Air laut memiliki sifat fisik yang bisa diketahui saat kita mengukurnya. Air laut memiliki sifat fisik berupa salinitas, suhu air laut, dan warna air laut. Berikut ini adalah penjelasan tentang sifat fisik air laut tersebut. Show SalinitasSalinitas atau kadar garam (NaCl) adalah rata-rata kadar garam (dalam gram) yang terdapat dalam setiap 1.000 gram (1kg) air laut. Umumnya sebesar 3% dari berat seluruhnya. Namun, salinitas air laut biasanya disebut sebagai bagian perseribu atau permil (0/00). Rata-rata salinitas air laut di daerah khatulistiwa adalah 350/00. Besar kecilnya kadar garam air laut tersebut disebabkan oleh besar kecilnya proses penguapan yang diimbangi oleh curah hujan yang tinggi. Sedangkan di daerah subtropika lebih tinggi yaitu sekitar 370/00, disebabkan oleh penguapan yang tidak diimbangi dengan curah hujan yang tinggi. Faktor-faktor yang mempengaruhi salinitas lainnya adalah banyak sedikitnya air yang berasal dari gletser, besar kecilnya curah hujan, besar kecilnya penguapan, dan banyak sedikitnya sungai yang bermuara di laut tersebut. PenguapanSemakin besar penguapan air laut suatu wilayah, maka semakin tinggi salinitasnya dan sebaliknya. Curah HujanSemakin tinggi curah hujan di suatu wilayah, maka semakin rendah salinitasnya dan sebaliknya. Pemasukan Air SungaiSemakin banyak air sungai yang masuk ke laut, maka semakin rendah salinitasnya dan sebaliknya. Suhu Air LautSeperti halnya daratan, laut juga mendapat panas dari pancaran sinar matahari melalui proses yang disebut insolasi. Suhu air laut, terutama di lapisan permukaan banyak ditentukan oleh intensitas sinar matahari. Oleh karena itu, letak suatu astronomis berpengaruh terhadap tinggi atau rendahnya suhu air laut. Suhu permukaan air laut di daerah kutub sekitar 130C, sedangkan di daerah tropis sekitar 280C. Suhu air laut dari permukaan cenderung relatif tetap panas hingga mencapai kedalaman 200 m di bawah permukaan laut. Namun, pada kedalaman antara 200 m hingga 1.000 m di bawah permukaan laut suhu turun secara mendadak yang dikenal dengan sebutan termokline. Sementara itu, besarnya suhu laut pada daerah terdalam kurang lebih sekitar 20C. Warna Air LautSecara umum warna air laut di permukaan bumi berwarna biru. Namun, ada beberapa daerah tertentu yang berwarna hijau dan sebagainya. Hal tersebut tergantung pada molekul air dalam menyerap dan memantulkan cahaya matahari, zat yang larut dalam air laut, jenis endapan, serta organisme dominan yang hidup di dasar laut. Berikut beberapa warna air laut : 1) Warna biru disebabkan oleh sinar matahari yang bergelombang pendek. 2) Warna kuning karena terdapat banyak lumpur berwarna kuning. Endapan tersebut merupakan hasil metabolisme dari berbagai material daratan yang menghasilkan tanah berwarna coklat kekuningan. Contoh : Laut Kuning di perairan Cina. 3) Warna hijau karena banyak fitoplankton dalam jumlah besar yang memancarkan kandungan klorofilnya. 4) Warna putih karena permukaan tertutup es. Contoh : Laut di daerah Kutub. 5) Warna hitam karena terdapat lumpur hitam (tanah loss hitam), misalnya Laut Hitam di Turki. 6) Warna merah karena banyaknya binatang-binatang kecil berwarna merah dalam jumlah besar seperti ganggang merah, misalnya Laut Merah di Arab Saudi. 7) Warna ungu karena adanya organisme yang mengeluarkan sinar-sinar fosfor.
Air laut mengandung 3,5% garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut. Dua sifat yang sangat ditentukan oleh jumlah garam di laut (salinitas) adalah daya hantar listrik (konduktivitas) dan tekanan osmosis. Secara umum, suhu menurun secara teratur sesuai dengan kedalaman. Semakin dalam perairan, suhu akan semakin rendah atau dingin. Hal ini diakibatkan karena kurangnya intensitas matahari yang masuk ke dalam perairan. Sifat-sifat air ada berapa? Nah, berikut ini adalah sifat-sifat yang dimiliki oleh air.
