Pasang Surut atau Tidal : Penyebab, Kurva Pasang Surut, Jenis dan Variasi Pasang Surut

Pasang surut adalah gerak fluktuasi muka air laut karena pengaruh gaya gravitasi Matahari dan Bulan. Jarak yang lebih dekat antara Bulan dan Bumi dibandingkan dengan jarak Matahari dan Bumi, menyebabkan gaya gravitasi Bulan berpengaruh lebih besar terhadap pasang surut dibandingkan gaya gravitasi Matahari. Besarnya gaya gravitasi Bulan yang berpengaruh terhadap pasang surut adalah 2,2 kali lebih besar dari pada gaya gravitasi Matahari.

Bumi dan Bulan bersama-sama ber-revolusi mengelilingi “bary center”, yaitu titik pusat gravitasi bersama di antara dua benda langit (Gambar 1). Di dalam sistem Bumi – Bulan, bary center terletak sekitar 1718 km dari permukaan Bumi. Gaya gravitasi Bulan menyebabkan air laut di Bumi menggelembung ke arah luar pada sisi Bumi yang menghadap ke arah Bulan. Pada sisi sebaliknya, gaya sentrifugal yang terjadi karena gerak Bumi menyebabkan terjadi gelembungan ke arah luar yang ke-dua. Dengan demikian, Bumi memiliki dua gelembungan atau air pasang yang terlihat pada garis lurus terhadap Bulan, dan air surut yang terjadi pada sisi arah garis yang tegak lurus terhadap Bulan.

Bumi berbentuk oblate spheroid, artinya adalah diameter ekuatorial lebih besar dari pada diameter polar (kutub). Bumi ber-revolusi pada sumbunya sehari sekali terhadap matahari. Lama satu hari matahari (solar day) adalah 24 jam, 0 menit, dan 0 detik.

Posisi bumi tidak tepat di pusat orbit Bulan yang berbentuk ellips. Jarak rata-rata Bulan terhadap Bumi adalah 384.404 km, pada perigee (titik terdekat) jarak Bulan adalah 356.400 km, dan pada apogee (titik terjauh) adalah 406.700 km. Panjang waktu satu hari bulan (lunar day) adalah 24 jam dan 50,47 menit.

Orbit Bumi mengelilingi matahari juga berbentuk ellips. Jarak rata-rata bumi terhadap pusat Matahari adalah 150.000.000 km. Jarah terdepat pada posisi perihelion yang terjadi pada bulan Januari adalah 147.000.000 km, dan jarak terjauh pada aphelion terjadi pada bulan July yaitu 153.000.000 km. Panjang satu orbit yang disebut dengan tropical year adalah 365 hari, 5 jam, 48 menit, dan 46 detik.

Gambar 1. Gaya-gaya yang menghasilkan pasang surut di Bumi. Gambar kiri: dari Weisberg dan Parish (1974), dengan modifikasi; gambar kanan: dari Triatmodjo (1999).

Selanjutnya, adalah fakta bahwa bidang orbit bulan miring terhadap bumi dengan sudut 5o9’ dan sumbu rotasi Bumi miring terhadap bidang orbit Matahari sebesar 23o27’. Dengan demikian deklinasi Bulan terhadap ekuator berkisar dari 28o36’ sampai 18o18’, dan pasang surut bervariasi sesuai dengan deklinasi itu.

Kurva Pasang Surut

Gambaran kondisi pasang surut dapat ditampilkan secara visual dalam bentuk kurva pasang surut. Kurva tersebut menggambarkan ketinggian air laut pada suatu waktu tertentu. Sumbu x menunjukkan waktu, sedang sumbu y menunjukkan ketinggian muka laut (Gambar 2). Tinggi pasang surut adalah jarak vertikal yang diukur dari puncak air tertinggi sampai posisi air terendah. Periode pasang surut adalah waktu yang diperlukan dari posisi muka air tertinggi (atau terrendah) sampai ke muka air tertinggi (atau terrendah) berikutnya. Periode ketika muka laut bergerak naik disebut periode pasang, sedang periode ketika muka laut bergerak turun disebut periode surut.

Gambar 2. Kurva pasang surut. Dari Triatmodjo (1999).

Tipe-tipe Pasang Surut

Tipe pasang surut yang terjadi di bumi tidak sama di semua tempat. Perbesaan tipe pasang surut ini terjadi karena: (1) bentuk dan konfigurasi cekungan yang mempengaruhi gerakan air, (2) kondisi topografi dasar laut lokal, dan (3) pengaruh efek Coriolis.

Gambar 3. Contoh empat tipe pasang surut. Dari Pethick (1992).

Secara umum, ada 4 tipe pasang surut (Gambar 3), yaitu:

1) Pasang surut harian tunggal (diurnal tide). Pada pasang surut tipe ini, perubahan pasang surut harian menghasilkan satu kali pasang dan satu kali surut. Periode pasang surut ini 24 jam 50 menit 47 detik. Faktor yang menyebabkannya adalah rotasi bumi dan deklinasi matahari dan bulan.

2) Pasang surut harian ganda (semidurnal tide). Pada pasang surut tipe ini, dalam satu hari terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dengan tinggi yang hampir sama. Periode pasang surut ini rata-rata 12 jam 24 menit 23,5 detik. Faktor yang menyebabkannya adalah rotasi bumi.

3) Pasang surut campuran dominan harian ganda (mixed tide predominant semidiurnal). Pada tipe ini, dalam satu hari terjadi dua kali pasang surut dan dua kali surut dengan tinggi dan periode berbeda.

