Apakah Bumi Diputarkan Tanpa Alasan?

Pada masa lampau, kapal yang melakukan perjalanan panjang tidak akan dapat berlabuh tepat pada tujuannya walaupun kapal tersebut melaju dengan kecepatan tetap. Hal ini dikarenakan adanya kesalahan-kesalahan kalkulasi yang dilakukan oleh kapten kapal yang belum diketahui pada masa itu. Bayangkan, jika ada dua orang duduk berhadapan pada sebuah peron yang berputar. Jika salah satu dari mereka melempar bola mengarah pada orang yang ada di hadapannya, maka orang yang mengamati mereka dari jauh akan melihat bola tersebut seolah menggelinding lurus. Sebaliknya, orang yang duduk pada peron berputar menghadap ke arah orang yang ada di depannya dan menggelindingkan bola tersebut akan melihat bola tadi menempuh garis melengkung dan menuju ke arah yang berbeda. (Lihat gambar 1)

Gambar 1

Bayangkan bumi bagaikan bola yang kecil. Jika kita melempar sebuah benda dari Kutub Utara menuju titik A pada garis khatulistiwa, benda itu akan mengikuti sebuah garis melengkung melalui sisi kanan dan mencapai titik B, bukan titik A. Sama halnya jika sebuah benda dilempar dari Kutub Selatan menuju titik A maka akan melewati garis lengkung yang sama dengan arah yang sebaliknya (gambar 2).

Gambar 2

Kasus ini mempunyai titik persamaan. Sebuah benda yang bergulir pada sebuah permukaan yang berputar akan bergerak dengan pola garis melengkung. Garis lengkung ini, dan bukannya sebuah garis yang lurus, dapat dijelaskan dengan konsep gaya akselerasi. Gaya ini dinamakan sesuai nama seorang insinyur Prancis, Coriolis yang menjelaskan konsep tersebut pada tahun 1835. Jika gaya yang dihasilkan oleh perputaran bumi di sekeliling sumbunya ini tidak ada maka pergerakan udara dan arus air laut yang mengakibatkan kondisi iklim dunia ini akan amat berbeda dari yang ada sekarang. Benda-benda dalam contoh yang diberikan di atas, dilempar dari dua kutub dan bergerak pada arah yang berbeda, karena dunia berputar melawan arah jarum jam ketika dilihat dari Kutub Utara, dan berputar searah jarum jam ketika dilihat dari Kutub Selatan.

Udara di atas garis khatulistiwa menerima sinar matahari pada sudut yang lebar. Udara akan semakin bertambah setelah menyerap panas dan digantikan oleh udara lebih dingin yang datang dari garis lintang yang jauh. Pergerakan udara ini dimulai saat terhubungkan dengan perbedaan panas ini. Jadi jika bumi tidak berputar, udara dingin di kutub akan semakin berat dan bergerak turun. Lalu, udara tersebut akan digantikan oleh udara panas dari garis lintang yang lebih rendah. Udara di garis khatulistiwa akan bertambah karena menyerap panas dan bergerak sampai ke kutub yang akan turun setelah kehilangan panasnya. Lalu, udara tersebut akan kembali ke garis khatulistiwa, dan kali ini akan sangat dekat dengan tanah (gambar 3). Dalam kasus ini, bumi mungkin akan menjadi tempat yang tak bisa dihuni dikarenakan angin dingin yang bertiup dahsyat dimana-mana. Dan tentu saja, bagian yang menghadap matahari akan menjadi sangat panas dan sisi lainnya akan menjadi sangat dingin.

Gambar 3. Dampak dari pergerakan udara. Kemungkinan kondisi pergerakan udara jika bumi tidak berputar.

