Praktikum Dasar-dasar Akustik Kelautan Bagian Akustik dan Instrumentasi Kelautan (AIK) Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan (ITK) Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan (FPIK) Institut Pertanian Bogor (IPB)
1. Pendahuluan Tujuan:
Setelah mengikuti praktikum mata kuliah ini mahasiswa akan mampu mengenal akustik kelautan.
Deskripsi:
Praktikum pendahuluan ini akan memberikan penjelasan mengenai ruang lingkup akustik kelautan.
Sejarah Akustik Kelautan
The Discovery of Akustik Underwater: Pra 1800-an
Dilatarbelakangi oleh pernyataan Leonardo da Vinci, 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 bermunculan 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 di udara. Setelah 2000 tahun kemudian, Leonardo da Vinci (1452-1519) membuat observasi “pernyataan Leonardo da Vinci” bahwa kapal-kapal dapat didengar pada jarak yang jauh di bawah air. 200 tahun setelah pengamatan da Vinci, pemahaman fisik dari proses akustik sedang maju pesat dengan Marin Mersenne dan Galileo secara independen menemukan hukum tentang vibrating strings, kegiatan Mersenne diterbitkan dalam karyanya 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. Beberapa dekade kemudian, pada tahun 1687, Sir Isaac Newton menerbitkan teori matematika pertama tentang bagaimana suara bergerak, dalam karyanya yang besar, Philosophiae Naturalis Principia Mathematic, “Rational Mechanics will be the science of motions resulting from any forces whatsoever, and of the forces required to produce any motions, accurately proposed and demonstrated and therefore we offer this work as mathematical principles of philosophy. For all the difficulty of philosophy seems to consist in this from the phenomena of motions to investigate the forces of Nature, and then from these forces to demonstrate the other phenomena Meskipun Newton terfokus pada suara di udara, teori matematika dasar yang sama berlaku untuk suara dalam air”. 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.
The First Studies of Underwater Acoustics: The 1800s Pengukuran pertama tentang 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, membuat percobaan pertama untuk menentukan kecepatan suara dalam air. Dalam percobaan mereka, lonceng bawah air dipukul bersamaan dengan penyalaan mesiu 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. JD Colladon, Suvenir et Memoires, Albert-Schuchardt, Jenewa, 1893.
Gambar 1-1. Percobaan pertama untuk menentukan kecepatan suara dalam air
Colladon dan Sturm 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 diterima hanya 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, merupakan hasil perkiraan yang diharapkan untuk air laut. Pada waktu yang hampir sama, para ilmuwan mulai berpikir tentang aplikasi praktis dari suara bawah air. Salah satu aplikasi pertama ilmuwan dieksplorasi adalah untuk menentukan kedalaman laut dengan mendengarkan echos . Pada saat itu, kedalaman air diukur dengan menurunkan garis tertimbang dari dek kapal, namun dengan hasil yang tidak begitu akurat . Pada 1838, Charles Bonnycastle melakukan percobaan pertama dengan diketahui echo sounding. 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 sounding menjadi 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 kedua puluh.
