Upload
others
View
19
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
i
MAKALAH
FISIKA TANAH
Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika Lingkungan
Dosen Pengampu : Muslimah Susilayati, M.Pd.
Disusun Oleh:
Etik Siti Handayani (23060-15-0036)
TADRIS ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS TARBIYAH DAN ILMU KEGURUAN
INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI SALATIGA
2018
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. Karena atas rahmat danhidayah-NYA penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “FisikaTanah”. Sholawat serta salam selalu tercurah atas Nabi agung Muhammad SAWyang kelak akan memberikan syafaat kepada umatnya di hari akhir.
Tak lupa ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada dosen dan teman-temanyang telah membantu dan mendukung pembuatan makalah ini. Dalam pembuatanmakalah ini penulis menemui beberapa kesuliatan dalam mencari materi danmemahaminya, tetapi atas bantuan dosen dan teman-teman penulis sedikitmendapat pencerahan atas hal ini. Hingga akhirnya, makalah ini dapatterselesaikan.
Semoga makalah ini dapat memberikan manfaat kepada para pembaca dan penulisyang ingin mengambil materi. Kritik dan saran sangat penulis harapkan dalamupaya perbaikan membuat makalah selanjutnya. Terima kasih, dan selamatmembaca.
Salatiga, 16 April 2018
Penulis
iii
DAFTAR ISI
Halaman Sampul ................................................................................................................. i
Kata Pengantar .................................................................................................................... ii
Daftar Isi.............................................................................................................................. iii
BAB I PENDAHULUAN................................................................................................... 1
A. Latar Belakang ........................................................................................................ 1B. Rumusan Masalah ................................................................................................... 1C. Tujuan Penulisan..................................................................................................... 2
BAB II PEMBAHASAN .................................................................................................... 3
A. Struktur Lapisan Bumi ............................................................................................ 3B. Tipikal Ukuran Tanah ............................................................................................. 6
C. Warna Tanah ........................................................................................................... 9
D. Tegangan permukaan Tanah ................................................................................... 13E. Temperatur Tanah ................................................................................................... 18
BAB III PENUTUP ............................................................................................................ 20
A. Kesimpulan ............................................................................................................ 20B. Saran........................................................................................................................ 21
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 22
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Fisika tanah adalah cabang dari ilmu tanah yang membahas sifat-
sifat fisik tanah, pengukuran dan prediksi serta kontrol (pengaturan) proses
fisik yang terjadi dalam tanah. Karena fisika meliputi materi dan energi,
maka fisika tanah membahas pula status dan pergerakan material serta
aliran dan transformasi energi dalam tanah.
Fisika tanah dapat dipandang sebagai ilmu dasar sekaligus terapan
dengan melibatkan berbagai cabang ilmu lain termasuk ilmu tanah,
hidrologi, klimatologi, ekologi, geologi, sedimentologi, botani, dan
agronomi.
Dalam satu sisi fisika tanah memberikan pemahaman dasar tentang
mekanisme pengaturan perilaku tanah secara fisika dan kimiawi, serta
perannya dalam biosfer, termasuk proses saling hubungan dalam
pertukaran energi didalam tanah, serta siklus air dan material yang dapat
diangkutnya. Disisi lain pemahaman tentang fisika tanah juga dapat
memberikan asas manajemen sumberdaya tanah dan air, termasuk
kegiatan irigasi, drainase, konservasi tanah dan air, pengolahan tanah, dan
konstruksi.
B. Rumusan Masalah
Untuk memudahkan mencari materi yang akan dijelaskan dalam makalah
ini, dibuatlah rumusan masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana struktur lapisan bumi ?
2. Bagaimana tipikal ukuran tanah ?
3. Apa yang mempengaruhi warna tanah?
4. Bagaimana tegangan permukaan tanah terjadi ?
5. Bagaimana temperatur tanah mempengaruhi proses dalam tanah?
2
C. Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah :
1. Agar pembaca dapat mengetahui struktur lapisan bumi.
2. Agar pembaca dapat mengeahui berbagai macam tipikal tanah.
3. Agar pembaca dapat mengetahui beberapa faktor dan sifat yang
mempengaruhi perbedaan warna tanah.
4. Agar pembaca dapat mengetahui terjadinya tegangan permukaan dan
beberapa faktor yang mempengaruhi.
5. Agar pembaca dapat mengetahui berapa temperature tanah dan
pengaruhnya terhadap tanaman diatasnya.
3
BAB II
PEMBAHASAN
A. Struktur Lapisan Bumi
1. Kerak Bumi (Litosfer)\
Kerak bumi merupakan struktur bagian paling luar. Lapisan ini
merupakan tempat hidup mahkluk hidup dengan ketebalan 5-70 km.
Lapisan kerak bumi terdiri atas batuan beku, sedimen, metamorf, gas
oksigen 46,6 %, silikon 27,7 %, alumunium 8,1 %, besi 5,0 %, kalsium
3,6 %, natrium 2,8 %, kaium 2,6 %, magnesium 2,1 % .
Kerak bumi memiliki suhu beraneka ragam, di daerah kutub
suhunya dibawah 0°C dan daerah perbatasan antara kerak bumi dan
lapisan mantel memiliki suhu 1.100°C .
