Berapa banyak butir pasir di Bumi?

Perkiraan kasar — dengan menalar panjang, lebar, dan kedalaman garis pantai berpasir di dunia — menunjukkan bahwa jumlah butir di pantai-pantai dunia sekitar 4 × 10²⁰ (dibuka di tab baru). Ini adalah perkiraan jumlah pasir di pantai, bukan sensus setiap butir di Bumi: perhitungan ini tidak menjumlahkan seluruh pasir di gurun-gurun dunia.

Menurut laman informasi pengunjung Sossusvlei (dibuka di tab baru), Big Daddy Dune menjulang 325 m (1,070 ft) di atas dataran Deadvlei, di Gurun Namib, Namibia. Di Prancis, Dune du Pilat mencapai 110 m (361 ft), menurut laman informasi dimensinya untuk pengunjung (dibuka di tab baru). Kedua bukit pasir itu tampak mengesankan jika disandingkan, tetapi tingginya saja hanya sedikit memberi tahu kita tentang volumenya.

Volume sebuah bukit pasir bergantung pada panjang, lebar, kemiringan, dan kedalamannya, bukan hanya titik tertingginya. Angin memindahkan pasir di kedua bentang alam itu, sehingga letak tepi bukit pasir berubah. Untuk memperkirakan jumlah butir, peneliti terlebih dahulu perlu mengetahui volume pasir, lalu mencari cara membagi volume itu menjadi butiran-butiran individual.

Bagaimana sebutir pasir menjadi satuan hitung

Butir pasir berukuran sedang lebarnya sekitar 500 µm. Ukuran ini memberi perkiraan kita satuan kerja, meskipun pantai sungguhan memiliki campuran butir dengan beragam ukuran dan bentuk. Sebutir beras berukuran 7 mm kira-kira sama dengan 14 butir pasir sedang yang disusun berjajar. Sebutir beras bisa menjadi peraga nyata untuk barisan pendek butiran pasir.

Kisi sederhana menunjukkan pengaruh ukuran butir terhadap jumlahnya. Butir berukuran 500 µm lebarnya 0.5 mm; satu sentimeter sama dengan 10 mm. Dalam sketsa sel berbentuk kubus, berarti ada sekitar 20 lebar butir di sepanjang tiap sisi kubus berukuran satu sentimeter, atau kira-kira 8,000 posisi butir seluruhnya. Ini adalah cara untuk mengikuti perhitungannya, bukan pernyataan bahwa butir pantai tersusun dalam kisi sempurna.

Butiran sebenarnya tidak beraturan, dan celah di antaranya juga memakan tempat. Karena itu, satu sentimeter kubik pasir lepas memuat lebih sedikit butir daripada jumlah posisi dalam kisi. Ukuran butir juga sangat berpengaruh: jika diameter butir menjadi dua kali lipat, volumenya bertambah sekitar delapan kali lipat, sehingga lebih sedikit butir yang muat dalam volume tetap. Skala Debu & Partikel membantu menempatkan butiran ini di antara benda-benda yang terlihat dan partikel dunia mikroskopis yang jauh lebih kecil.

Apa yang dihitung dalam perkiraan pasir pantai

Penjelasan Scientific American tentang perkiraan pasir pantai (dibuka di tab baru) menguraikan metode dasarnya: perkirakan volume pasir pantai, lalu bagi dengan volume rata-rata sebutir pasir. Dengan menggunakan perkiraan garis pantai berpasir sepanjang 750,000 km, perhitungan itu menghasilkan sekitar 4 × 10²⁰ butir. Angka tersebut merupakan perkiraan berdasarkan asumsi tentang volume pasir dan ukuran butir, bukan hasil penghitungan di setiap garis pantai.

Perhitungan ini juga bisa dibaca dari arah sebaliknya. Dengan kisi sederhana di atas, 1 km³ pasir memuat sekitar 8 × 10¹⁸ posisi butir: satu kilometer kubik berisi 10¹⁵ sentimeter kubik, dikalikan sekitar 8,000 posisi per sentimeter kubik. Jadi, dalam model sederhana ini, perkiraan sekitar 4 × 10²⁰ butir di pantai setara dengan kira-kira 50 km³ pasir. Bentuk yang tidak beraturan dan celah mengubah hasilnya, tetapi konversi ini menunjukkan bagaimana jumlah butir yang sangat besar bisa berasal dari volume yang dapat dinyatakan dengan satuan skala bentang alam.

