Laksmiyanti Annake Harijadi Noor
Mahasiswa pascasarjana Prodi Astronomi ITB, Sub-prodi Pengembangan dan Pendidikan Astronomi


Konsekuensi dari dua-tiga benda saling berdekatan adalah terjadinya interaksi yang menempatkan kedua atau ketiganya ke dalam sebuah sistem. Interaksi paling kuat yang terjadi antara Bumi, Bulan dan Matahari tentu gaya gravitasi. Ketiganya berada dalam sebuah ikatan dan saling tarik-menarik sehingga dapat memposisikan diri pada kedudukan yang stabil di Tata Surya. Meski planet lainnya semisal Jupiter turut berinteraksi, namun pengaruh yang diberikan sangat kecil.

Bumi bukanlah objek yang bisa dianggap sebagai sebuah titik massa. Gaya gravitasi dari hasil interaksi Bulan dan Matahari berbeda antara suatu titik di permukaan Bumi dengan di titik pusat Bumi. Perbedaan gaya yang dialami Bumi inilah yang disebut sebagai gaya tidal. Adanya perbedaan gaya yang diterima ini pula yang menyebabkan Bumi memiliki tonjolan.1

Gaya tidal bekerja di seluruh permukaan Bumi tanpa terkecuali, baik di permukaan berupa daratan maupun lautan. Dikarenakan 2/3 permukaan Bumi berupa lautan, tentu efek paling jelas terlihat akibat tidal adalah tonjolan yang disebabkan oleh naiknya permukaan lautan atau pasang. Saat terjadi pasang, amplitudo gelombang lautan dapat mencapai 1-2 m dibandingkan dengan daratan yang hanya memiliki amplitudo sekitar 30 cm.2

Untuk lebih memahami mengenai gaya tidal, tinjau diagram tidal Bulan-Bumi berikut.

Dengan mengaplikasikan hukum Newton, maka secara matematis, gaya tidal yang dirasakan di daerah ekuator Bumi adalah sebagai berikut :

Berbeda dengan gaya tidal di daerah ekuator yang melibatkan dua komponen gaya, gaya tidal di daerah kutub hanya bekerja satu komponen gaya, yaitu gaya yang tegak lurus3 dengan suatu titik sehingga dapat dituliskan :

Melalui rumusan matematis ini tampak bahwa gaya tidal yang bekerja di ekuator dua kali lebih besar dibanding dengan daerah kutub. Kemudian muncul satu pertanyaan, manakah di antara Bulan dan Matahari yang berpengaruh paling besar terhadap gaya tidal yang dialami Bumi?

Pertanyaan ini dapat dijawab dengan merasiokan F (gaya) tidal Bulan dan Matahari yang merupakan fungsi massa dan jarak pangkat tiga Bulan dan Matahari terhadap Bumi.

Apabila diketahui massa Bulan 7.3477×1022 kg, massa Matahari 1.989×1030 kg dan jarak Bulan ke Bumi 384.400 km, jarak Matahari ke Bumi 149.600.000 km, maka akan didapatkan angka 2.2. Hal ini berarti bahwa gaya tidal Bulan terhadap Bumi 2.2 lebih besar dibanding gaya tidal Matahari terhadap Bumi.

Gaya tidal Bulan lebih dominan terhadap Bumi disebabkan jarak Bulan yang lebih dekat dibanding Matahari, sehingga pengaruh atau efek tidal dari Bulan lebih besar dirasakan dampaknya daripada Matahari. Karena jarak yang lebih dekat pula, bukan hanya Bulan yang memberikan gaya tidal kepada Bumi, melainkan Bumi juga memberikan gaya tidal kepada Bulan. Oleh karena itu Bulan juga memiliki tonjolan di permukaannya akibat tidal yaitu sekitar 20 meter. Meski pengaruh tidal Matahari kecil terhadap Bumi, terdapat waktu-waktu tertentu yang menyebabkan Bumi mendapat efek tidal dari Matahari yang cukup signifikan, yaitu pada saat spring tides dan neap tides.

Credit : Kenneth R. Lang, The Cambridge Guide to the Solar System, 2nd edition, (Cambridge University Press), 2011, h. 193.

Spring tides terjadi pada saat fase Bulan baru atau Bulan purnama di mana kedudukan Matahari, Bulan, dan Bumi berada di satu garis lurus (tidal maksimum). Fase ini disebut juga sebagai pasang purnama. Neap tides terjadi pada saat fase Bulan kuartir awal atau kuartir akhir di mana kedudukan Matahari, Bulan, dan Bumi membentuk sudut 90° (tidal minimum)  dan disebut sebagai pasang perbani.

Terdapat konsekuensi lain akibat adanya gaya tidal, yaitu perubahan posisi Bulan dan Matahari akan menyebabkan terjadinya gesekan air laut dengan dasar laut. Dengan kata lain interaksi yang kuat antara Bulan dan Bumi menyebabkan rotasi Bumi semakin diperlambat. Hal ini akan membuat panjang satu hari di Bumi bertambah sekitar 0.0016 detik/abad.4

Credit : Kenneth R. Lang, The Cambridge Guide to the Solar System, 2nd edition, (Cambridge University Press), 2011, h. 192.


Referensi

 

Catatan Kaki

1 Tonjolan akibat tidal berbeda dengan bentuk Bumi yang bulat pepat atau elipsoid akibat gerak rotasi Bumi. Perlu diingat bahwa bentuk elipsoid Bumi akibat rotasi merupakan konsekuensi dari faktor intrinsik, yaitu gaya sentrifugal Bumi yang bekerja. Sementara tonjolan akibat tidal disebabkan faktor eksternal dari gaya gravitasi Bulan dan Matahari.

2 Hannu Karttunen, et.al., Fundamental Astronomy, 5th edition, (New York : Springer), 2007, h. 137.

3 Karena gaya yang sejajar saling meniadakan.

4 Suryadi Siregar, Mekanika Benda Langit, (Bandung : Penerbit ITB), 2015, h. 141.