Berdasarkan perbedaan ketebalan, bagian kerak bumi dibagi
menjadi dua jenis ketebalan yaitu :
a. Kerak samudra : Ketebalan 7 km dan terdiri dari batuan beku,
batuan basalt dan gabro. Batu-batu dari kerak samudra
memiliki kepadatan sekitar 3,0 g/cm kubik dan ± 180 juta
tahun.
b. Kerak benua : Ketebalan 40 km tetapi bisa melebihi 70 km di
beberapa daerah pegunungan. Rata-rata tersusun atas batuan
granit. Batuan benua memiliki kepadatan rata-rata 2,7 g/cm
kubik dan lebih dari 4 miliar tahun.
2. Selimut Bumi (Mantle)
Merupakan lapisan paling tebal serta memiliki kandungan maghma
yang sering kita lihat ketika terjadi erupsi atau letusan gunung berapi.
Selimut bumi memiliki ketebalan sampai 2.900 km, dengan temperatur
hingga mencapai 3.000 ºC . Lapisan ini tersusun atas besi, alumunium,
magnesium, kalium, silikon, serta oksigen.
Selimut bumi dibagi menjadi dua lapisan yaitu :
4
a. Lapisan bagian atas : memiliki kedalaman sekitar 400 km.
Bersifat plastis hingga semiplastis yang disebabkan oleh suhu
dan tekanan yang berada pada lapisan bumi mengalami
kesetimbangan.
b. Lapisan bagian bawah : memiliki kedalaman sampai dengan
2900 km. Lapisan ini berbatasan dengan inti bumi.
3. Inti bumi bagian luar (Outer core)
Merupakan bagian terdalam dari struktur lapisan bumi ke bawah.
Lapisan ini memiliki ketebalan 2.000 km serta memiliki ketebalan yang
sangat padat walaupun terdiri dari bahan besi dan nikel yang sangat
panas dan cair.
Lapisan ini memiliki temperatur sampai 2.000 ºC. Pada lapisan ini
pula disebut olehpara peneliti sebagai pengarah kompas magnetik yang
disebabkan ketika bumi melakukan rotasi yang menghasilkan magnet
bumi.
4. Inti bumi bagian dalam (Inner core)
Merupakan merupakan pusat terdalam dari inti bumi dengan
kedalaman mencapai 5200 km dari kerak bumi. Dengan diameter inti
dalam bumi yang seperti bola mencapai 2.700 km serta mempunyai suhu
mencapai 4.500 ºC bahkan dapat melebihi.
Para peneliti dan ahli geofisika berpendpat, bahwasanya inti bumi
pada struktur lapisan bumi ini memiliki material yang serupa dengan
meteorit logam yang tersusun atas besi dan nikel. Sehingga, para peneliti
mengambil hipotesis bahwasanya inti bumi tersusun atas material yang
bersifat pejal atau keras dan ditutupi oleh struktur cairan kental dengan
suhu yang sangat tinggi.
5
Integrasi keilmuan dengan Al. Quran:
ما أشهدتـهم خلق السماوات واألرض وال خلق أنـفسهم
Aku tidak menghadirkan mereka untuk menyaksikan penciptaan langit dan bumi
dan tidak (pula) penciptaan diri mereka sendiri (QS. al-Kahfi: 51)
فأما األيام الستة اليت خلق اهللا فيها السموات واألرض فهي غيب مل يشهده أحد من
البشر، وال من خلق اهللا مجيعا
Rentang 6 hari yang Allah jadikan waktu penciptaan langit dan bumi, sifatnya
ghaib. Tidak ada satupun manusia yang menyaksikannya, tidak pula makhluk
Allah semuanya. (Fatawa Syabakah Islamiyah, no. 190003)
ني*قل أإنكم لتكفرون بالذي خلق األرض يف يـومني وجتعلون له أندادا ذلك رب العالم
Katakanlah: “Sesungguhnya patutkah kamu kafir kepada Yang menciptakan bumi
dalam dua hari dan kamu adakan sekutu-sekutu bagi-Nya? (Yang bersifat)
demikian itu adalah Rabb semesta alam”. (QS. Fushilat :9)
ر فيها أقـواتـها يف أربـعة أيام سواء للسائلني*وجعل فيها رواسي من فـوقها وبارك فيها وقد
Dan dia menciptakan di bumi itu gunung-gunung yang kokoh di atasnya. Dia
memberkahinya dan Dia menentukan padanya kadar makanan-makanan
penghuninya dalam empat hari. (Penjelasan itu sebagai jawaban) bagi orang-orang
yang bertanya. (QS. Fushilat :10)
6
نا مث استـوى إىل السماء وهي دخان فـقال هلا ولألرض ائتيا طوعا أو كرها قالتا أتـيـ
طائعني*
Kemudian Dia menuju kepada penciptaan langit dan langit itu masih merupakan
asap, lalu Dia berkata kepadanya dan kepada bumi: “Datanglah kamu keduanya
menurut perintah-Ku dengan suka hati atau terpaksa”. Keduanya menjawab:
“Kami datang dengan suka hati” (QS. Fushilat :11)
نـيا مبصابيح فـقضاهن سبع مساوات يف يـومني وأوحى يف كل مساء أمرها وزيـنا السماء الد
وحفظا ذلك تـقدير العزيز العليم
Maka Dia menjadikannya tujuh langit dalam dua hari. Dia mewahyukan pada
tiap-tiap langit urusannya. Dan Kami hiasi langit yang dekat dengan bintang-
bintang yang cemerlang dan Kami memeliharanya dengan sebaik-baiknya.