The First Practical Uses of Underwater Acoustics: The Early 1900s Menjelang akhir 1800-an, lalu lintas kapal meningkat menimbulkan kekhawatiran tentang navigasi. Selain itu, lampu terang dan sirene keras yang dipancarkan dari mercusuar jarak jauh tidak cukup memperingatkan kapal tentang bahaya perairan dangkal dan batu. Pada tahun 1889, American Lighthouse Board menyebutkan bahwa alternatif yang digunakan adalah bel air dan sistem mikrofon yang dirancang oleh Lucien Blake. Pada tahun 1901, sekelompok ilmuwan, yang percaya bahwa suara bawah air akan memberikan peringatan yang paling dapat diandalkan, membentuk Submarine Signal Company. Dalam pengembangannya peralatan yang akan digunakan untuk keselamatan navigasi meningkat, Perusahaan menerapkan penggunaan suara praktis pertama dari bawah air: lonceng bawah air yang terletak di bawah lightships atau mercusuar yang dapat dideteksi oleh receiver yang terpasang pada kapal. Mikrofon karbon-granula yang dikembangkan oleh Thomas Edison dan rekan-rekannya untuk telepon pertama dipasang dalam wadah tahan air, yang berfungsi sebagai hidrofon untuk menerima sinyal lonceng bawah air. Mendemonstrasikan perangkat sounder, sangat mirip dengan telepon, digunakan pada kapal dengan aparatus sinyal kapal selam. Dalam: "Signaling Submarine," Scientific American Tambahan, No 2071, hlm 168-170, 11 September 1915. Gambar milik NOAA Photo Library. Gambar 1-2. Percobaan sounder yang mirip telepon
Sayangnya, ship-mounted hydrophones juga menangkap latar belakang kebisingan kapal, termasuk mesin kapal, cipratan air, dan ikan, yang membuat sulit untuk mendengar suara lonceng. Pada pertengahan April 1912, Submarine Signal Company meminta seorang insinyur konsultasi, Reginald Fessenden A., apakah ia bisa mendesain ulang hydrophone untuk menyaring kebisingan tersebut. Fessenden menyarankan bahwa sumber (lonceng) ditingkatkan suaranya. Ia mengusulkan mengganti lonceng dengan bahan yang keras, generator suara bertenaga listrik yang dirancang untuk menghasilkan nada untuk mengirim titik-titik dan garis kode morse menggunakan sinyal akustik. Submarine Signal Company tidak tertarik dalam mengembangkan instrument tersebut, bagaimanapun, Fessenden sepakat untuk merancang sebuah hidrofon lebih selektif.
Gambar 1-3. Reginald Fessenden dan Fessenden Oscillator. Dalam "Signaling Submarine," Scientific American Tambahan, No 2071, hlm 168-170, 11 September 1915. Gambar milik NOAA Photo Library
Tenggelamnya kapal penumpang Titanic pada tanggal 14 April 1912, menjadi mendorong penemuan-penemuan ilmiah. Dalam seminggu tragis tabrakan kapal dengan gunung es, LR Richardson mengajukan paten untuk penemuan yang menggunakan suara dan gema dari bendabenda untuk menentukan jarak di udara. Teknik ini disebut echo ranging. Sebulan kemudian, ia mengajukan permohonan paten untuk melakukan hal yang sama di bawah air. Namun, saat itu, sumber akustik yang tepat masih tidak ada. Untuk memenuhi keinginan Submarine Signal Company untuk sebuah perbaikan hidrofon dan keinginan sendiri untuk peningkatan sumber suara, Fessenden merancang perangkat echo ranging. Menyerupai loudspeaker bertenaga tinggi dalam air, baik suara yang dihasilkan maupun yang dideteksi dan kemudian disebut "Fessenden Oscillator." 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.
World War I: 1914-1918
Gambar 1-4. Sound receiver jenis SE-4214 (SC) pada Perang Dunia I seperti yang diinstal pada sebuah kapal selam AS. Lasky, 1977
Penggunaan kapal selam dan ranjau bawah laut di Perang Dunia I sangat mempengaruhi perkembangan akustik bawah air. Kapal selam Jerman (U- boats) menargetkan pelayaran kapalkapal kargo antara Amerika Serikat dan Eropa, tenggelam hampir 10 juta ton kargo dalam dua tahun, melumpuhkan pasokan AS dan European Allied Forces’. Ledakan dari tambang pada kabel bawah laut juga mengambil korban mereka. Total kerugian akibat pasukan Jerman dan Sekutu
kapal perang 146 (termasuk 40 kapal selam), 267 kapal pembantu, dan 586 kapal dagang. Efektivitas kapal selam dan ranjau bawah laut dalam peperangan laut itu tak terbantahkan. Suara bawah air dapat digunakan untuk mendeteksi kapal selam dan ranjau yang terendam, sehingga akustik bawah air erat kaitannya dengan aplikasi militer (dan penelitian mengenai suara bawah laut menjadi rahasia). Selama Perang Dunia I, kapal selam terdeteksi dengan mendengarkan mesin atau baling-baling. Sebuah perangkat dengan dua earphone sederhana (tabung udara) digunakan pada operator sonar yang bisa menentukan arah dari mana suara datang dengan mekanis memutar system penerima. Sejumlah penerima yang ditarik juga dikembangkan untuk digunakan pada permukaan kapal, dalam rangka untuk menempatkan hydrophone jauh dari kebisingan yang dihasilkan oleh kapal. 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.