Apakah air laut mengandung NaCl? Air laut mengandung 86% natrium klorida (NaCl) (James Murray, 2004). Natrium mempunyai peran penting dalam keseimbangan cairan, kontraksi otot, sistem saraf, dan berperan dalam distribusi cairan tubuh. Konsentrasi ion natrium dalam plasma (ekstraseluler) adalah 130-145 mmol/L (Shah et al., 2011). Kenapa laut memiliki tekanan kuat?Di laut, gaya gravitasi yang bekerja (ke arah bawah) akan diimbangi oleh gaya akibat adanya perbedaan tekanan tersebut (ke arah atas), sehingga air yang bergerak ke bawah tidak akan mengalami percepatan. Kedua, air selalu memberikan tekanan ke semua arah. Bagaimana cara mendapatkan air laut dari air laut?Untuk mendapatkan air tawar dari air laut dapat dilakukan dengan cara osmosis terbalik, suatu proses penyaringan air laut dengan menggunakan tekanan dialirkan melalui suatu membran saring. Sistem ini disebut SWRO ( Seawater Reverse Osmosis ) dan banyak digunakan pada kapal laut atau instalasi air bersih di pantai dengan bahan baku air laut. Apakah air laut merupakan sifat fisik? Dilansir dari buku Mengenal Hidrosfer (2016), sifat fisik air laut adalah sifat air laut yang dapat diukur dan diteliti tanpa mengubah komposisi atau susunan zat tertentu. Temperatur air laut adalah temperatur di permukaan air laut yang dipengaruhi sinar matahari. Temperatur atau suhu permukaan laut berubah-ubah. Apakah air laut terkenal dengan rasanya asin? KOMPAS.com – Air laut terkenal dengan rasanya yang asin. Secara kimiawi, laut terdiri dari air dan garam. Rasa asin hanyalah salah satu dari sifat air laut. Tahukah kamu sifat air laut lainnya? Bagaimana sifat kimia air laut?Sifat kimia air laut meliputi kandungan laut yakni air dan garam. Sedangkan sifat fisiknya yakni temperatur, warna, salinitas, tekanan, dan densitas.
Air laut merupakan campuran dari 96,5% air murni dan 3,5% material lainnya seperti garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut. Sifat-sifat fisis utama air laut ditentukan oleh 96,5% air murni. 1. Sifat Air Murni Air murni jika dibandingkan dengan cairan lain (dengan komposisi yang sama), memiliki sifat yang khas dan luar biasa (uncommon). Hal ini merupakan hasil dari struktur molekul air (H2O), dimana atom-atom hidrogen yang membawa 1 muatan atom positif dan oksigen yang membawa 2 muatan atom negatif membentuk sebuah molekul sedemikian rupa dimana muatan-muatan atom tersebut tidak ternetralisir karena sudut yang terbentuk antara dua atom hidrogen hanya sebesar 105o (kondisi netral akan terbentuk jika sudut yang terbentuk adalah 180o). Akibatnya, air murni memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
Ketika membeku, seluruh molekul air membentuk tetrahedron yang mengakibatkan adanya ekspansi volume secara tiba-tiba, yaitu dengan berkurangnya densitas. Oleh karena itu, air pada fasa padat jauh lebih ringan daripada air pada fasa cair, dimana hal ini merupakan sifat yang jarang kita dapati. Akibatnya:
2. Salinitas Salinitas adalah persentase bagian padat di dalam air laut. Kisaran salinitas air laut di kawasan Taman Nasional Taka Bonerate adalah antara 31,9 34,4 ppt dengan rata-rata variasi salinitas tahunan pada musim Timur bertambah 1, 5 ppt dan 3 ppt pada musim Barat. Variasi tersebut terjadi karena arus musiman. Pada awal musim barat , massa air dengan salinitas rendah, mengalir dari laut Jawa ke laut Flores yang mereduksi salinitas pada bulan Nopember sampai Maret. Selain itu, curah hujan, juga mereduksi salinitas, tetapi hanya 0,53 ppt. Pada musim timur, massa air dari laut Banda dengan salinitas tinggi mengalir ke laut flores menyebabkan salinitas di kawasan TBR meningkat. (RPTN, 1997). Seperti telah disebutkan di atas, air laut mengandung 3,5% garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut. Keberadaan garam-garaman