Demikianlah ketentuan Yang Maha Perkasa lagi Maha Mengetahui. (QS. Fushilat
:12).
B. Tipikal Ukuran Tanah
Tanah merupakan lapisan tipis bahan dari permukaan bumi yang
mendukung pertumbuhan tanaman, sebagai bagian dari tempat bidang tumbuh
tanaman. Didalam tanah terdapat campuran lapuk, batu debrus (geosfer) dan
bahan organic (biosfer). Kejadian membusuk dan hancurnya bebatuan
merupakan proses dari pelapukan yang memerlukan udara (atmosfer) dan air
(hidrosfer).
Tanah disusun dari butir-butir tanah dengan berbagai ukuran. Bagian butir
tanah yang berukuran lebih dari 2 mm disebut bahan kasar tanah seperti kerikil,
7
koral sampai batu. Bagian butir tanah yang berukuran kurang dari 2 mm
disebut bahan halus tanah. Bahan halus tanah dibedakan menjadi :
1. Pasir, yaitu butir tanah yang berukuran antara 0,050 mm sampai dengan 2
mm.
2. Debu, yaitu butir tanah yang berukuran antara 0,002 mm sampai dengan
0,050 mm.
3. Liat, yaitu butir tanah yang berukuran kurang dari 0,002 mm.
Tekstur tanah adalah kasar halusnya tanah. Tekstur tanah merupakan
perbandingan antara butir-butir pasir, debu dan liat. Tekstur tanah dikelompokkan
dalam 12 klas tekstur. Kedua belas klas tekstur dibedakan berdasarkan prosentase
kandungan pasir, debu dan liat.
Tekstur tanah di lapangan dapat dibedakan dengan cara manual yaitu
dengan memijit tanah basah di antara jari jempol dengan jari telunjuk, sambil
dirasakan halus kasarnya yang meliputi rasa keberadaan butir-butir pasir, debu
dan liat, dengan cara sebagai berikut:
1. Pasir : Terasa jelas kasar, tidak melekat, dan tidak dapat dibentuk bola
dan gulungan.
2. Pasir berlempung : Terasa jelas kasar, sedikit sekali melekat, dan dapat
dibentuk bola tetapi mudah sekali hancur.
3. Lempung berpasir : Terasa agak kasar, agak melekat, dan dapat dibuat
bola tetapi mudah hancur.
4. Lempung : Terasa tidak kasar dan tidak licin, agak melekat, dapat
dibentuk bola agak teguh, dan dapat sedikit dibuat gulungan dengan
permukaan mengkilat.
5. Lempung berdebu : Terasa licin, agak melekat, dapat dibentuk bola agak
teguh, dan gulungan dengan permukaan mengkilat.
6. Debu : Terasa licin sekali, agak melekat, dapat dibentuk bola teguh, dan
dapat digulung dengan permukaan mengkilat.
7. Lempung Berliat : Terasa agak licin, agak melekat, dapat dibentuk bola
agak teguh, dan dapat dibentuk gulungan yang agak mudah hancur.
8
8. Lempung Liat Berpasir : Terasa halus dengan sedikit bagian agak kasar,
agak melekat, dapat dibentuk bola agak teguh, dan dapat dibentuk
gulungan, mudah hancur.
9. Lempung Liat Berdebu : Terasa halus, terasa agak licin, melekat, dan
dapat dibentuk bola teguh, serta dapat dibentuk gulungan dengan
permukaan mengkilat.
10. Liat berpasir : Terasa halus, berat tetapi sedikit kasar, melekat, dapat
dibentuk bola teguh, dan mudah dibuat gulungan.
11. Liat Berdebu : Terasa halus, berat, agak licin, sangat lekat, dapat
dibentuk bola teguh, dan mudah dibuat gulungan.
12. Liat : Terasa berat dan halus, sangat lekat, dapat dibentuk bola dengan
baik, dan mudah dibuat gulungan.
Tekstur tanah berhubungan atau berkaitan erat dengan kemampuan tanah
menahan air (Daya tahan air) dan ketersediaan hara tanah. Tanah bertekstur
liat mempunyai luas permukaan yasng lebih besar sehingga kemampuan
menahan air dan menyediakan unsur hara tinggi. Tanah bertekstur halus
lebih aktif dalam reaksi kimia daripada tanah bertekstur kasar. Tanah
bertekstur pasir mempunyai luas permukaan yang lebih kecil sehingga sulit
menyerap (menahan) air dan unsur hara.
Integrasi keilmuan dengan Al. Quran:
1. Qs Al Araf:58
Dan tanah yang baik, tanaman-tanamannya tumbuh subur dengan seizin Allah;
dan tanah yang tidak subur, tanaman-tanamannya hanya tumbuh merana.
