Turbulence: One of the great unsolved mysteries of physics - Tomás Chor

Translator: Fawnia Raissa Azzahra Reviewer: Deera Army Pramana

You’re on an airplane when you feel a sudden jolt.

Kamu sedang berada di pesawat lalu tiba-tiba merasakan goncangan.

Outside your window nothing seems to be happening,

Tampak tidak ada yang terjadi di luar jendela,

yet the plane continues to rattle you and your fellow passengers

namun pesawat tetap membuat kamu dan penumpang lainnya khawatir

as it passes through turbulent air in the atmosphere.

saat melewati turbulensi udara di atmosfer.

Although it may not comfort you to hear it,

Walaupun info ini tidak akan membuatmu lebih tenang,

this phenomenon is one of the prevailing mysteries of physics.

fenomena ini merupakan misteri umum dalam fisika.

After more than a century of studying turbulence,

Setelah mempelajari turbulensi lebih dari satu abad,

we’ve only come up with a few answers for how it works

kita baru menemukan beberapa jawaban tentang bagaimana ia terjadi

and affects the world around us.

dan memengaruhi dunia sekitar kita.

And yet, turbulence is ubiquitous,

Lagi pula, turbulensi ada di mana-mana,

springing up in virtually any system that has moving fluids.

muncul hampir di semua sistem yang berkaitan dengan fluida bergerak.

That includes the airflow in your respiratory tract.

Termasuk juga aliran udara di dalam saluran pernapasanmu.

The blood moving through your arteries.

Darah yang mengalir melalui arterimu.

And the coffee in your cup, as you stir it.

Juga kopi di dalam cangkirmu, ketika kamu mengaduknya.

Clouds are governed by turbulence,

Awan dikendalikan oleh turbulensi,

as are waves crashing along the shore and the gusts of plasma in our sun.

sebagaimana ombak menabrak tepi pantai dan semburan plasma pada matahari.

Understanding precisely how this phenomenon works

Memahami dengan tepat bagaimana fenomena ini terjadi

would have a bearing on so many aspects of our lives.

akan memiliki pengaruh pada berbagai aspek kehidupan.

Here’s what we do know.

Berikut hal-hal yang diketahui.

Liquids and gases usually have two types of motion:

Cairan dan gas biasanya mempunyai dua tipe pergerakan:

a laminar flow, which is stable and smooth;

aliran laminar, yang bersifat stabil dan lancar;

and a turbulent flow, which is composed of seemingly unorganized swirls.

dan aliran turbulen, yang terdiri dari pusaran yang tidak terorganisir.

Imagine an incense stick.

Bayangkan sebuah batang dupa.

The laminar flow of unruffled smoke at the base is steady and easy to predict.

Aliran laminar dari asap yang tenang pada bagian dasar

bersifat tetap dan mudah diprediksi.

Closer to the top, however,

Namun, semakin dekat ke atas,

the smoke accelerates, becomes unstable,

asap semakin cepat, dan menjadi tidak stabil,

and the pattern of movement changes to something chaotic.

serta terjadi perubahan pola pergerakan menjadi berantakan.

That’s turbulence in action,

Seperti itulah terjadinya turbulensi,

and turbulent flows have certain characteristics in common.

dan setiap aliran turbulen memiliki kesamaan karakteristik tertentu.

Firstly, turbulence is always chaotic.

Pertama, turbulensi selalu kacau.

That’s different from being random.

Hal ini berbeda arti dengan random.

Rather, this means that turbulence is very sensitive to disruptions.

Ini berarti turbulensi sangat sensitif terhadap gangguan.

A little nudge one way or the other

Sedikit dorongan dari satu atau lain sisi

will eventually turn into completely different results.

akan menyebabkan hasil yang sangat berbeda.

That makes it nearly impossible to predict what will happen,

Inilah yang membuat hampir tidak mungkin memprediksikan apa yang akan terjadi,

even with a lot of information about the current state of a system.

bahkan dengan banyak informasi mengenai keadaan terkini suatu sistem.

Another important characteristic of turbulence

Karakteristik penting lain dari turbulensi

is the different scales of motion that these flows display.

adalah aliran ini menunjukkan skala pergerakan yang berbeda.

Turbulent flows have many differently-sized whirls called eddies,

Aliran turbulen memiliki banyak pusaran yang berbeda ukuran, yang disebut eddy,

which are like vortices of different sizes and shapes.

seperti vorteks yang terdiri dari ukuran dan bentuk berbeda-beda.

