia I,
para ilmuwan dari Inggris berpendapat bahwa kapal selam dapat sedemikian rupa
mendengarkan suara-suara kapal selam lainnya. Angkatan laut dari Britania Raya
dan Amerika Serikat karena berfokus pada pengembangan sistem echo ranging untuk
mendeteksi kapal selam dan mengukur jangkauan dan arah mereka. Tepat sebelum
pecahnya Perang Dunia II, US Naval kapal dilengkapi dengan echo sounder untuk
mengukur kedalaman dan meningkatkan sistem echo ranging yang dapat mendeteksi
kapal selam hingga beberapa ribu meter jauhnya.
Gambar 3. Bathythermograph.
Sistem echo ranging masih belum bisa
diandalkan, namun para ilmuwan memiliki alat baru yang disebut
bathythermograph, atau BT, yang memegang sensor suhu dan elemen untuk
mendeteksi perubahan tekanan air (proxy untuk kedalaman air). Mencatat suhu vs
tekanan (kedalaman) pada slide kaca seperti yang diturunkan melalui air dari
kapal.Pada lapisan atas laut hangat, suara dibiaskan ke permukaan. Perjalanan
gelombang suara lebih jauh ke dalam air dingin memperlambat dan dibiaskan ke
dasar laut, menciptakan zona bayangan di mana kapal selam dapat bersembunyi.
Gambar milik National Academy of Sciences.Hubungan langsung antara kondisi oseanografi dan
propagasi suara bawah air pada dasarnya merupakan penemuan kembali hasil
sebelumnya oleh Lichte. Ini menjadi jelas bahwa para ilmuwan perlu tahu bagaimana
kecepatan suara berubah terhadap kedalaman air untuk memprediksi kinerja sonar.
Selama Perang Dunia II, BT menjadi perlengkapan standar pada semua kapal selam
Angkatan Laut AS dan kapal-kapal yang terlibat dalam peperangan melawan kapal
selam.
Bagian berikut
menjelaskan tiga contoh penelitian yang dilakukan selama Perang Dunia II:
1. High frequency acoustics: penelitian
ekstensif terfokus pada frekuensi suara dari beberapa ribu Hertz atau lebih
pada kisaran beberapa ribu meter. Frekuensi ini dan rentang yang paling relevan
dengan sonars digunakan untuk menemukan kapal selam dan ranjau.
2. Low-frequency, long-range sound propagation:
Penelitian ini akan terbukti memiliki dampak besar pada perang anti-kapal selam
selama Perang Dingin yang diikuti Perang Dunia II.
3. Measurements of background noise levels in
the sea: tingkat kebisingan Ambient diukur, karena background noise level
mempengaruhi kinerja sonar.
Daftar Pustaka
Clay. C.S and Medwin. H. 1997. Acoustical
Oceanography. Principles and Applications. A Wiley Interscifnce Publication.
Coates, R. W., “Underwater Acoustics Systems”,
Macmillan Education Ltd. Houndmills, Basingstoke, Hampishire RG 21 2XS. London.
Discovery of Sound in the Sea.
webmaster@omp.gso.uri.eduMitson, B., “Fisheries Sonar”, Fishing News Book Ltd.
I Long Garden Walk, Farnham, Surry, England.
Robert J. Urick, “Principles of Underwater Sound”,
McGraw-Hill Book Company. USA. Peninsula Publishing, California, 1975.
Komentar
Posting Komentar