9
Demikianlah Kami mengulangi tanda-tanda kebesaran (Kami) bagi orang-orang
yang bersyukur.
2. Al Kahfi Ayat 8
ها صعيدا جرزا وإنا لجاعلون ما عليـDan sesungguhnya Kami benar-benar akan menjadikan (pula) apa yang di atasnya
menjadi tanah rata lagi tandus.
3. Nuh Ayat 17
بتكم من األرض نـباتا والله أنـDan Allah menumbuhkan kamu dari tanah dengan sebaik-baiknya,
C. Warna Tanah
Warna tanah merupakan gabungan berbagai warna komponen penyusun
tanah. Warna tanah berhubungan langsung secara proporsional dari total
campuran warna yang dipantulkan permukaan tanah. Warna tanah sangat
ditentukan oleh luas permukaan spesifik yang dikali dengan proporsi
volumetrik masing-masing terhadap tanah. Makin luas permukaan spesifik
menyebabkan makin dominan menentukan warna tanah, sehingga warna butir
koloid tanah (koloid anorganik dan koloid organik) yang memiliki luas
permukaan spesifik yang sangat luas, sehingga sangat mempengaruhi warna
tanah. Warna humus, besi oksida dan besi hidroksida menentukan warna tanah.
Besi oksida berwarna merah, agak kecoklatan atau kuning yang tergantung
derajat hidrasinya. Besi tereduksi berwarna biru hijau. Kuarsa umumnya
berwarna putih. Batu kapur berwarna putih, kelabu, dan ada kala berwarna
olive-hijau. Feldspar berwarna merah. Liat berwarna kelabu, putih, bahkan
merah, ini tergantung proporsi tipe mantel besinya. Selain warna tanah juga
ditemukan adanya warna karatan (mottling) dalam bentuk spot-spot. Karatan
merupakan warna hasil pelarutan dan pergerakan beberapa komponen tanah,
terutama besi dan mangan, yang terjadi selama musim hujan, yang kemudian
10
mengalami presipitasi (pengendapan) dan deposisi (perubahan posisi) ketika
tanah mengalami pengeringan. Hal ini terutama dipicu oleh terjadinya: (a)
reduksi besi dan mangan ke bentuk larutan, dan (b) oksidasi yang
menyebabkan terjadinya presipitasi. Karatan berwarna terang hanya sedikit
terjadi pada tanah yang rendah kadar besi dan mangannya, sedangkan karatan
berwarna gelap terbentuk apabila besi dan mangan tersebut mengalami
presipitasi. Karatan-karatan yang terbentuk ini tidak segera berubah meskipun
telah dilakukan perbaikan drainase.
Menurut Hardjowigeno (1992) bahwa warna tanah berfungsi sebagai
penunjuk dari sifat tanah, karena warna tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor
yang terdapat dalam tanah tersebut. Penyebab perbedaan warna permukaan
tanah umumnya dipengaruhi oleh perbedaan kandungan bahan organik. Makin
tinggi kandungan bahan organik, warna tanah makin gelap. Sedangkan
dilapisan bawah, dimana kandungan bahan organik umumnya rendah, warna
tanah banyak dipengaruhi oleh bentuk dan banyaknya senyawa Fe dalam tanah.
Di daerah berdrainase buruk, yaitu di daerah yang selalu tergenang air, seluruh
tanah berwarna abu-abu karena senyawa Fe terdapat dalam kondisi reduksi
(Fe2+). Pada tanah yang berdrainase baik, yaitu tanah yang tidak pernah
terendam air, Fe terdapat dalam keadaan oksidasi (Fe3+) misalnya dalam
senyawa Fe2O3 (hematit) yang berwarna merah, atau Fe2O3. 3H2O (limonit)
yang berwarna kuning cokelat. Sedangkan pada tanah yang kadang-kadang
basah dan kadang-kadang kering, maka selain berwarna abu-abu (daerah yang
tereduksi) didapat pula becak-becak karatan merah atau kuning, yaitu di
tempat-tempat dimana udara dapat masuk, sehingga terjadi oksidasi besi
ditempat tersebut. Keberadaan jenis mineral kwarsa dapat menyebabkan warna
tanah menjadi lebih terang.
Menurut Wirjodihardjo dalam Sutedjo dan Kartasapoetra (2002) bahwa
intensitas warna tanah dipengaruhi tiga faktor berikut: (1) jenis mineral dan
jumlahnya, (2) kandungan bahan organik tanah, dan (3) kadar air tanah dan
tingkat hidratasi. Tanah yang mengandung mineral feldspar, kaolin, kapur,
kuarsa dapat menyebabkan warna putih pada tanah. Jenis mineral feldspar
11
menyebabkan beragam warna dari putih sampai merah. Hematit dapat
menyebabkan warna tanah menjadi merah sampai merah tua. Makin tinggi
kandungan bahan organik maka warna tanah makin gelap (kelam) dan
sebaliknya makin sedikit kandungan bahan organik tanah maka warna tanah
akan tampak lebih terang. Tanah dengan kadar air yang lebih tinggi atau lebih
lembab hingga basah menyebabkan warna tanah menjadi lebih gelap (kelam).