Between World War I and World War II: The 1920s and 1930s
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.
Non-military uses of underwater sound
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.
Gambar 1-5. Joe Worzel, bom di tangan, dalam sebuah percobaan untuk mengukur sedimen dan batu dari dasar laut di sekitar 1939 (Hersey, 1977). Gambar milik Woods Hole Oceanographic Institution.
Selama periode ini, para ilmuwan juga menemukan bahwa suara frekuensi rendah dapat menembus ke dasar laut. Mereka menemukan bahwa suara akan dipantulkan berbeda dari lapisan individu dalam sedimen. Untuk pertama kalinya, menggunakan suara, ilmuwan bisa menciptakan gambaran dari apa yang ada di bawah dasar laut. Ini memberikan petunjuk untuk sejarah bumi dan sarana untuk pendugaan minyak dan gas di bawah dasar laut . Pekerjaan perintis dilakukan oleh Maurice Ewing di Lehigh University, kemudian di Columbia University, dan Allyn Vine, Bracket Hersey, dan Sidney ("Bud") Knott di Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI). Pada tahun 1934, Ewing, Vine, dan Joe Worzel, Ewing adalah seorang mahasiswa, menghasilkan salah satu perekam awal seismik dirancang untuk menerima sinyal suara pada dasar laut. Kebutuhan untuk menghasilkan energi tinggi, frekuensi rendah dapat menembus jauh ke dalam dasar laut menyebabkan penggunaan bahan peledak dan akhirnya untuk pengembangan senjata udara tegangan tinggi dan high-voltage (sparkers). Akustik perikanan juga mulai selama periode ini. Kemungkinan untuk mendeteksi gema dari sekumpulan sarden dan herring disarankan pada tahun 1924 oleh P. Portier di Perancis. Beberapa tahun kemudian, Prancis Raymond navigator Rallier du Baty akibat sinyal abnormal pada gema lebih baik untuk sebuah kumpulan ikan cod di Grand Banks. Percobaan pertama yang berhasil menunjukkan deteksi akustik ikan diterbitkan pada tahun 1929 oleh K. Kimura, di Jepang.
Militer menggunakan suara bawah air
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. 1-6. Bathythermograph. Gambar milik Wikimedia Commons
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. Catatan BT menunjukkan bahwa selama siang hari berlangsung, matahari menghangatkan beberapa meter permukaan laut hingga 1-2 ° Celcius. Di bawah lapisan permukaan, air cepat dingin dengan bertambahnya kedalaman. kecepatan suara di lapisan permukaan yang hangat jauh lebih besar dari pada air dingin di bawahnya. Gelombang suara ditransmisikan dan dibiaskan oleh sistem echo ranging , membelok jauh dari lapisan permukaan menuju air yang lebih dalam dengan kecepatan suara yang lebih rendah. Pembelokan ini menciptakan zona bayangan akustik di bawah
lapisan permukaan, memungkinkan kapal selam diposisikan tepat di bawah lapisan untuk terlihat oleh sistem echo ranging. Ini adalah penyebab yang misterius dari " afternoon effect"
Gambar 1-7. 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.
