Sistem Sonar dan Pemanfaatannya

Sistem sonar merupakan sistem yang digunakan untuk mendeteksi tempat dalam melakukan pergerakan dengan deteksi suara frekuensi tinggi (ultrasonik). Bunyi ultrasonik merupakan bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz. Sonar atau Sound Navigation and Ranging merupakan suatu metode penggunaan gelombang ultrasonik untuk menaksir ukuran, bentuk, dan kedalaman benda. 

Kelelawar adalah salah satu hewan yang dapat mengeluarkan gelombang ultrasonik pada saat ia terbang. Gelombang yang dikeluarkan akan dipantulkan kembali oleh benda-benda atau binatang lain yang akan dilewatinya dan diterima oleh suatu alat yang berada di tubuh kelelawar, kemampuan kelewar untuk menentukan lokasi ini disebut dengan ekolokasi. Ekolokasi atau disebut juga biosonar adalah penggunaan gelombang suara untuk menentukan letak objek-objek yang ada berdasarkan pantulan gelombang suara itu. Jarak ditentukan berdasarkan waktu yang dibutuhkan pantulan gelombang suara untuk kembali ke sumbernya. Selain kelalawar, hewan yang memiliki kemampuan ekolokasi adalah ikan paus. 

Lalu kenapa kelalawar mengunakan kemampuan ekolokasi untuk mendeteksi mangsa dan benda-benda disekitar? Pada malam hari, mata kelelawar mengalami disfungsi (pelemahan fungsi). Kelelawar menggunakan indera pendengarannya untuk "melihat". Kelelawar mengeluarkan bunyi ultrasonik sebanyak mungkin. Kemudian, kelelawar mendengarkan bunyi pantul tersebut untuk mengetahui letak suatu benda dengan tepat, sehingga kelelawar mampu terbang dalam keadaan gelap tanpa menabrak benda-benda disekitarnya.

Untuk terbang dan berburu, kelelawar akan memanfaatkan bunyi yang frekuensinya tinggi, kemudian mendengarkan gema yang dihasilkan. Pada saat kelelawar mendengarkan gema, kelelawar tidak dapat mendengar suara lain selain dari yang dipancarkannya sendiri. Lebar frekuensi yang mampu didengar oleh makhluk ini sangat sempit, yang lazimnya menjadi hambatan besar untuk hewan ini karena adanya Efek Doppler.

Bunyi efek Doppler yaitu apabila sumber bunyi dan pendengar bergerak saling mendekati menyebabkan frekuensi yang terdengar lebih besar dari frekuensi sumber bunyi. Dan apabila bergerak saling menjauhi maka frekuensi  yang terdengar lebih kecil dari frekuensi sumber bunyi.

Berdasarkan Efek Doppler, jika sumber bunyi dan penerima suara keduanya tak bergerak (jika dibandingkan dengan benda lain), maka penerima akan menentukan frekuensi yang sama dengan yang dipancarkan oleh sumber suara. Akan tetapi, jika salah satunya bergerak, frekuensi yang diterima akan berbeda dengan yang dipancarkan. Dalam hal ini, frekuensi suara yang dipantulkan dapat jatuh ke wilayah frekuensi yang tidak dapat didengar oleh kelelawar. Dengan demikian, kelelawar tentu akan menghadapi masalah karena tidak dapat mendengar gema suaranya dari lalat yang sedang bergerak.

Berdasarkan kenyataan, kelelawar dapat menyesuaikan frekuensi suara yang dikirimkannya terhadap benda bergerak seolah sang kelelawar telah memahami Efek Doppler. Misalnya, kelelawar mengirimkan suara berfrekuensi tertinggi terhadap lalat yang bergerak menjauh sehingga pantulannya tidak hilang dalam wilayah tak terdengar dari rentang suara. Kelelawar akan dapat mendengar dan menentukan posisi dari berbagai benda yang ada di sekitarnya. Sistem ini juga dimiliki oleh lumba-lumba dan paus.

Lalu bagaimana sistem sonar yang dimiliki hewan lain sperti lumba-lumba? Seperti kita ketahui bahwa habitat asal lumbalumba adalah di lautan. Lumba-lumba dapat dilihat di permukaan air, namun sebagian besar waktu mereka di kedalaman lautan yang cukup gelap. Sekalipun hidup di kedalaman lautan, lumba-lumba mempunyai sistem yang memungkinkan untuk berkomunikasi dan menerima rangsangan, yaitu sistem sonar. Sistem ini berguna untuk mengindera benda-benda di lautan, mencari makan, dan berkomunikasi. Berikut ini cara kerja sistem sonar lumba-lumba.