Sedangkan tingkat hidratasi berkaitan dengan kedudukan terhadap permukaan
air tanah, yang ternyata mengarah ke warna reduksi (gleisasi) yaitu warna
kelabu biru hingga kelabu hijau.
Selain itu, Hanafiah (2005) mengungkapkan bahwa warna tanah
merupakan: (1) sebagai indikator dari bahan induk untuk tanah yang baru
berkembang, (2) indikator kondisi iklim untuk tanah yang sudah berkembang
lanjut, dan (3) indikator kesuburan tanah atau kapasitas produktivitas lahan.
Secara umum dikatakan bahwa: makin gelap tanah berarti makin tinggi
produktivitasnya, selain ada berbagai pengecualian, namun secara berurutan
sebagai berikut: putih, kuning, kelabu, merah, coklat-kekelabuan, coklat-
kemerahan, coklat, dan hitam. Kondisi ini merupakan integrasi dari pengaruh:
(1) kandungan bahan organik yang berwarna gelap, makin tinggi kandungan
bahan organik suatu tanah maka tanah tersebut akan berwarna makin gelap, (2)
intensitas pelindihan (pencucian dari horison bagian atas ke horison bagian
bawah dalam tanah) dari ion-ion hara pada tanah tersebut, makin intensif
proses pelindihan menyebabkan warna tanah menjadi lebih terang, seperti pada
horison eluviasi, dan (3) kandungan kuarsa yang tinggi menyebabkan tanah
berwarna lebih terang.
Warna tanah ditentukan dengan membandingkan warna tanah tersebut
dengan warna standar pada buku Munsell Soil Color Chart. Diagram warna
baku ini disusun tiga variabel, yaitu: (1) hue, (2) value, dan (3) chroma. Hue
adalah warna spektrum yang dominan sesuai dengan panjang gelombangnya.
Value menunjukkan gelap terangnya warna, sesuai dengan banyaknya sinar
yang dipantulkan. Chroma menunjukkan kemurnian atau kekuatan dari warna
spektrum. Chroma didefiniskan juga sebagai gradasi kemurnian dari warna
12
atau derajat pembeda adanya perubahan warna dari kelabu atau putih netral (0)
ke warna lainnya (19).
Hue dibedakan menjadi 10 warna, yaitu: (1) Y (yellow = kuning), (2) YR
(yellow-red), (3) R (red = merah), (4) RP (red-purple), (5) P (purple = ungu),
(6) PB (purple-brown), (7) B (brown = coklat), (8) BG (grown-gray), (9) G
(gray = kelabu), dan (10) GY (gray-yellow). Selanjutnya setiap warna ini
dibagi menjadi kisaran hue sebagai berikut: (1) hue = 0 – 2,5; (2) hue = 2,5 –
5,0; (3) hue = 5,0 – 7,5; (4) hue = 7,5 – 10. Nilai hue ini dalam buku hanya
ditulis: 2,5 ; 5,0 ; 7,5 ; dan10.
Berdasarkan buku Munsell Saoil Color Chart nilai Hue dibedakan
menjadi: (1) 5 R; (2) 7,5 R; (3) 10 R; (4) 2,5 YR; (5) 5 YR; (6) 7,5 YR; (7) 10
YR; (8) 2,5 Y; dan (9) 5 Y, yaitu mulai dari spektrum dominan paling merah (5
R) sampai spektrum dominan paling kuning (5 Y), selain itu juga sering
ditambah untuk warna-warna tanah tereduksi (gley) yaitu: (10) 5 G; (11) 5 GY;
(12) 5 BG; dan (13) N (netral).
Value dibedakan dari 0 sampai 8, yaitu makin tinggi value menunjukkan
warna makin terang (makin banyak sinar yang dipantulkan). Nilai Value pada
lembar buku Munsell Soil Color Chart terbentang secara vertikal dari bawah ke
atas dengan urutan nilai 2; 3; 4; 5; 6; 7; dan 8. Angka 2 paling gelap dan angka
8 paling terang.
Chroma juga dibagi dari 0 sampai 8, dimana makin tinggi chroma
menunjukkan kemurnian spektrum atau kekuatan warna spektrum makin
meningkat. Nilai chroma pada lembar buku Munsell Soil Color Chart dengan
rentang horisontal dari kiri ke kanan dengan urutan nilai chroma: 1; 2; 3; 4; 6;
8. Angka 1 warna tidak murni dan angka 8 warna spektrum paling murni.
Pencatatan warna tanah dapat menggunakan buku Munsell Soil Color
Chart, sebagai contoh: (1) Tanah berwarna 7,5 YR 5/4 (coklat), yang berarti
bahwa warna tanah mempunyai nilai hue = 7,5 YR, value = 5, chroma = 4,
yang secara keseluruhan disebut berwarna coklat.
(2) Tanah berwarna 10 R 4/6 (merah), yang berarti bahwa warna tanah tersebut
13
mempunyai nilai hue =10 R, value =4 dan chroma = 6, yang secara
keseluruhan disebut berwarna merah.
