A. PETIR
Alam penuh dengan segala macam fenomena yang menakjubkan dan menarik yang telah membuat manusia terpesona selama berabad-abad sampai hari ini. Salah satu fenomena tersebut adalah petir. Kilatan pada petir menampilkan pola zig-zag yang biasanya memakan waktu kurang dari setengah detik untuk menghasilkan luminositas cahaya yang begitu terang sehingga sekitarnya menyala dalam sekejap mata.
Alam penuh dengan segala macam fenomena yang menakjubkan dan menarik yang telah membuat manusia terpesona selama berabad-abad sampai hari ini. Salah satu fenomena tersebut adalah petir. Kilatan pada petir menampilkan pola zig-zag yang biasanya memakan waktu kurang dari setengah detik untuk menghasilkan luminositas cahaya yang begitu terang sehingga sekitarnya menyala dalam sekejap mata.
Proses terjadinya petir akibat perpindahan muatan negatif (elektron) menuju ke muatan positif (proton).
Para ilmuwan menduga lompatan bunga api listriknya sendiri terjadi, ada
beberapa tahapan yang biasanya dilalui. Pertama adalah pemampatan
muatan listrik pada awan bersangkutan. Umumnya, akan menumpuk di bagian
paling atas awan adalah listrik muatan negatif, di bagian tengah adalah
listrik bermuatan positif, sementara di bagian dasar adalah muatan
negatif yang berbaur dengan muatan positif, pada bagian inilah petir biasa berlontaran. Petir dapat terjadi antara awan dengan awan, dalam awan itu sendiri, antara awan dan udara, antara awan dengan tanah (bumi)
Terdapat 2 teori yang mendasari proses terjadinya petir :
1. Proses Ionisasi
2. Proses Gesekan Antar Awan
1. Proses Ionisasi
Petir merupakan peristiwa alam yaitu proses pelepasan muatan listrik (Electrical Discharge)
yang terjadi di atmosfer, hal ini disebabkan berkumpulnya ion bebas
bermuatan negatif dan positif di awan, ion listrik dihasilkan oleh
gesekan antar awan dan juga kejadian ionisasi ini disebabkan oleh
perubahan bentuk air mulai dari cair menjadi gas atau sebaliknya, bahkan
padat (es) menjadi cair. Ion bebas menempati permukaan awan dan
bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan terkumpul di
suatu tempat maka awan bermuatan ion tersebut akan memiliki beda
potensial yang cukup untuk menyambar permukaan bumi maka inilah yang
disebut petir.
2. Gesekan Antar Awan
Pada awalnya awan bergerak
mengikuti arah angin, selama proses bergeraknya awan ini maka saling
bergesekan satu dengan yang lainya, dari proses ini terlahir
electron-electron bebas yang memenuhi permukaan awan. Proses ini bisa
di simulasikan secara sederhana pada sebuah penggaris plastik yang
digosokkan pada rambut maka penggaris ini akan mampu menarik potongan
kertas. Pada suatu saat awan ini akan terkumpul di sebuah kawasan, saat
inilah petir
dimungkinkan terjadi karena electron-elektron bebas ini saling
menguatkan satu dengan lainnya. Sehingga memiliki cukup beda potensial
untuk menyambar permukaan bumi.
Petir adalah hasil pelepasan muatan listrik dari awan, yang begitu
besar sehingga menimbulkan rerentetan cahaya yang terang dan juga suara
menggelegar yang cukup keras yang biasa disebut sebagai Guntur,
Gludug, Halilintar, atau Gledek. Petir memiliki kekuatan yang sangat
besar yang dapat menghancurkan bangunan, membunuh manusia dan
menghancurkan pohon. Sambaran petir sangat cepat, yaitu sekitar 150.000
km/detik sehingga tidak memungkinkan bagi manusia untuk
menghindarinya. Muatan listrik yang ada dalam petir sangat besar, yaitu
mencapai 1.000.000 volt/meter. Sebelum petir terlihat di udara,
biasanya disertai dengan tanda-tanda datangnya awan yang menjulang
tinggi seperti bunga kol yang berwarna keabu-abuan (awan CB atau
Comulunimbus), yang biasanya sering muncul pada saat musim hujan. Petir
biasanya "menggemari" benda-benda " yang menjulang tinggi ke udara
sebagai media pelepasan energinya seperti gedung-gedung bertingkat,
pepohonan yang tinggi, dan tiang-tiang besi yang berujung runcing
(menurut hukum Farady).
