Selain Faktor Alam, Apakah Megastruktur Juga Memengaruhi Rotasi Bumi?

Nationalgeographic.co.id—Dalam menjalani hari, nenek moyang manusia mengikuti ritme alami terbit dan terbenamnya matahari. Sistem ini bekerja dengan baik selama ribuan tahun. Namun pada abad ke-20, para ilmuwan membuat penemuan besar: Bumi sebenarnya adalah pencatat waktu yang buruk.

Mengapa? Ternyata tidak ada dua rotasi—tidak ada dua hari—yang memiliki durasi yang sama persis.

Ada banyak faktor yang dapat memengaruhi putaran Bumi, termasuk gempa bumi. Gempa bumi tahun 2011 di Jepang—yang memicu kecelakaan nuklir Fukushima—mempercepat rotasi Bumi hingga 1,8 juta detik.

Gravitasi bulan juga berkontribusi terhadap semua ini. Bulan mencoba menahan lautan kita di tempatnya, tetapi Bumi terus berputar di bawahnya. Gesekan pasang surut ini “merampas” sedikit energi rotasi Bumi, yang berarti hari bertambah panjang sekitar 2 milidetik per abad.

Perlambatan mungkin merupakan tren jangka panjang, tetapi ada catatan jangka pendek ke arah lain. Misalnya, 29 Juni 2022 adalah hari terpendek yang pernah tercatat, dengan kecepatan 1,59 milidetik lebih cepat dari rata-rata. Hari ini mengalahkan rekor sebelumnya yang dibuat pada tahun 2020. Hal ini disebabkan oleh perubahan yang terjadi jauh di dalam inti Bumi.

Para ilmuwan juga menemukan bahwa apa yang disebut megastruktur yang dibangun manusia dapat memengaruhi rotasi Bumi. Contohnya adalah Bendungan Tiga Ngarai (Three Gorges) setinggi 185 m di Tiongkok. Membentang di Sungai Yangtze di Provinsi Hubei, bendungan ini merupakan bendungan terbesar di dunia. “Panjangnya lebih dari 2.300 m,” tulis Colin Stuart di laman Science Focus.

Statistik vitalnya memusingkan. Bendungan ini dibangun menggunakan 28 juta meter kubik beton dan baja. Jumlah tersebut bisa digunakan untuk membangun 63 replika Menara Eiffel. Pembangunannya melibatkan 40.000 orang selama 17 tahun, dengan total biaya $37 miliar. Bendungan ini dapat menampung 40 miliar meter kubik air – sekitar 16 juta kolam renang ukuran Olimpiade.

Ilmuwan NASA Dr. Benjamin Fong Chao menghitung bahwa ketika jumlah massa tersebut terkonsentrasi di satu titik, maka dapat memengaruhi rotasi Bumi. Klaim tersebut baru-baru ini kembali beredar di media sosial. Namun seberapa besar pengaruh bendungan tersebut dan mengapa?

Nah, Chao menghitung bahwa, ketika penuh, bendungan tersebut dapat menambah panjang hari hingga 0,06 mikrodetik.

Chao juga menghitung bahwa bendungan tersebut dapat menggerakkan kutub Bumi sekitar dua sentimeter. Namun, jumlah sebenarnya selalu berubah. Namun Profersor Maik Thomas dan Dr. Robert Dill dari Pusat Penelitian Geosains Jerman memiliki pendapat lain. Menurut mereka, ada variasi yang kurang lebih bersifat musiman dalam rotasi Bumi karena perubahan musiman pada permukaan air.

Namun, bagaimana sesuatu yang dibangun oleh manusia dapat memengaruhi rotasi seluruh planet?

Baca Juga: Inti Bumi Kini Berputar Lebih Lambat dari Permukaan, Berbahayakah?

Bagaimana bangunan dapat mengubah putaran Bumi

Semua ini berkaitan dengan sesuatu yang disebut 'momen inersia'. Momen inersia adalah seberapa besar sebuah objek menahan perubahan dalam gerakan. Semakin besar massa yang dimiliki sebuah objek, dan semakin jauh massa tersebut dari pusat rotasi, semakin besar pula resistensinya terhadap putaran.

Bendungan Tiga Ngarai berada 185 m di atas permukaan laut pada titik tertingginya. Dan ketika bendungan penuh, massa lokal dan jarak massa tersebut dari garis rotasi kita meningkat. Dengan kata lain, momen inersia meningkat, menciptakan hambatan (yang sangat kecil) terhadap putaran Bumi.