Selanjutnya, jika ditemukan tanah dengan beberapa warna, maka semua
warna harus disebutkan dengan menyebutkan juga warna tanah yang
dominannya. Warna tanah akan berbeda bila tanah basah, lembab, atau kering,
sehingga dalam menentukan warna tanah perlu dicatat apakah tanah tersebut
dalam keadaan basah, lembab, atau kering.
Integrasi keilmuan dengan Al. Quran:
1. Ar Rahmaan Ayat 14
نسان من صلصال كالفخار خلق اإلDia menciptakan manusia dari tanah kering seperti tembikar,
2. Al Hijr Ayat 28
وإذ قال ربك للمالئكة إين خالق بشرا من صلصال من محإ مسنون Dan (ingatlah), ketika Tuhanmu berfirman kepada para malaikat: “Sesungguhnya
Aku akan menciptakan seorang manusia dari tanah liat kering (yang berasal) dari
lumpur hitam yang diberi bentuk,
D. Tegangan Permukaan Tanah
Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang
menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan
tegang. Hal ini disebabkan oleh gaya-gaya tarik yang tidak seimbang antar
muka cairan. Gaya ini bisa diketahui pada kenaikan cairan biasa dalam pipa
kapiler dan bentuk suatu tetesan kecil cairan. Tegangan permukaan merupakan
fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam
keadaan diam (statis).
Menurut Dzelalija (2004) tegangan permukaan adalah gaya yang bekerja
di seluruh permukaan yang menarik molekul ke dalam cairan. Hal yang sama
berlaku untuk antarmuka antara cairan dengan zat padat (dan cairan dengan
14
cairan lainnya) karena perbedaan bahan molekul mempengaruhi gaya antar
molekul. Jika daya tarik antara molekul-molekul cairan kurang dari daya tarik-
menarik antara molekul-molekul cairan dan zat padat, cairan akan basahi yang
padat.
Adanya tegangan permukaan menyebabkan air tertahan di dalam tanah.
Sebuah molekul di permukaan hanya mengalami gaya ke bawah, karena di atas
molekul adalah udara atau vakum (dan efek udara molekul dapat diabaikan).
Oleh karena itu energi permukaan biasanya dinyatakan sebagai energi per
satuan luas.
Ketika kita mencoba mendorong air ke dalam pori (katakan dengan
memaksa udara ke dalamnya) dengan tekanan p. Maka gaya adalah tekanan
yang dikalikan dengan area tabung(volum tabung); yaitu πr2p. γ sebagai
tegangan permukaan, sudut kontak antara cairan dan dinding θ, maka total gaya
adalah 2πrγ cos θ. Jika sistem berada dalam kesetimbangan, maka p = π cos θ /
r.
Dengan tidak adanya tekanan eksternal, p mewakili kecenderungan air
untuk mengalir sepanjang pori dari basah ke ujung kering, dan sering disebut
hisap. Sebuah kasus adalah ketika kolom air didukung melawan gravitasi oleh
tegangan permukaan. Dalam hal ini tinggi kolom adalah :
h = 2γ / rρg, di mana
ρ adalah densitas cairan.
Adapun beberapa faktor yang menyebabkan tegangan permukaan tanah
dalam dunia pembangkit listrik adalah sebagai berikit:
1. Pengaruh uap lembab dalam tanah
Merupakan faktor penentu nilai tegangan tanah. Variasi dari
perubahan uap lembab akan membuat perbedaan yang menonjol
dalam efektifitas hubungan elektroda pentanahan dengan tanah. Hal
ini jelas telihat pada kandungan uap lembab di bawah 20%. Nilai
di atas 20% resistivitas tanah tidak banyak terpengaruh, tetapi di
15
bawah 20% resistivitas tanah meningkat drastis dengan penurunan
kandungan uap lembab.
Berkaitan dengan kandungan uap lembab, tes bidang
menunjukkan bahwa dengan lapisan permukaan tanah 10 kali akan
lebih baik ditahan oleh batas dasar. Elektroda yang dipasang
dengan dasar batu biasanya memberikan kualitas pentanahan yang
baik, hal ini disebabkan dasar-dasar batu sering tidak dapat tembus
air dan menyimpan uap lembab sehingga memberikan kandungan
uap lembab yang tinggi.
2. Pengaruh tahanan jenis tanah
Merupakan kunci utama yang menentukan tahanan elektroda
dan pada kedalaman berapa elektroda harus ditanam agar diperoleh
tahanan yang rendah. Tahanan tanah bervariasi di berbagai tempat
dan cenderung berubah menurut cuaca. Tahanan tanah ditentukan
juga oleh kandungan elektrolit di dalamnya, kandungan air,
mineral-mineral dan garam-garam.
Tanah yang kering biasanya mempunyai tahanan yang tinggi,
namun demikian tanah yang basah juga dapat mempunyai tahanan
yang tinggi apabila tidak mengandung garam-garam yang dapat
larut. Tahanan tanah berkaitan langsung dengan kandungan air dan
suhu, dengan demikian dapat diasumsikan bahwa tahanan suatu
sistem pentanahan akan berubah sesuai dengan perubahan iklim
setiap tahunnya. Untuk memperoleh kestabilan resistansi
pentanahan, elektroda pentanahan dipasang pada kedalaman
optimal mencapai tingkat kandungan air yang tetap.
