Sejarah dan Perkembangan Akustik
Akustik merupakan teori yang membahas tentang gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium. Sedangkann akustik kelautan adalah teori yang membahas tentang gelombang suara dan perambantannya dalam suatu medium air laut. Akustik kelautan merupakan satu bidang kelautan yang umendeteksi target di kolom perairan dan dasar perairan dengan menggunakan suara sebagai mediannya. Studi kelautan dengan menggunakan akustik sangat m embantu peneliti untuk mengetahui objek yang berada di kolom dan dasar perairan. Objek ini dapat berupa plankton, ikan, jenis subtrat maupun kandungan minyak yang berada di bawah dasar perairan.
Sejarah perkembangan akustik kelautan dimulai sekitar tahun 1490 berasal dari catatan harian Leonardo da vinci yang menuliskan : “Dengan menempatkan ujung pipa yang panjang didalam laut dan ujung lainnya di telinga anda, dapat mendengarkan kapal-kapal laut dari kejauhan”. Ini mengindikasikan bahwa suara dapat berpropagasi di dalam air. Ini yang disebutkan dengan Sonar pasif (passive Sonar) karena kita hanya mendengar suara yang ada.
Pemahaman fisik proses akustik maju cepat selama dan setelah Revolusi Ilmiah. Terutama Galileo Galilei (1564-1642), tetapi juga Marin Mersenne (1588-1648) mandiri, menemukan hukum lengkap bergetar string (menyelesaikan ilmu Pythagoras dan mulai 2000 tahun sebelumnya). Galileo menulis gelombang yang dihasilkan oleh getaran dari tubuh yang nyaring, dan menyebar melalui udara, yang di bawa ke tympanum dari telinga stimulus yang menafsirkan pikiran sebagai suara. Sebuah pernyataan yang luar biasa yang menunjuk awal fisiologis dan psikologis akustik. Pengukuran eksperimental dari kecepatan suara di udara telah dilakukan berhasil antara tahun 1630-1680 oleh sejumlah peneliti dan yang paling menonjol Mersenne. Sementara itu Newton (1642-1727) meneliti yang hubungan untuk kecepatan gelombang dalam zat padat landasan akustik fisik (Principia, 1687).
Pada abad ke-18 melihat kemajuan besar dalam akustik para matematikawan menerapkan teknik baru kalkulus untuk menguraikan teori-teori propagasi gelombang suara. Pada abad ke-19 tokoh utama akustik matematika Helmholtz dari Jerman, mengkonsolidasi bidang akustik fisiologis, dan Rayleigh dari Inggris, yang menggabungkan pengetahuan sebelumnya dengan penelitianya sendiri ke lapangan dalam karya monumental-nya "Teori Sound ". Pada abad ke-19 juga, Wheatstone, Ohm, dan Henry mengembangkan analogi antara listrik dan akustik. Abad ke-20 melihat perkembangan aplikasi teknologi semakin tumbuh pesat. Aplikasi tersebut pertama kali di aplikasikan melalui pekerjaan Sabine's ground breaking dalam akustik arsitektur, diikuti Underwater akustik digunakan untuk mendeteksi kapal selam pada Perang Dunia pertama. Rekaman suara dan telepon memainkan peranan penting dalam transformasi global masyarakat.
Setelah PD II berakhir, penggunaan akustik semakin berkembang luas untuk tujuan damai dan ilmiah, antara lain digunakan untuk; mempelajari proses perambatan suara pada medium air, penelitian sifat-sifat akustik dan benda-benda yang terdapat pada suatu perairan, komunikasi dan penentuan posisi di kolom perairan. Selanjutnya perkembangan akustik semakin pesat pada awal dekade 70an karena telah ditemukan Echo Integrator yang dapat menghasilkan nilai absolut untuk pendugaan dan estimasi bawah air.
Pada abad ke 19, Jacques and Pierre Currie menemukan piezoelectricity, sejenis kristal yang dapat membangkitkan arus listrik jika kristal tersebut ditekan, atau jika sebaliknya jika kristal tersebut dialiri arus listrik mak kristal akan mengalami tekanan yang akan menimbulkan perubahan tekanan di permukaan kristal yang bersentuhan dengan air. Selanjutnya signal suara akan berpropagansi didalam air. Ini yang selanjutnya disebut dengan Sonar Aktif (Active Sonar).