Tetapi, efek Coriolis memungkinkan pergerakan massa atmosfer udara yang besar ini melewati atas bumi kita yang berputar. Udara panas semakin bertambah dari garis khatulistiwa dan bergerak menuju kutub dengan arah yang melengkung, betapa bersyukurnya kita atas keberadaan efek Coriolis ini (gambar 4). Ketika arus udara ini mendekati garis lintang pada sudut kurang lebih 30 derajat, udara akan kehilangan panasnya dan turun. Bagian udara yang turun mulai bergerak ke arah garis khatulistiwa, tetapi melalui garis yang melengkung sesuai dengan efek Coriolis. Jadi, formasi melengkung ini menyebabkan “pertukaran angin”. Pada masa lampau, orang-orang berlayar dengan kapal dari Eropa menuju Amerika untuk melakukan pertukaran atau barter sehingga peristiwa ini disebut “pertukaran angin”. Sirkulasi udara yang terjadi di garis khatulistiwa dan garis bujur 30 derajat itu disebut sebagai sirkulasi Hadley. Arus udara inilah yang menyebabkan hujan lebat di daerah khatulistiwa dan sebagai akibatnya menghasilkan hutan hujan yang diyakini menjadi paru-paru planet kita serta menjadi sebab pula adanya gurun pasir di daerah yang kering dan panas yang menjadi berkah bagi kita. Berkah karena debu yang ada pada udara dari daerah gurun menyuburkan awan hujan dan berperan penting bagi turunya hujan.

Gambar 4. Efek coriolis pada masa pergerakan bumi yang berputar dan arus angin yang berkaitan dengannya.

Udara di kutub semakin dingin, dan hal ini menyebabkan arus air lain ketika udara semakin berat dan menurun. Ketika udara yang lebih rendah bergerak menuju garis khatulistiwa, maka hal ini akan mengubah arah efek Coriolis. Pada saat bersamaan udara mulai menyerap panas dan bergerak naik. Di garis lintang di mana air bergerak naik dengan menyerap panas, maka iklim berhujan akan terjadi. Siklus polar udara ini dapat terlihat pada lintang 60-90 derajat.

Beberapa bagian arus udara yang bergerak turun kira-kira 30 derajat dari garis lintang, akan bergerak menuju kutub pada sebuah level rendah. Begitu pula beberapa bagian udara yang datang dari kutub dan bergerak ke atas mulai bergerak menuju garis khatulistiwa. Jadi, siklus angin ketiga berputar mulai di antara garis lintang 60-90 derajat. “Angin barat” dibawa dari siklus ketiga ini. Selama masa pelayaran, angin-angin ini digunakan bagi perjalanan dari Amerika menuju Eropa (gambar 4).

Agar siklus udara ini terjadi, perputaran bumi pada porosnya saja tidaklah cukup; kecepatan dan massa udaranya juga berperan penting. Jika bumi diputarkan lebih lambat, maka efek Coriolis akan menjadi terlalu lemah untuk menghasilkan siklus udara tiga lapis. Sebagai contohnya, karena Venus diputarkan sangat lambat, maka ia hanya memiliki satu siklus udara pada atmosfernya. Faktor lainnya, seperti yang telah disebutkan, adalah massa atmosfer. Karena atmosfer di Mars sangat tipis dan massanya cenderung sedikit, maka efek Coriolisnya pun menjadi terlalu lemah dan hanya ada satu siklus udara.

Gambar 5

Efek Coriolis mencegah arus udara mengikuti arah yang lurus dan isobarnya menghasilkan angin puyuh ketika hal ini terjadi. Karenanya, angin topan pada belahan bumi bagian utara bergerak berlawanan arah jarum jam dan yang berada di selatan bergerak sesuai jarum jam (gambar 5). Secara alami, pergerakan atmosfer utama ini bukanlah satu-satunya. Iklim sebuah wilayah bergantung pada beberapa faktor seperti bentang darat, perbedaan suhu siang-malamnya dan lainnya. Oleh karenanya, kondisi iklim di bumi memiliki struktur yang sangat rumit. Bahkan, jika kita menganggap hanya beberapa faktor yang mempengaruhinya seperti yang didiskusikan di sini, ternyata masih banyak patokan lain yang tidak dapat dihitung yang membuat kehidupan manusia dapat berlangsung di bumi ini dan masing-masingnya berperan secara seimbang. Bahkan jika terjadi sedikit perbedaan pada rotasi dan massa atmosfernya maka akan menyebabkan terjadinya perubahan drastis pada planet Bumi.