World War II: 1941-1945
Karena akustik bawah air sangat penting selama Perang Dunia I, awal Perang Dunia II menandai dimulainya penelitian yang luas tentang akustik bawah air. Namun, selama Perang Dunia II, kemajuan akustik bawah air semakin berkembang, seperti di daerah lain telah berkembang radar dan senjata, namun dengan kerahasiaan. Pada akhir Perang Dunia II, US National Defense Research Committee menerbitkan Laporan Ringkasan Teknis yang mencakup empat volume hasil penelitian. Namun, banyak pekerjaan yang dilakukan selama perang itu tidak dipublikasikan sampai bertahuntahun kemudian. Upaya penelitian awal bawah laut selama Perang Dunia II difokuskan pada perang melawan kapal selam, termotivasi oleh keberhasilan U-boat Jerman pada tenggelamnya kapal dagang di perairan Amerika. Kemudian upaya yang ditujukan untuk meningkatkan kemampuan kapal selam Amerika terhadap Jepang di Samudra Pasifik.
Gambar. 1-8.
Merchant ditenggelamkan oleh U-boat di perairan Amerika, Januari-Juli 1942. Direproduksi dari Lasky 1977, yang diadaptasi dari seri sejarah Jerman angkatan laut Perang kapal U-boat di Atlantik, Vol. 1939-1941.
"Sonars" (SOund Navigation And Ranging) berkembang di akhir Perang Dunia II. Hal-hal yang mempengaruhi kinerja sistem sonar dijelaskan oleh apa yang sekarang disebut " persamaan sonar" yang meliputi source level, sound spreading, sound absorption, reflection losses, ambient noise, dan receiver characteristics. 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.
High Frequency Acoustics: Deep Scattering Layer
Gema berdifusi dari pertengahan kedalaman di laut diamati pada sonars relatively highfrequency Perang Dunia II. Untuk memahami apa yang mungkin menyebabkan gema, serangkaian percobaan telah dilakukan pada tahun 1942. Sebuah sonar ditransmisikan sinyal 24 kHz ke bawah dalam air. Selama siang hari, ilmuwan mengamati gema pada lapisan horisontal dekat kedalaman sekitar 400 m. Pada malam hari, gema diamati menunjukkan bahwa apa pun yang menyebabkan mereka naik ke permukaan laut dan tersebar di berbagai kedalaman yang lebih besar. Gema bermigrasi turun lagi saat fajar. Lapisan itu disebut "Deep Scattering Layer ". Deep Scattering Layer ditemukan hampir di mana-mana hadir di laut dalam. Diduga bahwa kantung renang ikan menjadi faktor yang berpengaruh. Setelah Perang Dunia II, penelitian menunjukkan bahwa lapisan hamburan dalam terdiri dari organisme kecil, termasuk ikan dan ubur-ubur, dengan kantung renang. Ditemukan bahwa perbedaan antara jumlah organisme dengan kantung renang yang tertangkap dan intensitas gema terjadi karena organisme ini mampu menghindari jaring yang ditarik oleh ahli biologi. Deep Scattering Layer terbukti penting dalam perkembangan selanjutnya dari oseanografi akustik karena merangsang penelitian tentang
resonansi ikan berkantung renang dan baru-baru ini tentang invertebrata, terutama beberapa jenis udang dan cumi-cumi. Penelitian ini juga membentuk dasar untuk mencari ikan dengan sonars .
Low Frequency Sound Propagation: Discovery of the SOFAR Channel
Pada musim semi tahun 1944, ilmuwan laut, Maurice Ewing dan Joe Worzel, dari Woods Hole, Massachusetts, kapal R / V Saluda menguji sebuah teori yang meramalkan bahwa suara frekuensi rendah mampu melakukan perjalanan jauh di laut dalam. Sebuah hidrofon penerima digantung dari R / V Saluda. Sebuah kapal kedua menurunkan 4-pon bahan peledak yang telah diatur untuk meledak jauh di laut pada jarak sampai 900 mil dari hidrofon R / V Saluda itu. Ewing dan Worzel mendengar, untuk pertama kalinya, suara karakteristik transmisi SOFAR (Low Frequency Sound Propagation: Discovery of the SOFAR Channel), terdiri dari serangkaian pulsa: Jerman mengenai ranjau di perairan Australia selama Perang Dunia II. Foto oleh Australian War Memorial (http:// www.awm.gov.au).