Perkembangan akustik yang sangat pesat pada saat Perang Dunia pertama terutama digunakan untuk pendeteksian kapal-kapal selam yang ada dibawah laut. Pendeteksian ini menggunakan 12 hydrophone (yang setara dengan microphone untuk penggunaan didarat) yang diletakan memanjang di bawah kapal laut untuk mendengarkan sinyal suara yang berasal dari kapal selam. Setelah Perang Dunia I, perkembangan akustik kelautan cenderung stgnan ini dikarenakan pada saat itu belum adanya perkembangan lebih lanjut dan penggunakan akustik kelautan lebih difokuskan untuk keperluan militer. Pada saat Perang Dunia di mulai penggunakaan akustik kembali berkembang dengan pesat. Penggunaan torpedo yang menggunakan sinyal akustik untuk mencari kapal musuh adalah penemuan yang hebat pada jaman itu.
Setelah selesainya Perang Dunia II, akustik tidak hanya digunakan untuk keperluan militer saja, tetapi akustik banyak digunakan untuk keperluan non-militer diantaranya mempelajari proses perambatan suara didalam medium air; penelitian sifat-sifat akustik dari air dan benda-benda bawah air; pengamatan benda-benda dari echo yang mereka hasilkan; pendeteksian sumber-sumber suara bawah air; komunikasi dan penetapan posisi dengan alat akustik bawah air. Pada dekade tahun tujuh puluhan barulah secara intensif diterapkan dalam pendeteksian dan pendugaan stok ikan, yakni dengan dikembangkannya analog echo-integrator dan echo counter. Perkembangan yang menyolok ini tidak hanya di Inggris tetapi juga di Norwegia, Amerika, Jepang, Jerman dan sebagainya.
Kemudian setelah diketemukan digital echo integrator dual beam acoustic system, split beam acoustic system, quasy ideal beam system dan aneka echo processor canggih lainnya, barulah ketelitian dan ketepatan pendugaan stock ikan dapat ditingkatkan sehingga akhir-akhir ini peralatan akustik menjadi peralatan standar dalam pendugaan stock ikan dan manajemen sumberdaya perikanan.
Dalam survey kelautan dapat digunakan untuk menduga spesies ikan, menduga ukuran individu ikan, kelimpahan/stok sumberdaya hayati laut (plankton dan ikan).
jaring/kurungan dan untuk memantau tingkah laku ikan (dengan telemetering tags), khususnya aktifitas makan (feeding activity).
Sedangkan dalam penelitian tingkah laku ikan dapat digunakan untuk pergerakan/migrasi ikan (vertical dan horizontal) dan orientasi ikan (tilt angel), reaksi menghindar (avoidance) tewrhadap gerak kapal dan alat penangkapan ikan, respon terhadap cahaya, suara, listrik, hydrodinamika,kimia,mekanik dan sebagainya.
Untuk kegiatan aplikasi studi penampilan dan slektifitas alat penangkapan ikan terutama dalam studi pembukaan mulut trawl, kedalam, posisi dan sebagainya. Dalam slektifitas penangkapan (prosentase ikan yang tertangkap terhadap yang terdeteksi didepan mulut trawl. atau didalam lingkaran purseseine).Kegiatan lain yang dapat dikaji dengan teknologi akustik bawah air adalah sifat sifat-sifat akustik dari air laut dan obyek bawah air, pendeteksian kapal selam danobyek-obyeklainya.
Menurut Arnaya (1991) Kegunaan lain dari akustik bawah air adalah untuk penentuan kedalaman air dalam pelayaran, jenis dan komposisi dasar laut (lumpur, pasir, kerikil, karang dan sebagainya), untuk penentuan contour dasar laut, lokasi kapal berlabuh atau pemasangan bangunan laut, untuk eksplorasi minyak dan mineral didasar laut, mempelajari proses sedimentasi dan untuk pertahanan keamanan (pendeteksian kapal-kapal selam dengan pemasangan buoy-system).
Dalam survey kelautan dapat digunakan untuk menduga spesies ikan, menduga ukuran individu ikan, kelimpahan/stok sumberdaya hayati laut (plankton dan ikan). Aplikasi dalam budidaya perairan dapat digunakan dalam penentuan/pendugaan jumlah biomass dari ikan dalam jaring/ kurungan pembesaran (penned fish/enclosure), untuk menduga ukuran individu ikan dalam jaring/kurungan dan untuk memantau tingkah laku ikan (dengan telemetering tags), khususnya aktifitas makan(feedingactivity).
Sedangkan dalam penelitian tingkah laku ikan dapat digunakan untuk pergerakan/migrasi ikan (vertical dan horizontal) dan orientasi ikan (tilt angel), reaksi menghindar (avoidance) tewrhadap gerak kapal dan alat penangkapan ikan, respon terhadap rangsangan (stimuli) cahaya, suara, listrik, hydrodinamika, kimia, mekanikdansebagainya. Untuk kegiatan aplikasi studi penampilan dan slektifitas alat penangkapan ikan terutama dalam studi pembukaan mulut trawl, kedalam, posisi dan sebagainya. Dalam slektifitas penangkapan (prosentase ikan yang tertangkap terhadap yang terdeteksi didepan mulut trawl atau didalam lingkaran purse seine).