Sebelum petir melepaskan energinya yang berupa loncatan bunga api yang
disertai guntur, ada beberapa tahapan yang terjadi. Pertama-tama adalah
pemampatan muatan listrik pada awan petir, muatan yang menumpuk pada
bagian atas awan biasanya bermuatan positif, dibagian tengah bermuatan
negatif, dan dibagian bawah bermuatan negatif yang bercampur muatan
positif. Pada bagian inilah biasanya petir terjadi. Setelah muatan
listrik mampat, dia akan segera melepaskan muatan tersebut dengan
seketika yang disertai pijaran api dan ledakan. Petir dapat terjadi
antara gumpalan awan dengan awan yang lain, didalam awan itu sendiri,
awan dengan udara dan juga awan dengan tanah atau bumi. Petir yang
terjadi antara awan dengan bumi inilah yang biasanya sangat berbahaya,
karena dia dapat menyambar apapun yang ada di bumi yang tanpa dilengkapi
dengan pengaman khusus terhadap petir.
Petir yang terjadi antara awan dengan bumi biasanya terjadi pada daerah yang terbuka. Besar muatan listrik yang ada pada awan yang memicu terjadinya petir adalah minimal 1.000.000 volt. Dengan muatan sebesar ini tentunya bukan hal yang baik jika ia menyambar mahluk hidup di bumi. Manusia akan terpental dan akan mati seketika dengan tubuh terbakar jika terkena sambaran petir. Jika sambarannya mengenai bangunan, maka bangunan tersebut akan mengalami kerusakan dan kemungkinan besar perangkat elektronik yang ada di dalam bangunan tersebut akan rusak.
Petir yang terjadi antara awan dengan bumi biasanya terjadi pada daerah yang terbuka. Besar muatan listrik yang ada pada awan yang memicu terjadinya petir adalah minimal 1.000.000 volt. Dengan muatan sebesar ini tentunya bukan hal yang baik jika ia menyambar mahluk hidup di bumi. Manusia akan terpental dan akan mati seketika dengan tubuh terbakar jika terkena sambaran petir. Jika sambarannya mengenai bangunan, maka bangunan tersebut akan mengalami kerusakan dan kemungkinan besar perangkat elektronik yang ada di dalam bangunan tersebut akan rusak.
Area listrik yang sangat kuat menyebabkan udara disekitar awan “ terpecah”.
Bisa dikatakan udara yang “terpecah” membetuk jalur sirkuit pendek
awan-bumi seolah ada jalur logam yang panjang yang menghubungkan awan
dan bumi. Beginilah cara “
terpecah” dijelaskan : Ketika ada area listrik yang sangat kuat terjadi (
10.000 volt/inch), kondisi akan “matang” sehingga udara akan terpecah. Area listrik menyebabkan udara sekitar terpisah muatan ion positif dan electron – udara terionisasi.
Selalu diingat ionisasi bukan berarti bahwa terjadi lebih banyak ion negatif atau lebih banyak ion positif dibanding sebelumnya.
Ionisasi ini berarti bahwa electron dan ion positif terpisah sangat
jauh dibanding bentuk molekul sebelumnya atau bentuk struktur atomic.
Intinya electron electron telah terbongkar dari struktur molekuler dari
udara yang tidak terionisasi.
Pentingnya dari proses pemisahan/pembongkaran adalah electron bebas bergerak lebih mudah dibanding sebelum terjadinya pemisahan.
Jadi udara yang terionisasi ( dikenal sebagai plasma) lebih konduktif
dibanding dengan udara yang tidak terionisasi.Secara tidak sengaja
kemampuan atau kebebasan electron untuk bergerak membuat benda apapun
sebagai konduktor listrik yang baik. Sering kali, logam dijadikan
referensi sebagai inti atom positif yang dikelilingi oleh cairan
menyerupai electron. Itu yang membuat logam sebagai konduktor listrik
yang baik.
Electron ini mempunyai mobilitas luar biasa, membiarkan arus electron untuk mengalir. Udara
yang terionisasi menciptakan plasma dengan daya konduktivitas
menyerupai logam. Plasma adalah alat natural yang digunakan untuk
menetralkan muatan yang terpisah di area listrik. Bagi anda yang
familiar dengan reaksi kimia api akan menyebutnya sebagai proses
oksidasi. Oksidasi adalah proses dimana atom atau molekuler kehilangan
electron ketika terurai oksigen. Dengan perbandingan kita bisa melihat
proses ionisasi sebagai proses “ jalur terbakar” menembus udara sehingga
petir dapat mengikuti jalurnya. Seperti menggali terowongan melewati
gunung sehingga kereta dapat dilalui.
Ketika proses ionisasi mulai terjadi dan plasma tebentuk, jalur tidak terbentuk secara instant.