4) Pasang surut campuran dominan harian tunggal (mixed tide predominant diurnal). Pada tipe ini, dalam satu hari terjadi satu kali pasang dan satu kali surut, tetapi kadang-kadang terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dengan tinggi dan periode yang sangat berbeda.

Penyebaran tipe-tipe pasang surut yang terdapat di kawasan Kepulauan Indonesia dan sekitarnya dapat dilihat pada Gambar 4. 

Gambar 4. Distribusi tipe-tipe pasang surut di kawasan Kepulauan Indonesia an sekitarnya. Dikutip dari Triatmodjo (1999). 

Variasi Pasang Surut

Variasi pasang surut dapat dibedakan menjadi:

1) Variasi harian (Gambar 5) adalah variasi yang terjadi dalam satu hari matahari. Variasi ini terjadi karena gerak rotasi Bumi dan gerak revolusi Bulan mengelilingi Bumi. Ada perbedaan antara hari matahari dan hari-bulan (lunar day). Lama hari bulan adalah 24 jam 50,47 menit. Jadi, setiap hari pasang yang terjadi di suatu tempat selalu terlambat sekitar 50 menit dari hari sebelumnya.

Gambar 5. Rekaman pasang surut yang disederhanakan. Memperlihatkan variasi harian pasang surut. Dari Pethick (1992).

Gambar 6. Siklus pasang surut dalam satu bulan “lunar month”. Memperlihatkan variasi pasang surut bulanan. Dari Pethick (1992).

2) Variasi bulanan (Gambar 6) yaitu variasi yang tejadi dalam periode satu bulan. Variasi ini terjadi karena revolusi Bulan mengelilingi Bumi. Periode Bulan mengelilingi Bumi adalah 29,5 hari, sehingga pada setiap hari-bulan, pasang surut bergeser. Selain itu, gerak revolusi Bulan terhadap Bumi menyebabkan pada waktu-waktu tertentu posisi Matahari – Bumi – Bulan berada pada satu garis lurus, dan pada waktu-waktu yang lain membentuk sudut siku-siku dengan Bumi sebagai titik sudutnya. Pada susunan yang membentuk garis lurus dengan Bumi berada di tengah, terjadi Bulan Purnama; sedang bila Bulan berada di tengah, terjadi Bulan Mati. Pada saat Purnama di setiap tanggal 15 hari bulan, terjadi pasang purnama (spring tide at full moon), sedang pada saat bulan mati di setiap tanggal 1 hari bulan, terjadi pasang bulan mati atau pasang bulan baru (spring tide at new moon). Pada saat terjadi susunan Matahari – Bumi – Bulan membentuk sudut siku-siku di setiap tanggal 7 dan 21 hari bulan, terjadi pasang yang rendah atau pasang kecil (pasang perbani atau neap tide). 

Gambar 7. Siklus pasang surut yang memperlihatkan variasi tahunan. Dari Pethick (1992).

3) Variasi tahunan (Gambar 7) adalah vaiasi yang terjadi dalam periode satu tahun. Variasi ini terjadi karena gerak revolusi Bumi mengelilingi Matahari, sumbu rotasi bumi yang membentuk sudut 23,5o terhadap bidang orbit Bumi, dan karena bentuk orbit Bumi terhadap matahari yang berbentuk ellips. Posisi sumbu rotasi yang menyudut terhadap sumbu bidang orbit itu menyebabkan pasang surut berdeviasi antara 23,5o Lintang Selatan dan 23,5o Lintang Utara. Dalam periode satu tahun, dua kali Matahari berada pada posisi “equinoxe” – posisi Matahari tepat berada di khatulistiwa, yaitu pada tanggal 21 Maret dan 21 September. Pada saat itu terjadi “High spring tide” (pasang tinggi yang tinggi atau equinoctial spring tide). Pada ketika yang lain, dalam periode satu tahun, dua kali Matahari berada pada posisi “soltice” – posisi Matahari posisi tinggi, yaitu satu kali berada di posisi Lintang Utara – tanggal 21 Juni, dan satu kali berada di posisi Lintang Selatan – tanggal 21 Desember. Pada saat-saat itu terjadi “Low spring tide” (pasang tinggi yang rendah atau soltice spring tide) (Gambar 7). Kemudian, lintasan orbit Bumi yang berbentuk ellips membuat pada waktu tertentu Bumi sangat dekat dengan Matahari. Pada saat itu di Bumi akan terjadi pasang tertinggi dan surut terrendah sepanjang tahun.

Kemudian, secara kasar berdasarkan pada variasi tinggi air pasang surut, menurut Davies (1964 vide Komar, 1976) pasang surut dapat dibedakan menjadi tiga tipe, yaitu:

1). Mikrotidal (microtidal), kisaran pasang surut < 2 meter.

2). Mesotidal (mesotidal), kisaran pasang surut 2 - 4 meter.

3). Makrotidal (macrotidal), kisaran pasang surut > 4 meter.

Selanjutnya disebutkan bahwa pasang surut jenis mikrotidal dan mesotidal umumnya dijumpai di pantai-panti terbuka di tepi samudera, dan laut-laut yang terkurung daratan seperti Laut Mediterania, Laut Hitam dan Laut Merah. Pasang surut makrotidal dijumpai secara lokal di teluk-teluk di sepanjang pantai. Penyebaran variasi pasang surut di seluruh dunia disajikan pada Gambar 8. 

Gambar 8. Penyebaran variasi pasang surut di seluruh dunia menurut Davies (1964). Dikutip dari Komar (1976) dengan modifikasi.