Teori gelombang Airy

Teori Gelombang Airy dikenal juga sebagai teori gelombang linear (linear wave theory)  merupakan model matematis dalam dinamika fluida yang memberikan deskripsi linear mengenai perambatan gelombang gravitasi di permukaan fluida homogen. Teori ini mengasumsikan bahwa lapisan fluida memiliki kedalaman rata-rata yang seragam serta bersifat tak kental (inviscid), tak termampatkan (incompressible), dan tanpa pusaran (irrotational).  Teori ini pertama kali dipublikasikan oleh George Biddell Airy pada abad ke-19.

Teori Gelombang Airy banyak diterapkan dalam bidang rekayasa kelautan dan rekayasa pesisir untuk memodelkan keadaan laut acak (random sea states). Teori ini mampu memberikan deskripsi kinematika dan dinamika gelombang dengan tingkat ketepatan yang memadai untuk berbagai keperluan praktis. Selain itu, beberapa sifat nonlinier orde kedua dari gelombang gravitasi permukaan dapat diturunkan dari hasil teori ini. Pendekatan ini juga digunakan untuk memperkirakan perilaku gelombang tsunami di laut dalam sebelum gelombang tersebut meningkat dan menjadi curam di dekat pantai.

Sebagai teori linear, model ini digunakan untuk memberikan perkiraan awal mengenai karakteristik gelombang serta dampaknya. Akurasinya bergantung pada rasio antara tinggi gelombang dan kedalaman air (untuk gelombang perairan dangkal) serta antara tinggi gelombang dan panjang gelombang (untuk gelombang laut dalam).

 Deskripsi 
Teori Gelombang Airy menggunakan pendekatan aliran potensial (potential flow) untuk menggambarkan gerak gelombang gravitasi di permukaan fluida. Meskipun pendekatan ini mengabaikan viskositas, turbulensi, dan pemisahan aliran, penerapannya pada gelombang air cukup berhasil. Keberhasilan ini disebabkan oleh fakta bahwa vortisitas akibat gelombang hanya terbatas pada lapisan batas osilasi tipis di sekitar batas domain fluida.

Dalam rekayasa kelautan dan pesisir, teori ini digunakan untuk memodelkan gelombang acak atau wave turbulence. Evolusi statistik gelombang, termasuk spektrum gelombang, dapat diprediksi dengan baik untuk jarak perambatan yang relatif pendek dan pada kedalaman yang tidak terlalu dangkal. Fenomena seperti difraksi, shoaling (perubahan tinggi gelombang akibat variasi kedalaman), dan refraksi (pembelokan arah rambatan gelombang) dapat dijelaskan melalui teori ini dengan bantuan pendekatan WKB.

Sebelum Airy, sejumlah ilmuwan seperti Laplace, Poisson, Cauchy, dan Kelland telah berupaya menjelaskan gelombang gravitasi permukaan menggunakan teori aliran potensial. Namun, Airy merupakan tokoh pertama yang mempublikasikan turunan dan formulasi yang benar pada tahun 1841. Kemudian, pada tahun 1847, teori linear Airy dikembangkan lebih lanjut oleh Stokes menjadi teori nonlinier hingga orde ketiga, yang dikenal sebagai teori gelombang Stokes. Sebelum munculnya teori linear Airy, Gerstner telah mengembangkan teori gelombang trokoidal nonlinier pada tahun 1802. Namun, teori tersebut tidak memenuhi kondisi irrotasional.

 Referensi 

Kategori:Mekanika gelombang