mempengaruhi sifat fisis air laut (densitas, kompresibilitas, titik beku, temperatur dimana densitas menjadi maksimum) beberapa tingkat tetapi tidak menentukannya. Beberapa sifat (viskositas, daya serap cahaya) tidak terpengaruh secara signifikan oleh salinitas. Dua sifat yang sangat ditentukan oleh jumlah garam di laut adalah daya hantar listrik (konduktivitas) dan tekanan osmosis. Garam-garaman utama yang terdapat dalam air laut adalah klorida (55%), natrium (31%), sulfat (8%), magnesium (4%), kalsium (1%), potasium (1%) dan sisanya (kurang dari 1%) teridiri dari bikarbonat, bromida, asam borak, strontium dan florida. Tiga sumber utama dari garam-garaman di laut adalah pelapukan batuan di darat, gas-gas vulkanik dan sirkulasi lubang-lubang hidrotermal (hydrothermal vents) di laut dalam. Secara ideal, salinitas merupakan jumlah dari seluruh garam-garaman dalam gram pada setiap kilogram air laut. Secara praktis, untuk mengukur salinitas adalah susah, oleh karena itu penentuan harga salinitas dilakukan dengan meninjau komponen yang terpenting saja yaitu klorida (Cl). Kandungan klorida ditetapkan pada tahun 1902 sebagai jumlah dalam gram ion klorida pada satu kilogram air laut jika semua halogen digantikan oleh klorida. Penetapan ini mencerminkan proses kimiawi titrasi untuk menentukan kandungan klorida. Salinitas ditetapkan pada tahun 1902 sebagai jumlah total dalam gram bahan-bahan terlarut dalam satu kilogram air laut jika semua karbonat dirubah menjadi oksida, semua bromida dan yodium dirubah menjadi klorida dan semua bahan-bahan organik dioksidasi. Selanjutnya hubungan antara salinitas dan klorida ditentukan melalui suatu rangkaian pengukuran dasar laboratorium berdasarkan pada sampel air laut di seluruh dunia dan dinyatakan sebagai: S (o/oo) = 0.03 +1.805 Cl (o/oo) (1902) Lambang o/oo (dibaca per mil) adalah bagian per seribu. Kandungan garam 3,5% sebanding dengan 35o/oo atau 35 gram garam di dalam satu kilogram air laut. Persamaan tahun 1902 di atas akan memberikan harga salinitas sebesar 0,03o/oo jika klorinitas sama dengan nol dan hal ini sangat menarik perhatian dan menunjukkan adanya masalah dalam sampel air yang digunakan untuk pengukuran laboratorium. Oleh karena itu, pada tahun 1969 UNESCO memutuskan untuk mengulang kembali penentuan dasar hubungan antara klorinitas dan salinitas dan memperkenalkan definisi baru yang dikenal sebagai salinitas absolut dengan rumus: S (o/oo) = 1.80655 Cl (o/oo) (1969) Namun demikian, dari hasil pengulangan definisi ini ternyata didapatkan hasil yang sama dengan definisi sebelumnya. Definisi salinitas ditinjau kembali ketika tekhnik untuk menentukan salinitas dari pengukuran konduktivitas, temperatur dan tekanan dikembangkan. Sejak tahun 1978, didefinisikan suatu satuan baru yaitu Practical Salinity Scale (Skala Salinitas Praktis) dengan simbol S, sebagai rasio dari konduktivitas. “Salinitas praktis dari suatu sampel air laut ditetapkan sebagai rasio dari konduktivitas listrik (K) sampel air laut pada temperatur 15oC dan tekanan satu standar atmosfer terhadap larutan kalium klorida (KCl), dimana bagian massa KCl adalah 0,0324356 pada temperatur dan tekanan yang sama. Rumus dari definisi ini adalah: S = 0.0080 – 0.1692 K1/2 + 25.3853 K + 14.0941 K3/2 – 7.0261 K2 + 2.7081 K5/2 Sebagai catatan: dari penggunaan definisi baru ini, dimana salinitas dinyatakan sebagai rasio, maka satuan o/oo tidak lagi berlaku, nilai 35o/oo berkaitan dengan nilai 35 dalam satuan praktis. Beberapa oseanografer menggunakan satuan “psu” dalam menuliskan harga salinitas, yang merupakan singkatan dari “practical salinity unit“. Karena salinitas praktis adalah rasio, maka sebenarnya ia tidak memiliki satuan, jadi penggunaan satuan “psu” sebenarnya tidak mengandung makna apapun dan tidak diperlukan. Pada