Potensi sumberdaya laut di Indonesia sangatlah besar yang mencakup potensi sumberdaya hayati dan non-hayati. Sumberdaya laut tersebut sampai sekarang belum secara maksimal dapat dieksplorasi dan dieksploitasi selain minyak dan gas bumi pada sektor sumberdaya non hayati. Demikian pula pada sektor sumberdaya hayati laut, eksplorasi dan eksploitasi terhadap ikan-ikan laut dan sejenisnya membutuhkan kearifan disamping teknologi canggih namun tidak merusak lingkungannya.
Untuk menunjang eksplorasi dan eksploitasi sumberdaya laut, dapat digunakan teknologi akustik bawah air (underwater acoustics). Teknologi ini dikenal luas denagn sebutan teknologi akustik yang tidak lain adalah penggunaan gelombang suara yang dalam dunia navigasi disebut Sonar atau Echosounder dan sejenisnya. Dengan pendekatan fungsi, Sonar atau Echo sounder pada teknologi navigasi dapat disetarakan dengan penggunaan Radar untuk pendeteksian objek di permukaan air.
Dalam pengelolaannya, perairan Indonesia dibagi dalam sembilan wilayah pengelolaan perikanan dan kelautan dengan penamaan tertentu, seperi Laut Banda, Laut Arafura, Laut Sulu, Laut Jawa dan seterusnya. Setiap area perairan tersebut mempunyai karakter yang berbeda satu sama lainnya demikian pula perbedaan dengan laut wilayah subtropis. Hal ini ditentukan oleh kondisi geografis masing-masing area perairan, pola arus, perubahan temperatur dan salinitas, kedalaman air dan lain-lain. Kondisi keberagaman tofografis, kedalaman terlebih lagi berada pada kawasan tropis mengakibatkan melimpahnya sumberdaya yang beragam pula.
Sonar (Sound Navigation and Ranging) adalah sistem penginderaan bawah air dengan menggunakan gelombang suara (akustik). Pada awal pengembangannya sistem sonar ini lebih banyak digunakan dalam bidang militer terutama pada awal perang dunia II dimana peperangan bawah air mulai menjadi taktik utama pertempuran laut untuk menghancurkan kekuatan lawan. Dalam perkembangannya teknologi penginderaan bawah air sangat banyak dipengaruhi oleh kemajuan teknologi lainnya, terutama teknologi sensor, elektronika dan microprocessor.
Dengan kemajuan teknik pemrosesan sinyal maka penerapan dalam bidang non-militer mulai dikembangkan untuk berbagai aplikasi misalnya untuk pemetaan dasar laut, perikanan dan sebagainya.Sonar adalah istilah yang pertama kali digunakan oleh orang Amerika. Sonar merupakan singkatan dari Sound Navigation And Ranging. Sedangkan orang Inggris lebih suka menyebutnya ASDIC yang merupakan singkatan dari Anti Submarine Detection Investigation Committee. Tapi secara umum, bahkan di Indonesia juga, lebih sering digunakan istilah yang digunakan oleh Amerika, Sonar. Sonar adalah suatu metode yang memanfaatkan perambatan suara didalam air untuk mengetahui keberadaan obyek yang berada dibawah permukaan kawasan perairan. Secara garis besar sitem kerja sebuah peralatan sonar adalah mengeluarkan sumber bunyi yang akan menyebar didalam air.
dari sumber suara. Pada peralatan sonar yang lebih canggih, bentuk fisik ataupun bahan pembentuk obyek itu dapat diketahui juga.
Berikut adalah penerapan teknologi akustik bawah air untuk eksplorasi dan eksploitasi sumberdaya non-hayati laut, berikut ini merupakan bagian dari peranan sonar yaitu:
1. Pengukuran Kedalaman Dasar Laut (Bathymetry)
2. Pengidentifikasian Jenis-jenis Lapisan Sedimen Dasar Laut (Subbottom Profilers)
3. Pemetaan Dasar Laut (Sea bed Mapping) 4. Pencarian kapal-kapal karam didasar laut
5. Penentuan jalur pipa dan kabel dibawah dasar laut. 6. Analisa Dampak Lingkungan di Dasar Laut
Side Scan Sonar merupakan salah satu teknologi hidroakustik yang digunakan untuk memetakan dasar laut dan juga dapat digunakan untuk melacak pergerakan kawanan ikan. Teknologi ini sudah cukup baik digunakan untuk mempelajari kehidupan di laut.
