Interaksi Antar Gelombang

Pengamatan seksama tentang gelombang laut ternyata menunjukkan bahwa air gelombang tidak bergerak maju, melainkan bergerak melingkar, sehingga air hanya bergerak naik-turun begitu gelombang melintas. Tepi pantai menahan dasar gelombang, sehingga puncak gelombang bergerak lebih cepat untuk memecah di tepi pantai. Gelombang bergerak melintasi jarak yang jauh, tetapi medium (cair, padat, atau gas) hanya dapat bergerak terbatas. Dengan demikian, walaupun gelombang bukan merupakan materi, pola gelombang dapat merambat pada materi.

Dalam usaha menjelaskan proses tumbuhnya gelombang di laut, banyak teori dikemukakan para ahli, tetapi hanya ada dua teori yang saling melengkapi dan dapat menjelaskan pertumbuhan gelombang di lautan.

1.    Teori yang pertama dikemukakan oleh Phillips (1957), menyatakan bahwa: Turbulensi dalam angin menyebabkan fluktuasi acak permukaan laut yang menghasilkan gelombang-gelombang kecil-kecil (riak) dengan panjang gelombang beberapa sentimeter. Gelombang-gelombang kecil-kecil ini kemudian tumbuh secara linear  melalui proses resonansi dengan fluktuasi tekanan turbulensi.

2.    Teori yang kedua dikemukakan oleh Miles (1957), dan dikenal dengan teori ketidakstabilan atau mekanisme arus balik (feed-back Mechanisme), menyatakan bahwa: Ketika ukuran gelombang-gelombang kecil yang sedang tumbuh mulai mengganggu aliran udara di atasnya, angin yang bertiup memberikan tekanan yang semakin kuat seiring dengan meningkatnya ukuran gelombang, sehingga gelombang tumbuh menjadi besar. Proses pemindahan energi ini berlangsung secara tak stabil, semakin besar ukuran gelombang semakin cepat gelombangnya. Ketidakstabilan menyebabkan gelombang tumbuh secara eksponensial.

          Seiring dengan proses pertumbuhannya, gelombang-gelombang yang sedang tumbuh yang beragam energi dan frekuensinya saling berinteraksi untuk menghasilkan gelombang yang lebih panjang. Interaksi yang terjadi melibatkan proses pemindahan energi secara tak linear dari gelombang-gelombang frekuensi tinggi ke gelombang yang frekuensinya yang lebih rendah. Teori tentang interaksi tak linear dikemukan oleh Hasselmann (1961; 1963), dan Hasselmann, et al., 1973. 

         Proses transfer energi ini menyebabkan gelombang-gelombang periode panjang mempunyai energi yang lebih tinggi. Jika periode gelombang cukup panjang, cepat rambat gelombang dapat melebihi kecepatan angin pembentuknya, sehingga gelombang dapat keluar dari daerah pertumbuhannya.
         Bentuk dari sebuah gelombang menunjukkan gerakan partikel-partikel air yang ada di dalam gelombang. Walaupun gelombang bergerak makin maju ke depan, partikel-partikel di dalam gelombang akan meninggalkan jejak yang membentuk lingkaran. Jejak lingkaran yang dibuat oleh partikel-partikel akan menjadi lebih kecil sesuai dengan makin besarnya kedalaman di bawah permukaan gelombang.

Gelombang yang terbentuk di daerah pertumbuhannya disebut ”Sea” dan gelombang yang telah atau dapat keluar dari daerah pertumbuhannya disebut ”swell”. Di daerah pertumbuhannya, gelombang mempunyai variasi frekuensi, ukuran, dan arah rambat yang beragam, sehingga permukaan laut tampak tidak teratur. Variasi ukuran dan frekuensi swell terbatas pada gelombang frekuensi rendah yang saling berdekatan, sehingga perambatan gelombang teratur dan nampak jelas di permukaan laut.
Penjelasan tentang proses tumbuhnya gelombang menunjukkan bahwa gelombang-gelombang pendek tumbuh dengan sangat cepat, jauh lebih cepat daripada gelombang-gelombang yang lebih panjang. Ini berarti bahwa gelombang pendek mendapat suplai energi yang lebih besar dari angin daripada gelombang panjang.