Untuk melihat bagaimana hal ini memperlambat Bumi, selanjutnya kita perlu membahas momentum sudut. Momentum sudut adalah 'jumlah' total putaran yang dimiliki suatu objek. Jumlahnya bergantung pada kecepatan rotasi dan bagaimana massa objek tersebut disebarkan.

Poin penting tentang momentum sudut adalah bahwa momentum sudut selalu kekal. Artinya, momentum sudut total dalam suatu sistem tetap sama dan tidak dapat berubah.

Pemain seluncur es sering digunakan sebagai cara untuk menjelaskan cara kerjanya. Dengan lengan terentang, mereka berputar relatif lambat. Namun, jika lengan ditarik ke dalam, mereka akan mempercepat putaran secara dramatis. Hal ini terjadi karena momentum sudut total mereka harus tetap sama.

Kekekalan momentum sudut yang sama berlaku untuk sistem Bumi-Bulan, tetapi efeknya adalah sebaliknya. Kita melihat sebelumnya bagaimana interaksi antara Bulan dan Bumi memperlambat rotasi Bumi. Untuk mempertahankan 'jumlah putaran' total, itu juga berarti bahwa sistem harus menjadi kurang padat.

Eksperimen yang ditinggalkan di Bulan oleh astronot Apollo menunjukkan bahwa Bulan menjauh dari Bumi sejauh 3,8 sentimeter per tahun. Itu setara dengan pemain seluncur es yang merentangkan lengannya.

Momentum sudut bergantung pada momen inersia dan kecepatan rotasi. Dalam kasus Bendungan Tiga Ngarai, kita melihat bahwa ketika bendungan penuh, momen inersia lokal meningkat. Jadi, untuk mempertahankan momentum sudut keseluruhan yang sama, kecepatan rotasi Bumi harus turun. Karena itu, bendungan memperlambat rotasi Bumi hingga 60 miliar detik. “Dampak megastruktur lain mungkin bahkan lebih kecil,” kata Thomas dan Dill.

Thomas dan Dill juga menunjukkan bahwa aktivitas manusia lain memiliki dampak yang lebih besar pada rotasi Bumi daripada Bendungan Tiga Ngarai. “Danau Aral telah kehilangan lebih dari seperempat volume airnya sejak 1960,” kata mereka.

Terletak di antara Kazakhstan dan Uzbekistan, Aral dulunya adalah danau terbesar ketiga di dunia. Namun kemudian Soviet mengalihkan banyak sungai yang pernah mengalirinya untuk proyek irigasi. Keduanya memperkirakan bahwa perlambatan kecepatan rotasi Bumi yang diakibatkan Danau Aral lebih dari tiga kali lebih besar daripada Bendungan Tiga Ngarai.

“Pergeseran sumbu rotasi Bumi ke arah Kanada akibat hilangnya massa es di Greenland jauh lebih tinggi,” kata Thomas dan Dill. Perubahan yang diakibatkan pada panjang hari sekitar sepuluh kali lebih besar daripada saat Three Gorges pertama kali terisi.

Jadi, untuk apa semua “keributan” ini?

Mengingat perubahan-perubahan kecil ini, mengapa ini penting? Badan antariksa perlu mengendalikan satelit kita dan menavigasi wahana antariksa yang mengunjungi planet-planet lain di tata surya. Untuk itu, mereka harus mengetahui orientasi dan periode rotasi Bumi dengan tingkat akurasi yang sangat tinggi.

Perubahan halus yang disebabkan oleh megastruktur dan cara kita mengubah alam dapat mengacaukan wahana antariksa. Oleh karena itu, semua harus diperhitungkan dengan baik.

Mengingat efek-efek penting ini, tidak mengherankan para ilmuwan berjuang untuk menggunakan Bumi sebagai penunjuk waktu. Detik tidak lagi didefinisikan sebagai pecahan periode rotasi Bumi. Sebaliknya, didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan atom cesium untuk berosilasi sedikit lebih dari sembilan miliar kali.

Nenek moyang kita mungkin telah menggunakan Bumi sebagai jam raksasa, tetapi pada akhirnya “jam” itu sangat tidak dapat diandalkan. Dan semakin banyak kita menambah dan mengurangi dari dunia, semakin kita tidak bisa mengandalkan jam itu.