3. Pengarub temperatur
Temperatur akan berpengaruh langsung terhadap resistivitas
tanah dengan demikian akan berpengaruh juga terhadap performa
tegangan permukaan tanah. Pada musim dingin struktur fisik tanah
menjadi sangat keras, dan tanah membeku pada kedalaman
tertentu.
16
Air di dalam tanah membeku pada suhu di bawah 0 derajad
Celcius dan hal ini menyebabkan peningkatan yang besar dalam
koefisien temperatur resistivitas tanah. Koefisien ini negatif, dan
pada saat temperature menurun, resistivitas naik dan resistansi
hubung tanah tinggi. Pengaruh temperatur terhadap resistivitas
tanah dijelaskan dalam tabel berikut:
Tabel Resistivitas Berbagai Jenis Tanah
4. Perubahan resistivitas tanah
Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa resistivitas
tanah sangat tergantung dengan material pendukung tanah,
temperatur dan kelembaban. Daerah dengan struktur tanah
berpasir, berbatu dan cenderung berstruktur tanah padas
17
mempunyai resistivitas yang tinggi. Disinyalir kondisi tanah yang
demikian diakibatkan kerusakan yang terjadi di permukaan tanah,
berkurangnya tumbuh-tumbuhan yang dapat mengikat air
mengakibatkan kondisi tanah tandus dan berkurang
kelembabannya.
5. Korosi
Komponen sistem pentanahan dipasang di atas dan di
bawah permukaan tanah, keduanya menghadapi karakteristik
lingkungan yang berlainan. Bagian yang berada di atas permukaan
tanah, asap dan partikel debu dari proses industri serta partikel
terlarut yang terkadung dalam air hujan akan mengakibatkan korosi
pada konduktor. Bagian di bawah tanah, kondisi tanah basah yang
mengandung materi alamiah, bahan-bahan kimia yang
terkontaminasi didalamnya juga dapat mengakibatkan korosi.
Secara umum terdapat dua penyebab terjadinya korosi yaitu:
a. Korosi bimetal (bimetallic corrosion)
Penyambungan logam yang tidak sejenis dan terdapat
cairan konduktif listrik ringan adalah situasi yang
sangat banyak terjadi di bawah tanah. Logam yang
mempunyai sifat lebih rentan akan lebih cepat
mengalami korosi. memperlihatkan klasifikasi logam
berdasarkan daya tahan terhadap korosi. Jika logam
terletak pada tanah dengan kandungan elektrolit tinggi,
logam dengan daya tahan lebih tinggi bersifat katodik
sedangkan logam yang lebih rentan bersifat anodik.
Logam yang bersifat anodik akan terkorosi. Metode
untuk mencegah terjadinya korosi galvanis dengan
menerapkan aturan daerah (areas rule). Area logam
anodik (khususnya untuk baja) dibagi dengan area
logam katodik (khusus untuk tembaga). Perbandingan
18
antara anodik dan katodik menurun, resiko kecepatan
korosi naik dengan tajam.
b. Korosi kimia (chemical corrosion)
Berdasarkan skala pH, kondisi tanah dapat dibedakan
menjadi kondisi asam, basa dan netral. Korosi kimia
akan terjadi pada tanah asam ataupun basa. Kecepatan
korosi akan dipengaruhi oleh daya tahan logam, jika
logam bersifat rentan maka akan lebih cepat terkorosi.
Sebagai pedoman, material yang berada di sekeliling
elektroda sebaiknya relatif netral.
Integrasi keilmuan dengan Al. Quran:
Surat ar-Rahman ayat 19-20
“Dia membiarkan dua lautan mengalir yang keduanya kemudian bertemu (19)
antara keduanya ada batas yang tidak dilampaui masing-masing (20)”.
E. Temperatur Tanah
Temperatur tanah merupakan salah satu sifat fisik tanah yang terutama
sangat berpengaruh kepada proses-proses yang terjadi di dalam tanah seperti
pelapukan dan penguraian bahan induk, reaksi-reaksi kimia dan lain-lain dan
dapat mempemngaruhi langsung pada pertumbuhan tanaman melalui
perubahan kelembaban tanah, aerasi (penambahan oksigen kedalam air) ,
aktivitas mikrobia, ketersediaan unsur hara tanaman, dan lain-lain. Pertunasan
atau perkecambahan biji dapat dirangsang oleh temperatur yang cukup, begitu
pula untuk pertumbuhan yang baik tiap jenis tanaman menghendaki keadaan
temperatur tertentu yang cocok.
Umumnya fluktuasi atau naik-turunnya temperatur dalam tanah lebih
kecil daripada fluktuasi temperatur udara. Hal ini akan menyebabkan
19
temperatur udara menjadi faktor pembatas yang lebih utama daripada
temperatur tanah.