kebanyakan peralatan yang ada saat ini, pengukuran harga salinitas dilakukan berdasarkan pada hasil pengukuran konduktivitas. Salinitas di daerah subpolar (yaitu daerah di atas daerah subtropis hingga ke mendekati kutub) rendah di permukaan dan bertambah secara tetap (monotonik) terhadap kedalaman. Di daerah subtropis (atau semi tropis, yaitu daerah antara 23,5o – 40oLU atau 23,5o – 40oLS) salinitas di permukaan lebih besar daripada di kedalaman akibat besarnya evaporasi (penguapan). Di kedalaman sekitar 500 sampai 1000 meter harga salinitasnya rendah dan kembali bertambah secara monotonik terhadap kedalaman. Sementara itu, di daerah tropis salinitas di permukaan lebih rendah daripada di kedalaman akibatnya tingginya presipitasi (curah hujan) ( lihat gambar). 3. Temperatur Dalam oseanografi dikenal dua istilah untuk menentukan temperatur air laut yaitu temperatur dan temperatur potensial. Temperatur adalah sifat termodinamis cairan karena aktivitas molekul dan atom di dalam cairan tersebut. Semakin besar aktivitas (energi), semakin tinggi pula temperaturnya. Temperatur menunjukkan kandungan energi panas. Energi panas dan temperatur dihubungkan oleh energi panas spesifik. Energi panas spesifik sendiri secara sederhana dapat diartikan sebagai jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur dari satu satuan massa fluida sebesar 1o. Jika kandungan energi panas nol (tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam fluida) maka temperaturnya secara absolut juga nol (dalam skala Kelvin). Jadi nol dalam skala Kelvin adalah suatu kondisi dimana sama sekali tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam suatu fluida. Temperatur air laut di permukaan ditentukan oleh adanya pemanasan (heating) di daerah tropis dan pendinginan (cooling) di daerah lintang tinggi. Kisaran harga temperatur di laut adalah -2o s.d. 35oC. Tekanan di dalam laut akan bertambah dengan bertambahnya kedalaman. Sebuah parsel air yang bergerak dari satu level tekanan ke level tekanan yang lain akan mengalami penekanan (kompresi) atau pengembangan (ekspansi). Jika parsel air mengalamai penekanan secara adiabatis (tanpa terjadi pertukaran energi panas), maka temperaturnya akan bertambah. Sebaliknya, jika parsel air mengalami pengembangan (juga secara adiabatis), maka temperaturnya akan berkurang. Perubahan temperatur yang terjadi akibat penekanan dan pengembangan ini bukanlah nilai yang ingin kita cari, karena di dalamnya tidak terjadi perubahan kandungan energi panas. Untuk itu, jika kita ingin membandingkan temperatur air pada suatu level tekanan dengan level tekanan lainnya, efek penekanan dan pengembangan adiabatik harus dihilangkan. Maka dari itu didefinisikanlah temperatur potensial, yaitu temperatur dimana parsel air telah dipindahkan secara adiabatis ke level tekanan yang lain. Di laut, biasanya digunakan permukaan laut sebagai tekanan referensi untuk temperatur potensial. Jadi kita membandingkan harga temperatur pada level tekanan yang berbeda jika parsel air telah dibawa, tanpa percampuran dan difusi, ke permukaan laut. Karena tekanan di atas permukaan laut adalah yang terendah (jika dibandingkan dengan tekanan di kedalaman laut yang lebih dalam), maka temperatur potensial (yang dihitung pada tekanan permukaan) akan selalu lebih rendah daripada temperatur sebenarnya. Satuan untuk temperatur dan temperatur potensial adalah derajat Celcius. Sementara itu, jika temperatur akan digunakan untuk menghitung kandungan energi panas dan transpor energi panas, harus digunakan satuan Kelvin. 