Untuk menghasilkan perkiraan independen, perhitungan pasir pantai memerlukan luas global pantai berpasir dan kedalaman rata-rata pasir yang dihitung. Luas dikalikan kedalaman menghasilkan volume; volume dikalikan kerapatan butir menghasilkan jumlah butir. Panjang garis pantai saja tidak cukup, sebab pantai yang sempit dan pantai yang lebar menyumbang jumlah pasir yang berbeda. Bahan bacaan astronomi University of Kansas (dibuka di tab baru) menjelaskan metode membagi volume dengan volume sebutir ini, tetapi tidak ada satu ukuran lebar atau kedalaman pantai yang menggambarkan semua pesisir.

Mengapa gurun mengubah pertanyaannya

Kata “gurun” tidak berarti lautan pasir yang tak terputus. Tanah berbatu, dataran berkerikil, dan gunung tandus mencakup area luas di gurun, sementara bukit pasir dan hamparan pasir menempati area lainnya. Big Daddy menjulang di atas dataran lempung putih Deadvlei, mengingatkan kita bahwa bahkan bukit pasir yang terkenal pun berada dalam bentang alam yang tidak seluruhnya berupa pasir.

Untuk menambahkan endapan gurun ke jumlah pasir pantai, perkiraan global perlu menghitung luas medan berpasir dan kedalaman rata-rata pasirnya, terpisah dari pantai. Tinggi bukit pasir tidak memberikan kedua angka tersebut. Tinggi Big Daddy, yaitu 325 m, menggambarkan ketinggiannya di atas dataran sekitarnya, sedangkan tinggi Dune du Pilat, yaitu 110 m, menggambarkan titik tertingginya yang terukur. Tak satu pun dari pengukuran itu memberi tahu kita berapa banyak pasir yang berada di bawah bagian lain dari hamparan bukit pasir.

Perkiraan yang hanya menghitung pasir pantai berguna karena cakupannya jelas dan metodenya berdasarkan volume. Memperluasnya agar mencakup seluruh pasir di gurun mengharuskan kita menentukan endapan mana yang dihitung dan mengukur kedalamannya, bukan sekadar menjumlahkan ketinggian bukit pasir yang terkenal. Tanpa inventarisasi itu, menyajikan sekitar 4 × 10²⁰ butir sebagai jumlah seluruh pasir di Bumi akan melebih-lebihkan apa yang bisa disimpulkan dari perkiraan pasir pantai.

Membandingkan jumlahnya dengan bintang

Perbandingan yang umum adalah dengan jumlah bintang di alam semesta teramati. Jumlahnya sering diperkirakan hingga satu septiliun — angka 1 diikuti 24 nol (dibuka di tab baru), berdasarkan perkiraan jumlah galaksi dan bintang di dalamnya, bukan penghitungan langsung. Skala Galaksi memberi konteks untuk perbandingan itu: para astronom menyimpulkan jumlah yang sangat besar dari objek-objek yang terlalu jauh untuk dihitung satu per satu.

Namun, jumlah bintang berbeda-beda menurut metodenya, dan hal itu penting di sini. Analisis Scientific American yang sama, yang menjadi dasar angka pasir pantai, juga menghitung jumlah bintangnya sendiri yang lebih kecil — sekitar 10 juta bintang per galaksi di sekitar 2 trillion galaksi, atau kira-kira 2 × 10¹⁹ bintang — dan menyimpulkan bahwa jumlah pasir pantai sebenarnya sekitar 20 kali lebih banyak. Jika dibandingkan dengan perkiraan NASA yang lebih besar, yaitu satu septiliun, jumlah bintang justru lebih banyak. Bagaimanapun, jumlah sebenarnya semua butir di Bumi tentu lebih besar lagi daripada angka yang hanya menghitung pantai, karena pasir gurun dunia belum ditambahkan ke dalamnya.