Kita semua pernah merasakan turbulensi, baik saat terbang di pesawat atau melihat aliran asap dari dupa. Meski sering dianggap sepele, turbulensi adalah salah satu misteri terbesar dalam fisika. Lebih dari satu abad penelitian telah memberikan sedikit jawaban tentang bagaimana turbulensi bekerja dan mempengaruhi dunia di sekitar kita. Ini adalah fenomena yang ada di mana-mana, muncul di hampir semua sistem yang memiliki fluida bergerak, dari aliran udara di saluran pernapasan kita hingga gelombang plasma di matahari.
Turbulensi adalah aliran fluida yang terdiri dari pusaran yang tampaknya tidak terorganisir, dikenal sebagai eddies. Dua jenis gerakan utama dalam cairan dan gas adalah aliran laminar, yang stabil dan halus, dan aliran turbulen. Sebagai contoh, aliran asap dari dupa yang stabil dan mudah diprediksi di dasar adalah aliran laminar, tetapi menjadi turbulen dan kacau di bagian atas.
Ada beberapa karakteristik umum dalam aliran turbulen:
Turbulensi terjadi karena adanya dua kekuatan yang saling bertentangan dalam setiap cairan atau gas yang mengalir: inersia dan viskositas. Inersia adalah kecenderungan fluida untuk terus bergerak, yang menyebabkan ketidakstabilan. Viskositas bekerja melawan gangguan, menciptakan aliran laminar. Dalam fluida kental seperti madu, viskositas hampir selalu menang, tetapi zat yang kurang kental seperti air atau udara lebih rentan terhadap inersia, yang menciptakan ketidakstabilan dan mengembangkan turbulensi.
Nomor Reynolds adalah rasio antara inersia aliran dan viskositasnya. Semakin tinggi nomor Reynolds, semakin besar kemungkinan turbulensi terjadi. Madu yang dituang ke dalam cangkir memiliki nomor Reynolds sekitar 1, sedangkan air sekitar 10.000. Namun, nomor Reynolds tidak selalu efektif dalam banyak situasi, seperti gerakan atmosfer yang dipengaruhi oleh gravitasi dan rotasi bumi.
Fisikawan ingin dapat memprediksi turbulensi melalui hukum fisika dan persamaan sebagaimana kita memodelkan orbit planet atau medan elektromagnetik. Beberapa ilmuwan berpikir bahwa pemahaman penuh tentang turbulensi mungkin tidak akan pernah tercapai, sementara yang lain berharap bahwa dengan bantuan komputasi berkecepatan tinggi, kita dapat mengidentifikasi pola yang dapat membantu membentuk teori yang menyeluruh.
Pemahaman yang lebih baik tentang turbulensi dapat memiliki dampak besar, termasuk menciptakan ladang angin yang lebih efisien, mempersiapkan kita lebih baik untuk bencana cuaca, bahkan mungkin memanipulasi badai. Dan tentu saja, memberikan penerbangan yang lebih mulus bagi jutaan penumpang pesawat.
Meskipun misterius dan sulit dipahami, turbulensi adalah fenomena yang memiliki dampak besar pada banyak aspek kehidupan kita. Dari perjalanan udara yang lebih nyaman hingga pemahaman yang lebih baik tentang fenomena alam, keberhasilan dalam memecahkan teka-teki turbulensi akan membuka pintu bagi kemajuan ilmiah dan teknologi yang signifikan.