0oC = 273,16K. Perubahan 1oC sama dengan perubahan 1K. Seperti telah disebutkan di atas, temperatur menunjukkan kandungan energi panas, dimana energi panas dan temperatur dihubungkan melalui energi panas spesifik. Energi panas persatuan volume dihitung dari harga temperatur menggunakan rumus Q = densitas*energi panas specifik*temperatur (temperatur dalam satuan Kelvin). Jika tekanan tidak sama dengan nol, perhitungan energi panas di lautan harus menggunakan temperatur potensial. Satuan untuk energi panas (dalam mks) adalah Joule. Sementara itu, perubahan energi panas dinyatakan dalam Watt (Joule/detik). Aliran (fluks) energi panas dinyatakan dalam Watt/meter2 (energi per detik per satuan luas). Suhu permukaan perairan di kawasan TBR, juga sangat dipengaruhi oleh musim. Suhu permukaan laut kawasan TBR berkisar antara 26,7 – 290C. Suhu permukaan pada bulan Mei mulai menurun hingga Agustus yang mencapai minimum 26,70C. Suhu permukaan mulai naik pada bulan September dan mencapai maksimum 290C pada bulan Desember. Pada waktu puncak musim Barat (Januari) temperatur turun lagi sampai bulan Februari, kemudian naik pada bulan Maret hingga Mei. (RPTN, 1997) 4. Konduktivitas Konduktivitas air laut bergantung pada jumlah ion-ion terlarut per volumenya dan mobilitas ion-ion tersebut. Satuannya adalah mS/cm (milli-Siemens per centimeter). Konduktivitas bertambah dengan jumlah yang sama dengan bertambahnya salinitas sebesar 0,01, temperatur sebesar 0,01 dan kedalaman sebesar 20 meter. Secara umum, faktor yang paling dominan dalam perubahan konduktivitas di laut adalah temperatur. 5. Densitas Densitas merupakan salah satu parameter terpenting dalam mempelajari dinamika laut. Perbedaan densitas yang kecil secara horisontal (misalnya akibat perbedaan pemanasan di permukaan) dapat menghasilkan arus laut yang sangat kuat. Oleh karena itu penentuan densitas merupakan hal yang sangat penting dalam oseanografi. Lambang yang digunakan untuk menyatakan densitas adalah Densitas air laut bergantung pada temperatur (T), salinitas (S) dan tekanan (p). Kebergantungan ini dikenal sebagai persamaan keadaan air laut (Equation of State of Sea Water): ρ = ρ(T,S,p) Penentuan dasar pertama dalam membuat persamaan di atas dilakukan oleh Knudsen dan Ekman pada tahun 1902. Pada persamaan mereka, ρ dinyatakan dalam g cm-3. Penentuan dasar yang baru didasarkan pada data tekanan dan salinitas dengan kisaran yang lebih besar, menghasilkan persamaan densitas baru yang dikenal sebagai Persamaan Keadaan Internasional (The International Equation of State, 1980). Persamaan ini menggunakan temperatur dalam oC, salinitas dari Skala Salinitas Praktis dan tekanan dalam dbar (1 dbar = 10.000 pascal = 10.000 N m-2). Densitas dalam persamaan ini dinyatakan dalam kg m-3. Jadi, densitas dengan harga 1,025 g cm-3 dalam rumusan yang lama sama dengan densitas dengan harga 1025 kg m-3 dalam Persamaan Keadaan Internasional. Densitas bertambah dengan bertambahnya salinitas dan berkurangnya temperatur, kecuali pada temperatur di bawah densitas maksimum. Densitas air laut terletak pada kisaran 1025 kg m-3 sedangkan pada air tawar 1000 kg m-3. Oseanografer biasanya menggunakan lambang σt (huruf Yunani sigma dengan subskrip t, dan dibaca sigma-t) untuk menyatakan densitas air laut. dimana σt = ρ – 1000 dan biasanya tidak menggunakan satuan (seharusnya menggunakan satuan yang sama dengan ρ). Densitas rata-rata air laut adalah σt = 25 (lihat gambar). Aturan praktis yang dapat kita gunakan untuk menentukan perubahan densitas adalah: σt berubah dengan nilai yang sama jika T berubah 1oC, S 0,1, dan p yang sebanding dengan perubahan kedalaman 50 m. Perlu diperhatikan bahwa densitas maksimum terjadi di atas titik beku untuk salinitas di bawah 24,7 dan di bawah titik beku untuk salinitas di atas 24,7. Hal ini mengakibatkan adanya konveksi panas.
Seperti halnya pada temperatur, pada densitas juga dikenal parameter densitas potensial yang didefinisikan sebagai densitas parsel air laut yang dibawa secara adiabatis ke level tekanan referensi. |