Fisika Lingkungan

assalammualikum,.. 

kali ini saya akan membahas tentang Fisika Lingkungan. baiklah lagsing saja di lihat,.. silahkan :)

Fisika Lingkungan adalah fisika dari lingkungan fisik manusia (atau organisme pada umumnya).  Jadi menyangkut kajian tentang aplikasi prinsip-prinsip fisika pada lingkungan fisik.  Untuk memberikan gambaran tentang ruang lingkup Fisika Lingkungan, pandanglah gambar di bawah ini.  Yang dimaksudkan dengan lingkungan fisik adalah: (1) Udara, (2) Tanah dan (3) Air.

            Untuk dapat melanjutkan kehidupan, maka manusia (organisme) harus berinteraksi dengan lingkungan fisiknya.  Dalam konteks interaksi inilah fisika lingkungan menjadi sangat penting.  Banyak prinsip-prinsip fisika yang harus dapat dipahami. Harus ada pengukuran-pengukuran dan analisis terhadap variabel-variabel fisik ketika manusia (organisme) berinteraksi dengan lingkungan fisiknya.

            Dalam kenyataan manusia paling banyak berinteraksi langsung dengan lingkungan fisik udara (atau dalam buku ini, atmosfir dekat permukaan).  Oleh karena itu, buku ini lebih mengfokuskan pembahasan pada prinsip-prinsip fisika pada udara (atmosfir dekat permukaan).

           

Proses-proses fisik yang berlangsung pada atmosfir dekat permukaan lebih mudah dipahami dengan mendefinisikan suatu sistim Permukaan-Udara seperti gambar berikut, suatu sistim yang terdiri dari permukaan (organisme atau objek alam) dan kolom udara di atasnya yang dibatasi oleh garis putus-putus (batas khayal).  Sistim Permukaan-Udara dapat dipandang dalam skala mikro seperti permukaan tubuh organisme dan udara di atasnya ataupun dalam skala makro seperti permukaan suatu hamparan (sawah, tanaman pertanian, hutan, pemukiman, dan lain-lain) dan udara di atasnya.  Pendekatan sistim ini digunakan dalam tiap-tiap bab buku ini.

            Udara adalah gas.  Sebagai gas maka hukum-hukum fisika tentang gas sangat berperan penting. hukum-hukum gas terutama, hukum gas ideal untuk udara kering dan uap air (oleh karena udara menunjukkan sifat-sifat mendekati gas ideal).  Kali ini saya akan membahas proses transfer molekular.  Prinsip transfer entitas   antara permukaan organisme (objek alam) dan udara yang berkontak dengannya  berdasarkan hukum difusi Fick, berlaku secara umum untuk transfer entitas seperti momentum, panas dan massa (misalnya uap air, CO₂, dan O₂).  Dibahas juga tentang konsep tahanan, yang merupakan analogi dengan hukum Ohm dalam kelistrikan.  Analogi dengan hukum Ohm, telah menjadi konsep yang sangat penting dalam fisika lingkungan dan telah menjadi bahasa umum bagi para ahli biologi dan fisika lingkungan.  Prinsip-prinsip transfer (transport) entitas ini, aplikasinya lebih jauh akan nampak pada bab 4 dan bab 5.  Pada bagian akhir bab 1 dibahas tentang perhitungan kelembaban lingkungan secara praktis.  Hal ini dimaksudkan supaya mahasiswa dapat menentukan kelembaban lingkungan secara praktis di lapangan.

            Sumber energi utama untuk semua proses fisik di permukaan adalah radiasi matahari.  Pada bab 2 dibahas mengenai radiasi; hukum-hukum yang mengatur mengenai radiasi, radiasi lingkungan, intersepsi radiasi matahari oleh organisme atau suatu objek alam (geometri radiasi), dan neraca radiasi.  Neraca radiasi tidak lain adalah pernyataan dari hukum kekekalan energi.  Dalam hal ini radiasi neto, tidak lain adalah merupakan energi yang tersedia untuk semua proses-proses fisik yang berlangsung di permukaan.  Proses-proses itu adalah: pemanasan udara, penguapan air, pemanasan permukaan (tanah), dan pemanfaatan energi oleh organisme melalui proses fisiologis.

            Udara adalah fluida.  Sebagai fluida maka sifat-sifat umum fluida,  seperti zat cair,  juga berlaku dalam udara.  Dalam telaah tentang transfer entitas, sebagaimana yang dapat dibaca pada buku-buku teks tentang transfer panas, banyak berkaitan dengan  kelompok-kelompok tak berdimensi (kelompok variabel-variabel fisik yang operasi aritmatik satuan-satuannya adalah satu, atau tak berdimensi).  Oleh karena itu maka pada bab 3 diberikan pembahasan yang cukup memadai tentang analisis dimensional dan beberapa aplikasinya dalam fisika lingkungam.  Pentingnya analisis dimensional akan nampak ketika mempelajari bab 4 dan bab 5 yang membahas tentang transfer entitas (momentum, panas dan massa).

            Hukum transport yang diperkenalkan dalam bab 1, dikembangkan lebih jauh pada bab 4 dan bab 5.  Pembahasan tentang transfer entitas pada atmosfir dekat permukaan diberikan pembahasan yang lebih banyak dan lebih mendetail dibanding dengan bab-bab lainnya.    Diberikan juga cara-cara praktis untuk menentukan kondisi stabilitas atmosfir dekat permukaan, dan laju transfer entitas, agar mahasiswa bukan hanya mengetahui secara teoritis tetapi dapat juga memahaminya secara praktis.

            Dapat dikatakan bahwa semua variabel fisik lingkungan seperti radiasi (intensitas), suhu udara dan suhu tanah, kecepatan angin, kelembaban udara (dan tanah), laju transfer entitas, dan lain-lain adalah variabel-variabel yang berubah menurut waktu (fungsi waktu) atau pun berubah menurut ruang (fungsi ruang).  Dalam pengertian ini maka untuk menganalisis besaran-besaeran ini, analisis Fourier merupakan satu bentuk analisis yang sangat berguna.  Oleh karena itu dalam bab 6 diberikan bahasan tentang hal ini dan beberapa aplikasinya dalam kasus fisika lingkungan.

            Untuk  lingkungan fisik tanah dan air, sekalipun tidak dibahas dalam buku ini akan tetapi hukum-hukum fisika tentang transfer seperti hukum Fourier, dan terutama analogi dengan hukum Ohm juga tetap berlaku.  Pada lingkungan fisik ini, pembahasan hanya diberikan pada fenomena transfer panas pada medium tanah dan tingkah laku suhu air dalam kaitan dengan aplikasi analisis Fourier (deret waktu), sebagaimana dikemukakan pada bab 6.

            Dalam konteks fisika lingkungan seperti yang dikemukakan di atas, maka konsep-konsep fisika yang dibahas dalam buku ini dipandang cukup memadai sebagai dasar untuk aplikasi yang lebih spesifik dalam bidang-bidang lain seperti pertanian, peternakan, perikanan, geografi fisik, mikrometeorologi, biologi lingkungan, kelautan  dan lain-lain.  Dengan pemahaman konsep-konsep yang dikemukakan dalam buku ini para mahasiswa diharapkan dapat mengadaptasikannya dalam bidang-bidang lainnya.