Teknologi Side Scan Sonar pertama kali dikembang oleh Dr. Harold Edgerton dari Massachusetts Institute of Technology pada tahun 1960. Edgerton yang merupakan seorang profesor teknik elektro juga telah mengembangkan cahaya kecepatan tinggi untuk fotografi pada tahun 1930. Edgerton menyadari bahwa fotografi tidak cocok digunakan di air yang keruh, untuk itu ia menggunakan prinsip dari tabung cahaya untuk akustik. Dengan memancarkan energi suara secara cepat adan merekam kembalu pantulannya, ia dapat menciptakan suatu perangkat yang dapat memetakan dasar perairan.
Pada tahun 1963, untuk pertama kali Edgerton menggunakan Side Scan Sonar untuk mencari bangkai kapal Vineyard di Teluk Elang, Massachusetts. Dari tahun 1963 sampai 1967, tim Edgerton yang dipimpin oleh Martin Klein berhasil mengembangkan side scan sonar dengan dua chanel. Teknologi tersebut juga telah digunakan untuk membantu Alexander McKee dalam menemukan Kapal Mary Rose yang telah lama hilang.
Edgerton membuat beberapa ekspedisi si seluruh dunia menggunakan side scan sonar untuk menacarai beberapa bangkai kapal dan bahkan juga mencari monster Loch Ness. Di tahun 1975, Edgerton dan Jacques Cousteau menggunakan side scan sonar untuk mencari bangkai kapal HMHS Britannic di Laut Aegean. Britanic merupakan kapal rumah sakit Inggris yang tenggelam pada Perang Dunia I tepatnya tanggal 21 November 1916. Sekarang ini kapal tersebut merupakan situs sejarah yang paling terkenal di dunia.
Hasil dari teknologi side scan yang sebenarnya berupa gambar-gambar dalam lembaran kertas, bukanlah dalam layar komputer. Lembaran kertas ini dibuat dengan memplotkan gambaran sonar pada kertas gulung. Barulah pada tahun 1980 dimana teknologi komputer telah banyak berkembang, hasil dari side scan sonar dibuat dalam bentuk digital. Kemajuan teknologi ini mempermudah pengguna dalam menampilkan dan menyimpan data.
juga telah banyak dipergunakan dalam berbagai kegiatan, diantaranya kegiatan komersial, militer dan aplikasi liburan pipa lepas pantai termasuk lokasi dan survei, penegakan hukum dan operasi pemulihan pencarian, arkeologi laut, kapal karam berburu dan mencari ikan
Ruang Lingkup Akustik Kelautan Secara Global A. Militer
Alat akustik digunakan untuk kegiatan militer dan sangat canggih untuk saat ini. Negara Amerika telah mengembangkan akustik dan menghasilkan suatu Akustik Perangkat Long Range (LRAD), perangkat jarak jauh yang berasal dan peringatan beam yang diarahkan akustik. LRAD dikembangkan untuk berkomunikasi pada rentang operasional dengan kewenangan dan unggul dalam tinggi kebisingan pada lingkungan ambient. LRAD dirancang untuk komunikasi di 300 meter diatas tanah dan 500 + meter di atas air, LRAD juga dapat mengeluarkan nada peringatan
B. Biologi Kelautan
Suatu kajian Pengetahuan dalam menentukan jenis spesies, tingkah laku ikan serta lainnya.
C. Perkapalan
Perancangan alat tangkap berbasis akustik agar hasil tangkapan maksimal dan tidak tepat sasaran, karena dengan akustik dapat dideteksi kumpulan suatu ikan.
D. Pemetaan
Data dari pengukuran kedalaman dengan alat akustik nantinya dapat dijadikan suatu peta dasar laut.
E. Oseanografi kelautan
Suatu kajian Pengetahuan yang mempelajari tentang sifat-sifat laut, baik dalam kimia, fisik, maupun bio-geo dan hal – hal yang bersifat kelautan lainnya menggunakan suatu alat akustik.
F. Industri
Penentuan lokasi yang sesuai dengan metode pendeteksian dasar laut dan menganalisis dampak yang akan terjadi jika industri tersebut dibangun didaerah tersebut.
Manfaat Akustik kelautan
Manfaat akustik meliputi aplikasi dalam survei kelautan, budidaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat tangkap, bioakustik. Aplikasi dalam survei kelautan untuk menduga spesies ikan, dengan akustik kita dapat menduga spesies ikan yang ada di daerah tertentu dengan menggunakan pantulan dari suara, semua spesies mempunyi target strengh yang berbeda-beda. Aplikasi dalam dunia budidaya untuk pendugaan jumlah ekor, biomass dari ikan dalam jaring/kurungan pembesaran untuk menduga ukuran dari individu ikan dalam jaring kurungan, memantau tingkah laku ikan dengan acoustic tagging.