Arus Laut

Pergerakan masa udara juga mempengaruhi air di permukaan laut. Oleh karenanya, arus di permukaan menghasilkan tenaga angin. Arus-arus ini sejajar dengan angin-angin yang berkaitan dengannya. Sebuah fakta yang sudah umum diketahui bahwa sejumlah air yang sangat banyak ini dapat merubah iklim pada wilayah yang dilaluinya. Dikarenakan hal ini di dua tempat pada garis lintang 54 derajat ditunjukkan perbedaan yang mengejutkan: di Ontario bisa saja ditemukan sekawanan beruang kutub, sementara pohon palem dan buah-buahan tropis pun bisa tumbuh di Belfast, ini semua berkat arus laut panas gulf stream. Ada pula beberapa arus air laut hangat lain yang lewat dari Brazil serta utara dan selatan garis khatulistiwa. Kebanyakan arus berpermukaan dingin lewat dari Labrador, Kanada, Kepulauan Falkland dan Peru. Arus hangat memperhalus iklim wilayah yang mereka lalui sementara arus dingin memberikan makhluk laut makanan yang berlimpah dan ini adalah wilayah-wilayah yang penting bagi mereka yang suka memancing.

Dampak angin bagi air laut biasanya mencapai kedalaman 100-200 meter bahkan pada beberapa kasus mencapai 1000 meter. Efek Coriolis memiliki peran yang penting pada arah arus. Pergerakan arus-arus ini akan berbelok ketika jalannya terhalang daratan. Sehingga keberhasilan arus air laut menjadi sebuah siklus dan menghasilkan siklus arus besar yang disebut “gyre”. Mereka bergerak searah jarum jam pada belahan bumi utara dan berlawanan arah jarum jam pada sisi selatan.

Ada lima sirkulasi laut utama di bumi dan masing-masing dari mereka memiliki empat aliran. Aliran-aliran ini berada pada bagian utara dan selatan Samudra Atlantis, utara dan selatan Samudra Pasifik dan satu berada di Samudra Hindia. Sirkulasi Atlantis Utara terjadi dari arus bagian utara khatulistiwa, Aliran Gulf, Arus Atlantis utara dan Arus Canary (gambar 6).

Gambar 6

Adanya efek Coriolis menjadi sebuah berkah luar biasa karena rantai makanan terbentuk dalam kehidupan laut dan di daerah sekitar pesisir pantai. Air laut bergerak dengan tenaga angin yang dihasilkan oleh Efek Coriolis, tetapi arus ini tidak selalu mengikuti angin yang mengaktifkannya. Dengan sebuah defleksi mendekati 45 derajat, mereka bergerak tepat di kanan bagian utara belahan bumi dan ke kiri belahan bumi bagian selatan.

Saat tinggi laut pasang berkurang karena efek gravitasi, efek Coriolis datang kembali untuk memberikan arus lain dengan arah yang sama pada arus tersebut. Air yang bertambah menuju pertengahan akan mulai surut sehingga mulai dibentuk arus vertikal baru. Dengan alasan yang sama, terpisahnya arus air ke kanan dan ke kiri di sekeliling wilayah garis khatulistiwa memberikan jalan bagi air yang ada di dasar laut yang kemudian akan muncul ke permukaan. Pada tempat-tempat ini, ketinggian air akan menurun. Fenomena upwelling (gerakan naiknya massa air laut) ini memberikan hasil yang sangat penting. Organisme laut yang mati akan tenggelam menuju dasar dan dihancurkan oleh bakteria yang ada di laut dalam. Ketika air laut yang kaya nutrisi ini naik ke permukaan akan menjadi keberkahan bagi semua makhluk hidup yang ada di laut tersebut. Sebuah fakta yang luar biasa bahwa adanya rotasi bumi berarti tersedianya kesempatan adanya sumber kehidupan dengan limpahan rezeki bagi banyak makhluk hidup. Semuanya ini memberikan keseimbangan bagi berjalannya kehidupan di planet kita, yang sebagian besarnya kita dapatkan sebagai anugerah, menjadikannya sebuah bahan perenungan dan nutrisi bagi pemikiran kita.

Diterbitkan di Fountain edisi 87.

Artikel Apakah Bumi Diputarkan Tanpa Alasan? pertama kali tampil pada Majalah Mata Air.