Klasifikasi gelombang berdasarkan ukuran dan penyebabnya (Pond and Pickard, 1983):

1.    Riak (ripples) / gelombang kapiler (capillarywave) dengan panjang gelombang 1,7 meter dan periode kurang dari 0,2 detik disebabkan oleh adanya tegangan permukaan dan tiupan angin yang tidak terlalu kuat pada permukaan laut.
2.    Gelombang angin (seas/wind waves) dengan panjang gelombang sampai kira-kira 130 meter dan periode 0,2- 0,9 detik ditimbulkan angin.
3.    Alun (swell) dengan panjang gelombang sampai ratusan meter dan periode 0,9-15 detik ditimbulkan oleh angin yang bertiup lama.
4.    Gelombang pasang surut (tidal wave) dengan panjang gelombang beberapa kilometer dengan periode 5 jam,12 jam, dan 25 jam oleh fluktuasi gaya gravitasi Matahari dan Bulan.

Gelombang laut dapat didefinisikan sebagai proses gerakan naik turunnya molekul air laut, membentuk puncak dan lembah pada lapisan permukaan air laut. Gerakan gelombang laut (sea wave) ini secara umum terbentuk karena adanya gerakan angin (massa udara yang bergerak, walaupun kadang-kadang gelombang laut ini timbul akibat aktivitas vulkanisme atau tektonisme di dasar laut).

Helmholtz menerangkan prinsip terjadinya gelombang sebagai berikut: “Jika ada dua massa benda yang berbeda kerapatannya (densitasnya) bergesekan satu sama lain, maka pada bidang geraknya akan terbentuk gelombang.

        Gelombang adalah getaran yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi gravitasional, yang bisa berjalan lewat vakum, gelombang juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya memulihkan yang lentur) di mana mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Malahan, setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu.

Energi utama yang membentuk sistem pesisir pantai adalah gelombang. Gelombang adalah sebuah gerakan sirkuler atau eliptikal pada air laut di lapisan paling atas. Gelombang disebabkan oleh tekanan angin yang melewati permukaan air laut. Namun gelombang yang dihasilkan oleh angin tersebut tidak membuat air laut bergerak maju. Semakin kuat angin bertiup, semakin besar ketinggian dan jarak gelombang yang dihasilkan.

Deskripsi tentang sebuah gelombang hingga kini masih belum jelas dan akurat, oleh karena  permukaan laut merupakan suatu bidang yang kompleks dengan pola yang selalu berubah dan tidak stabil (Garrison, 1993). Gelombang merupakan fenomena alam penaikan dan penurunan air secara periodik  dan dapat dijumpai di semua tempat di seluruh dunia. 

    Gross (1993) mendefenisikan gelombang sebagai gangguan yang terjadi di permukaan air. Sedangkan 

  Sverdrup at al, (1946) mendefenisikan gelombang sebagai sesuatu yang terjadi secara periodik terutama gelombang yang disebabkan oleh adanya peristiwa pasang surut.

Massa air permukaan selalu dalam keadaan bergerak, gerakan ini terutama ditimbulkan oleh kekuatan angin yang bertiup melintasi permukaan air dan menghasilkan energi gelombang dan arus. Bentuk gelombang yang dihasilkan cenderung tidak menentu dan tergantung pada beberapa sifat gelombang, periode dan tinggi dimana gelombang dibentuk, gelombang jenis ini disebut “Sea”. Gelombang yang terbentuk akan bergerak ke luar menjauhi pusat asal gelombang dan merambat ke segala arah, serta melepaskan energinya ke pantai dalam bentuk empasan gelombang. Rambatan gelombang ini dapat menempuh jarak ribuan kilometer sebelum mencapai suatu pantai, jenis gelombang ini disebut “Swell”.