Temperatur tanah mempengaruhi aktivitas jasad renik dalam tanah. Hal
ini terbatas pada temperatur dibawah 10 oC. Tingkat aktivitas optimum bagi
jasad hidup tanah terjadi pada temperatur antara 18 oC-30 oC. Bakteri dapat
memfiksasi nitrogen dari udara dengan baik yaitu pada keadaan panas atau
agak tanah kering. Pada temperatur diatas 40 oC jasad hidup tanah tidak dapat
aktif. Begitu pula nitrifikasi tergantung kepada temperatur, dengan temperatur
sekitar 30 oC sebagai temperatur yang optimum. Temperatur rendah
memperlambat pengambilan kalium oleh akar tanaman.
Temperatur lapisan tanah mengalami perubahan selama 24 jam dalam
satu hari, dan perubahan ini tergantung pada musim. Sedangkan lapisan tanah
bawah sampai kedalaman satu meter tidak banyak mengalami perubahan
temperatur. Perubahan temperatur ini tergantung pada banyaknya panas yang
diterima dari matahari. Hal ini banyak dipengaruhi oleh keadaan cuaca, bentuk
daerah, dan keadaan tanah.
20
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Fisika tanah adalah cabang dari ilmu tanah yang membahas sifat-
sifat fisik tanah, pengukuran dan prediksi serta kontrol (pengaturan)
proses fisik yang terjadi dalam tanah. Fisika tanah dapat dikatakan
sebagai ilmu murni sekaligus terapan, karena fisika tanah berkaitan
dengan berbagai cabang disiplin ilmu antara lain ilmu tanah, geologi,
kimia, hidrologi, klimatologi, ekologi, geologi, sedimentologi, botani,
dan agronomi.
Dari bahasan dalam makalah ini, maka penulis dapat menarik
kesimpulan sebagai berikut :
1. Lapisan tanah berada pada lapisan litosfer bumi, dari situ tanah
dapat dibedakan berdasarkan ukuran partikelnya yaitu : Pasir,
butir tanahnya berukuran antara 0,050 mm-2 mm; debu, butir
tanahnya berukuran antara 0,002 mm-0,050 mm; liat, butir
tanahnya berukuran kurang dari 0,002 mm.
Tekstur tanah ini berkaitan erat dengan kemampuan tanah
menyimpan air yang mempengaruhi juga akan tingkat
kesuburan tanah.
2. Warna tanah merupakan gabungan berbagai warna komponen
penyusun tanah. Warna tanah berhubungan langsung secara
proporsional dari total campuran warna yang dipantulkan
permukaan tanah. Warna tanah juga menjadi salah satu
indicator tingkat kesuburan suatu tanah.
3. Warna tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor : Pertama,
ditentukan oleh luas permukaan spesifik yang dikali dengan
proporsi volumetrik masing-masing terhadap tanah. Makin luas
permukaan spesifik menyebabkan makin dominan menentukan
warna tanah; kedua, perbedaan kandungan bahan organik;
21
ketiga, jenis dan jumlah mineral yang terkandung di dalam
tanah; keempat, kadar air dan tingkat hidratasi tanah.
4. Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang
menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam
keadaan tegang. Tegangan permukaan menyebabkan air dapat
tertahan di dalam tanah. Gaya tegangan tanah juga
dimanfaatkan manusia dalam bidang pembangkit listrik.
5. Temperatur tanah sangat berpengaruh pada proses-proses yang
terjadi di dalam tanah seperti pelapukan dan penguraian bahan
induk, reaksi-reaksi kimia dan dapat mempengaruhi langsung
pada pertumbuhan tanaman melalui perubahan kelembaban
tanah, aerasi (penambahan oksigen kedalam air) , aktivitas
mikrobia, ketersediaan unsur hara tanaman, dan lain-lain.
B. Saran
Dalam pembuatan makalah ini, penulis sangatlah keterbatasan
dalam mencari sumber rujukan. Tidak tersedianya buku di
perpustakaan menjadi faktor utama, sehingga penulis mengambil
sumber rujukan dari website. Untuk itu apabila ada banyak kekurangan
dalam menulis materi ini penulis mohon maaf. Saran, masukan dan
pembenaran sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga makalah ini
bermanfaat kepada seluruh pembaca.
22
DAFTAR PUSTAKA
Departemen Agama RI. 2005. Al-Quran dan terjemahnya Juz 1-juz 30.
Jakarta : Pustaka Amani Jakarta
Dzelalija.2004.Environmental Physics.University of Molise, University of
Split, Valahia University of Targoviste
Suseno Nyoto, Riswanto.2015.Dasa-Dasar Astronomi dan Fisika
Kebumian. Lembaga Penelitian UM Metro Press
https://enjiner.com/struktur-lapisan-bumi/ (diakses pada 25 Maret 2018)
https://id.wikipedia.org/wiki/Fisika_tanah/ (diakses pada 25 Maret 2018)
https://pertanianunpad.wordpress.com/2012/11/22/aspek-fisika-tanah/
(diakses pada 1 April 2018)
https://elektro-unimal.blogspot.co.id/2013/06/faktor-penyebab-tegangan-
permukaan-tanah.html(diakses pada1 April 2018)
https://konsultasisyariah.com/23801-asal-penciptaan-langit-dan-bumi-
menurut-al-quran.html (diakses pada16 April 2018)