Sumber gambar http://3emezing.blogspot.co.id/

Lumba-lumba bernapas melalui lubang yang ada di atas kepalanya. Tepat di bawah lubang ini, terdapat kantung-kantung kecil berisi udara. Dengan mengalirkan udara melalui kantung-kantung ini, lumba-lumba menghasilkan bunyi dengan frekuensi tinggi. Kantung udara ini berperan sebagai cermin akustik yang memfokuskan bunyi yang dihasilkan gumpalan kecil jaringan lemak yang berada tepat di bawah lubang pernapasan. Kemudian, bunyi ini dipancarkan ke arah sekitarnya secara terputus-putus. Gelombang bunyi lumba-lumba segera memantul kembali bila membentur suatu benda. Pantulan gelombang bunyi tersebut ditangkap di bagian rahang bawahnya yang disebut “jendela akustik”. Dari bagian tersebut, informasi bunyi diteruskan ke telinga bagian tengah, dan akhirnya ke otak untuk diterjemahkan. Pantulan bunyi dari sekelilingnya memberi informasi rinci tentang jarak benda-benda dari mereka, ukuran dan pergerakannya. Dengan cara tersebut, lumba-lumba mengetahui lokasi mangsanya. Lumba-lumba juga mampu saling berkirim pesan walaupun terpisahkan oleh jarak lebih dari 220 km. Lumba-lumba berkomunikasi untuk menemukan pasangan dan saling mengingatkan akan bahaya.

Pemanfaatan Sistem Sonar
Gelombang ultrasonik telah dimanfaatkan bagi kehidupan manusia. Berikut beberapa pemanfaatan gelombang ultrasonik pada kehidupan manusia.

1. Gelombang ultrasonik dimanfaatkan untuk mengamati janin bayi dalam kandungan, yang dikenal dengan ultrasonografi (USG). Alat ini akan memancarkan berkas ultrasonik ke rahim ibu hamil, kemudian melacak perubahan frekuensi bunyi mantul dari jantung yang berdenyut dan darah yang beredar. Pancaran pendek dari ultrasonik akan menghasilkan gambar penampang badan manusia. Denyut yang menabrak janin dan tulang belakang akan terpantul. Komputer menyimpan intensitas setiap denyut dan waktu arah gemanya. Berdasarkan data, komputer akan menghitung kedalaman dan lokasi setiap benda yang menghasilkan gema, lalu menampilkan titik cerah pada monitor.
2. Gelombang ultrasonik digunakan untuk mendeteksi adanya penyakit pada manusia, seperti mendeteksi adanya kista pada ovarium.
3. Gelombang ultrasonik juga digunakan untuk menentukan kedalaman dasar lautan yang diperoleh dengan cara memancarkan bunyi ke dalam air. Gelombang bunyi akan merambat menurut garis lurus hingga mengenai sebuah penghalang, misalnya dasar laut. Ketika gelombang bunyi itu mengenai penghalang, sebagian gelombang itu akan dipantulkan kembali ke kapal sebagai gema. Waktu yang dibutuhkan gelombang bunyi untuk bergerak turun ke dasar dan kembali ke atas diukur dengan cermat.

Dengan menggunakan data waktu dan cepat rambat bunyi di air laut, orang dapat menghitung jarak kedalaman laut dengan persamaan; S = ^{v x t}/₂

Dengan:
s = kedalaman lautan,
v = kecepatan gelombang ultrasonik, dan
t = waktu tiba gelombang ultrasonik

Secara singkat prinsip kerja sonar pada diatas dijelaskan berikut ini. Alat pada kapal yang disebut transduser akan mengubah sinyal listrik menjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke dasar laut. Pantulan dari gelombang tersebut akan menimbulkan efek gema (echo) dan akan dipantulkan kembali ke kapal dan ditangkap oleh alat detektor. Sistem penerima pada kapal akan melakukan penghitungan mengenai jarak obyek, dengan menggunakan rumus yang telah kamu pelajari sebelumnya. Dengan cara tersebut, manusia tidak perlu bersusah payah dalam mengukur kedalaman laut.

Sistem kapal selam modern yang dikembangkan manusia saat ini juga meniru sistem yang telah digunakan lumba-lumba sejak jutaan tahun lalu. Menakjubkan,.... Mustahil seekor binatang mampu memiliki sistem sedemikian menakjubkan atas kehendaknya sendiri. Sistem tak tertandingi pada lumba-lumba adalah bukti bahwa Tuhan telah menciptakan mereka begitu sempurna.