Kenyataanya akan terjadi banyak jalur terpisah berbentuk seperti akar
dari awan. Jalur ini menyerupai anak tangga.Anak tangga ini menyebar ke
bumi dalam tahapan, yang tidak harus membentuk garis lurus ke bumi.
Udara tidak terionisasi sama rata di segala arah. Debu atau kotoran (
objek apapun) diudara akan menyebabkan udara terpecah lebih mudah dalam
satu arah, membuat kesempatan lebih mudah bagi “Step Leader” mengenai
bumi lebih cepat. Juga bahwa bentuk area listrik akan sangat
mempengaruhi jalur ionisasi. Bentuk ini tergantung dari lokasi partikel,
dimana pada kasus ini terletak di bagian bawah dari awan dan permukaan
bumi. Apabila awan terjadi parallel dengan permukaan bumi, dan area nya
kecil dimana lekukan bumi dapat diabaikan, dua lokasi akan bertindak
seperti dua lempengan yang parallel.
Flux line selalu berpencar dalam garis lurus dari area sumber sebelum menuju ke tujuan ( daerah berlawanan dari lokasi sumber).
Dengan pengetahuan ini, kita bisa katakana bahwa apabila bagian bawah
dari awan tidak rata, maka flux line tidak terbentuk. Mengingat
kemungkinan ini, semakin jelas bahwa banyak factor yang mempengaruhi
arah Step Leader. Kita berpikir bahwa jarak terdekat antara dua titik
akan membentuk garis lurus; tapi pada kasus area listrik, flux lines
mungkin tidak mengikuti jarak terdekat tersebut, dimana jarak terdekat
tidak selalu menggambarkan jalur dengan sedikit resisten.
Jadi kita sekarang mengetahui awan yang mengandung listrik dan membentuk step leaders menyambar keluar dalam beberapa tahap.
Leaders ini sedikit berwarna keunguan yang teriluminasi menyala dan
menyebar ke leaders lain di beberapa area dimana leaders utama berbelok
atau berputar. Pada saat dimulai leader akan dalam bentuk tetap sampai
arus mengalir , tanpa memperhatikan apakah leader menyentuh tanah lebih
dulu atau tidak. Pada dasarnya leader mempunyai dua kemungkinan : tetap
berkembang pada tahap perkembangan plasma atau menunggu dengan sabar
pada bentuk plasma sampai leaders lainnya mencapai sasaran. Leader yang
mencapai bumi lebih dahulu menyalurkan jalur konduktif antara awan dan
bumi. Leader ini bukanlah sambaran petir. Ini merupakan jalur dimana
sambaran petir akan mengikutinya. Sambaran petir mendadak, besar ,
mengalirkan arus listrik yang bergerak dari awan menuju bumi. Ketika
step leaders mendekati bumi, objek pada permukaan bumi akan mulai
merespon adanya area listrik yang kuat. Objek-objek menggapai awan
dengan” mengembangkan” streamer positif . streamer ini memiliki warna
keunguan dan tampil menyolok dengan tepi yang tajam.
Tubuh manusia bisa menghasilkan streamer positif ketika menjadi subjek di area listrik.
Sebenarnya apapun pada permukaan bumi memiliki daya potensial untuk
menjadi streamer. Ketika dihasilkan, streamer tidak berlanjut berkembang
menuju awan, menjadi penghubung antara jarak yang terpisah merupakan
tugas step leader ketika step leader menuju kebawah secara bertahap.
Streamer menunggu dengan sabar, meluas ketika leaders mulai mendekat.
Hal yang terjadi kemudian adalah pertemuan step leader dan streamer.
Seperti yang dibahas pada bagian awal. Streamer yang digapai oleh step
leader tidak harus streamer terdekat dari awan. Sangat umum untuk petir
menyambar tanah walapun disana terdapat pepohonan atau penangkal petir
atau objek tinggi yang terletak dekat. Fakta bahwa step leader tidak
memilih jalur lurus memungkinkan hal ini terjadi.
Setelah step leader dan streamer bertemu, Dengan jalur terbentuk lengkap , arus mengalir antara bumi dan awan.