All those differently-sized eddies interact with each other,

Semua eddy yang berbeda ukuran itu berinteraksi satu sama lain,

breaking up to become smaller and smaller

terpecah menjadi lebih kecil dan lebih kecil lagi

until all that movement is transformed into heat,

hingga semua pergerakan berubah menjadi panas,

in a process called the “energy cascade."

dalam proses yang disebut "kaskade energi".

So that’s how we recognize turbulence–

Begitulah cara kita mengenali turbulensi.

but why does it happen?

Namun, mengapa turblensi terjadi?

In every flowing liquid or gas there are two opposing forces:

Pada setiap cairan atau gas bergerak terdapat dua gaya berlawanan:

inertia and viscosity.

inersia dan viskositas.

Inertia is the tendency of fluids to keep moving,

Inersia adalah kecenderungan fluida untuk tetap bergerak,

which causes instability.

yang menyebabkan ketidakstabilan.

Viscosity works against disruption,

Viskositas bekerja melawan gangguan,

making the flow laminar instead.

membuat aliran menjadi laminar.

In thick fluids such as honey,

Pada fluida kental seperti madu,

viscosity almost always wins.

viskositas hampir selalu menang.

Less viscous substances like water or air are more prone to inertia,

Zat berviskositas yang lebih kecil,

seperti air dan udara, lebih rentan terhadap inersia,

which creates instabilities that develop into turbulence.

yang menciptakan ketidakstabilan yang berkembang menjadi turbulensi.

We measure where a flow falls on that spectrum

Kita mengukur sifat suatu aliran di antara spektrum tersebut

with something called the Reynolds number,

menggunakan nilai yang disebut angka Reynolds,

which is the ratio between a flow’s inertia and its viscosity.

yang merupakan perbandingan antara inersia dan viskositas aliran.

The higher the Reynolds number,

Semakin tinggi angka Reynolds,

the more likely it is that turbulence will occur.

semakin besar kemungkinan turbulensi terjadi.

Honey being poured into a cup, for example,

Sebagai contoh, madu yang dituangkan ke cangkir,

has a Reynolds number of about 1.

memiliki angka Reynolds sekitar 1.

The same set up with water has a Reynolds number that’s closer to 10,000.

Air yang diperlakukan sama memiliki angka Reynolds mendekati 10.000.

The Reynolds number is useful for understanding simple scenarios,

Angka Reynolds berguna untuk memahami skenario sederhana,

but it’s ineffective in many situations.

namun tidak efektif pada kebanyakan situasi.

For example, the motion of the atmosphere is significantly influenced

Sebagai contoh, pergerakan atmosfer dipengaruhi secara signifikan

by factors including gravity and the earth’s rotation.

oleh banyak faktor seperti gravitasi dan rotasi bumi.

Or take relatively simple things like the drag on buildings and cars.

Atau ambil contoh sederhana seperti hambatan pada bangunan dan mobil.

We can model those thanks to many experiments and empirical evidence.

Berkat eksperimen dan bukti empiris, kita dapat membuat modelnya.

But physicists want to be able to predict them through physical laws and equations

Namun, fisikawan ingin bisa memprediksinya melalui hukum fisika dan persamaan

as well as we can model the orbits of planets or electromagnetic fields.

sebagaimana kita dapat memodelkan orbit planet atau medan elektromagnetis.

Most scientists think that getting there will rely on statistics

Kebanyakan ilmuwan menduga bahwa untuk mencapainya akan bergantung pada statistik

and increased computing power.

dan peningkatan daya komputer.

Extremely high-speed computer simulations of turbulent flows

Simulasi aliran turbulen pada komputer berkecepatan sangat tinggi

could help us identify patterns that could lead to a theory

dapat membantu kita mengidentifikasi pola yang dapat disimpulkan menjadi suatu teori

that organizes and unifies predictions across different situations.

yang mengatur dan menyatukan prediksi pada situasi berbeda.

Other scientists think that the phenomenon is so complex

Ilmuwan lain berpendapat bahwa fenomena itu terlalu rumit

that such a full-fledged theory isn’t ever going to be possible.

sehingga tidak akan mungkin terdapat satu teori yang lengkap.

Hopefully we’ll reach a breakthrough,

Semoga kita dapat mencapai terobosan,

because a true understanding of turbulence could have huge positive impacts.

karena pemahaman turbulensi yang tepat dapat memiliki dampak positif besar

That would include more efficient wind farms;

Termasuk ladang turbin angin yang lebih efisien;

the ability to better prepare for catastrophic weather events;

kemampuan untuk persiapan cuaca ekstrem yang lebih baik;

or even the power to manipulate hurricanes away.

atau bahkan kekuatan untuk menjauhkan angin topan.

And, of course, smoother rides for millions of airline passengers.

Dan tentunya, perjalanan yang lebih mulus untuk jutaan penumpang pesawat.