Gambar 1-9. Ambient Noise Tambang Jerman ditempatkan di perairan Australia selama Perang Dunia II. Foto oleh Australian War Memorial (http:// www.awm.gov.au).
Kebisingan yang mengganggu kemampuan untuk mendengar suara bawah air telah menjadi masalah sejak awal 1900-an ketika Submarine Signal Company pertama kali mencoba lonceng bawah air di dekat mercusuar untuk memperingatkan pelaut bahaya navigasi. Namun, studi sistematis dari ambient noise tidak dimulai sampai Perang Dunia II. Selama Perang Dunia II, acoustic mines dikembangkan yang dipicu oleh suara kapal yang lewat. Pengetahuan yang akurat tentang tingkat ambient noise diperlukan untuk mengatur level suara di mana acoustic mines akan dipicu, sehingga mereka akan meledak hanya ketika kapal hadir. Kebutuhan ini membantu kalibrasi untuk pengembangan sistem penerima, yang dibutuhkan untuk mengukur tingkat ambient noise. Di bawah arahan Vern Knudsen, direktur University of California Divisi War Research, pengukuran ambient noise dilakukan di perairan pesisir dan pelabuhan untuk frekuensi dari 1000 Hz sampai 50.000 Hz. Mereka menemukan bahwa tingkat noise meningkat dengan meningkatnya kecepatan angin dan tinggi gelombang. Untuk kecepatan angin tertentu, ambient noise berkurang dengan frekuensi akustik yang meningkat. Kurva yang menggambarkan hasil tersebut dikenal sebagai " Knudsen curves." Ketergantungan ambient noise pada kecepatan angin pada frekuensi antara 1000 Hz dan 50000 Hz tersirat bahwa pengukuran kebisingan ambien dapat digunakan sebagai alat untuk menentukan kecepatan angin di atas lautan. Prinsip ini dieksploitasi bertahun-tahun kemudian dalam instrumen oseanografi diberi nama Wotan , untuk " Wind Observations Through Ambient Noise ".
Keunggulan Metode Akustik
1. Berkecepatan tinggi (great speed), “quick assessment method” bila dibandingkan dengan metode konvensional yaitu pengukuran manual, 2. Estimasi stok ikan secara langsung (direct estimation) tanpa analisis parameter lingkungan, 3. Memungkinkan memperoleh dan memproses data secara real time, 4. Akurasi dan ketepatan tinggi (accuracy and precision),
5. Tidak berbahaya atau merusak karena tidak menyentuh objek, 6. Bisa digunakan jika metode lain tidak bisa / tidak mungkin dilakukan.
Penerapan Teknologi Akustik Bawah Air untuk Eksplorasi dan Eksploitasi Sumberdaya Non-Hayati Laut 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Pengukuran kedalaman dasar laut (Bathymetry), Pengidentifikasian jenis-jenis lapisan sedimen dasar laut (Subbottom Profilers) Pemetaan dasar laut (Sea bed Mapping), Pemetaan habitat dasar laut (Habitat Mapping), Pencarian kapal-kapal karam di dasar laut, Penentuan jalur pipa dan kabel dibawah dasar laut, Analisa dampak lingkungan di dasar laut.
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Pendugaan stok ikan, Mempelajari tingkah laku ikan, Pemetaan vegetasi bawah air, khususnya perairan dangkal, Mempelajari migrasi ikan, plankton atau biota lainnya, Studi keterkaitan habitat dan biota, Dll.
Aplikasi Metode Akustik untuk Bidang Perikanan
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.
[email protected], 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.
Laporan Praktikum
Buat resume yang berisi: 1. Sejarah Akustik Kelautan, 2. Ruang Lingkup Akustik Kelautan, 3. Manfaat Akustik Kelautan di dunia perikanan, 4. Cantumkan Pustaka/referensi, 5. Makalah terdiri dari 2 lembar A4 bolak-balik, 6. Dikumpul minggu depan diawal praktikum.
