Instrumentasi dan Akustik Kelautan - Prinsip dasar gelombang suara

Gelombang suara merupakan kunci dari akustik kelautan. Prinsip dasar gelombang suara yang digunakan untuk melakukan pendeteksian objek di bawah laut bisa dijelaskan seperti prinsip kerja SONAR (Sound Navigation and Ranging) yakni, membandingkan gelombang suara pantulan yang di kirim kebawah dengan gelombang suara awal. Oleh karena itu dibutuhkan gelombang yang kuat untuk dapat menempuh dasar laut. SONAR menggunakan gelombang panjang atau berfrekuensi rendah sehingga bisa mencapai kedalaman yang cukup ekstrem.

Gelombang suara adalah bentuk-bentuk dari gelombang longitudinal yang perambat secara perapatan dan perenggangan terbentuk oleh partikel zat perantara serta ditimbulkan oleh sumber bunyi yang mengalami getaran. Cepat rambat bunyi dipengaruhi oleh jenis medium perambatannya. Medium udara, air, zat padat dan suhu akan menghasilkan cepat rambat bunyi yang berbeda-beda.Semakin padat suatu medium makin rapat pula partikel dalam medium dan makin kuat gayakohesi diantara partikel medium tersebut. Sehingga suatu bagian dari medium yang bergetar akan menyebabkan bagian lain ikut bergetar secara cepat. Demikian pula dengan suhu suatu medium. Makin tinggi suhu suatu medium, makin cepatgetaran partikel-partikel dalam medium tersebut, sehingga proses perpindahan getaran semakin cepat. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan suara di perairan laut, sebagai berikut;

• Suhu, temperatur yang lebih panas atau lebih dingin mempengaruhi kecepatan bunyi di udara. Pada prinsipnya semakin tinggi suhu suatu medium, maka semakin cepat rambat bunyi dalam medium tersebut. Dikarena makin tinggi suhu, maka semakin cepat getaran partikel-partikel dalam medium tersebut. Akibatnya, proses perpindahan getaran makin cepat.

• Tekanan, setiap penambahan kedalaman makatekanan akan semakin tinggi. Semakin tinggi tekanan maka akan semakin tinggi cepat rambat bunyinya. Hal tersebut karena partikel-partikel zat yang bertekanan tinggi terkompresi sehingga cepat rambat yang dihasilkan lebih besar. Pengaruh tekan akan lebih besar dari suhu dan salinitas pada lapisan Deep Layer. Pada kedalaman berdasarkan kecepatan suara dibagi dalam 3 zona, yaitu : 

1. Zona 1 (mix layer)  : Kecepatan suara cenderung meningkat akibat faktor perubahan tekanan    mendominasi faktor perubahan suhu
2. Zona 2 (termochline) : Kecepatan suara menurun dan menjadi zona minimum kecepatan suara  akibat terjadinya perubahan suhu yang sangat drastis dan mendominasi faktor perubahan tekanan.
3. Zona 3 (deep layer) : Kecepatan suara meningkat kembali akibat faktor perubahan tekanan mendominasi kembali faktor perubahan suhu.

• Salinitas, cepat rambat bunyi terhadap salinitas seharusnyaberkurang seiring kenaikan salinitas karena meningkatnya densitas. Akan tetapi kenaikan salinitas meningkatkan modulus axial (larutan menjadi kurang kompres), sehingga tiap kenaikan salinitas akan meningkatkan cepat rambat bunyi.

• Pada densitas, makin rapat medium umumnya semakin besar cepat rambat bunyi dalam medium tersebut. Penyebabnya adalah makin rapat medium maka makin kuat gaya kohesi antarpartikel. Akibatnya pengaruh suatu bagian medium kepada bagian yang lain akan mengikuti getaran tersebut dengan segera sehingga perpindahan getaran terjadi sangat cepat.

Perambatan gelombang suara di air memiliki kecepatan sebesar 1450 m/s sampai dengan 1540 meter per detik. Kecepatan perambatan gelombang suara ini sangat dipengaruhi oleh temperatur, salinitas dan kedalaman air laut. ada juga persamaan yang menggambarkan dan membuktikan bahwa ada pengaruh ini, yaitu:
               C = (1449.2 + 4.6T) – (0.055 T2) + 0.00029T3 + (1.34 – 0.010T)(S-35) + 0.016z
Keterangan :
C = kecepatan suara (m/s)
T = suhu (oC)
Z = kedalaman (m)
S = salinitas (psu)