Peyaluran aliran merupakan jalan alamiah untuk menetralkan perbedaan
potensial yang terjadi. Kilat yang kita lihat ketika penghentian aliran
terjadi bukan merupakan sambaran—ini merupakan efek local dari
sambaran. Saat adanya arus aliran listrik, maka akan terjadi suhu panas
. dikarenakan jumlah sambaran petir yang sangat banyak, maka juga akan
terjadi suhu panas yang tinggi. Faktanya ledakan petir suhu nya lebih
panas daripada suhu permukaan matahari. Panas ini sebenarnya adalah
penyebab kilatan warna putih-biru yang terlihat. Ketika leader dan
streamer bertemu dan arus mengalir ( sambaran petir), udara disekitarnya
menjadi sangat panas. Sangat panas sehingga kenyataannya meledak karena
panas menyebabkan udara lebih cepat memuai. Ledakan akan segera
diikuti oleh apa yang kita kenal dengan guntur (thunder). Guntur
merupakan gelombang kejut memancar menyebar dari jalur sambaran. Ketika
udara suhunya meningkat. Maka akan meluas secara cepat, menciptakan
gelombang kompresi menyebar ke udara sekitar. Gelombang kompresi ini
terjadi dalam bentuk gelombang suara. Yang bukan berarti bahwa guntur
ini tidak berbahaya.
Ketika anda duduk berada didalam mobil dan anda melihat kilatan cahaya dari petir.
Hal pertama yang anda perhatikan bahwa terdapat banyak cabang kilatan
yang muncul bersamaan dengan kilatan utama. Kemudian anda akan
memperhatikan kilatan kilatan beberapa kali. Cabang yang anda lihat
sebenarnya merupakan step leaders yang saling berhubungan yang
berhasil mencapai sasaran. Ketika sambaran pertama terjadi, aliran arus
yang ada merupakan usaha untuk menetralisir perbedaan potensial listrik
yang ada. Hal ini menyatakan bahwa arus listrik yang ada berhubungan
dengan energi yang ada pada leaders lain mengalir ke tanah. Electron
electron pada leaders lain terbebaskan bergerak menuju jalur sambaran.
Jadi ketika sambaran petir terjadi, step leaders yang lain menunjukan
gambaran karakteristik sambaran seperti jalur yang aseli. Setelah
sambaran petir yang aseli terjadi, biasanya diikuti oleh beberapa seri
sambaran kedua. Sambaran-sambaran ini hanya mengikuti jalur utama dari
sambaran; step leader yang lain tidak berpartisipasi pada kejadian ini.
Pada
kejadian alam, yang kita lihat biasanya tidak seperti apa yang terjadi
sebenarnya, dalam kasus ini contohnya sambaran kedua.
Sangat memungkinkan sambaran utama diikuti oleh 30-40 sambaran kedua.
Tergantung rentang waktu antara sambaran, yang kita lihat seperti satu
durasi yang lama pada sambaran utama, atau sambaran utama diikuti oleh
sambaran sambaran pada jalur utama . Kondisi ini mudah dimengerti
apabila kita menyadari bahwa sambaran kedua bisa terjadi pada saat kilat
dari sambaran utama terjadi dalm waktu yang lebih lama seharusnya.
Dengan
bukti yang sama, sambaran kedua bisa terjadi setelah kilat dari
sambaran utama selesai, sambaran utama akan terlihat berkalp-kelip.
Sekarang kita mengetahui proses terjadinya sambaran petir. Sangat
mengagumkan bagaimana semau prose situ terjadi, dari awal ionisasi
terjadi sampai terjadinya sambaran petir, yang terjadi dalam bilangan
detik.
Guntur
terdengar seperti ledakan. Petir menyebabkan guntur. Suara berasal dari
udara yang tiba-tiba menjadi sangat panas. Sebuah petir dapat membuat
udara di sekitarnya panas seperti 18.000 ° Fahrenheit (10.000 °
Celcius). Itu lebih panas dari permukaan Matahari! Udara panas bergegas
menjauh dari petir. Udara bergegas pergi membuat suara keras guntur.
Anda
sering mendengar guntur setelah Anda melihat petir. Hal ini karena
suara perjalanan lebih lambat dari cahaya, jadi itu Dikarenakan
kecepatan cahaya jauh lebih besar di banding kecepatan bunyi yang
merambat di udara sehingga cahaya petir akan lebih dahulu sampe ke mata
kita kemudin menyusl bunyi guntur yang di dengar oleh telinga. Semakin
jauh petir, semakin lama waktu yang dibutuhkan bagi Anda untuk mendengar
guntur. Anda dapat memberitahu seberapa jauh petir tersebut. Anda dapat
menghitung detik antara petir dan suara guntur itu membuat. Suara
perjalanan sekitar 1 mil (sekitar 1,6 kilometer) setiap 5 detik. Jika
Anda menghitung perlahan-lahan sampai 5 dan mendengar guntur, petir
sekitar 1 mil jauhnya. Jika Anda menghitung sampai 15 sebelum Anda
mendengar guntur, petir adalah 3 mil jauhnya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar