Bismillah...
Beberapa hari terakhir cuaca di Jogja senantiasa basah. Januari, hujan sehari-hari... kata orang-orang dulu. Yah, memang demikianlah adanya. Tiada sore yang tak ditemani hujan. Alhamdulillah,,, (sambil berdoa : Allahumma shoyyiban nafii'an").
Seiring dengan hadirnya sang hujan, tak jarang kilat dan petir pun turut membersamai. Nah, tahukah kawan, bagaimana ceritanya hingga lahir kilat dan petir itu?
Menurut Wikipedia Indonesia, petir atau halilintar merupakan gejala alam yang biasanya muncul pada musim hujan, ditunjukkan dengan munculnya kilatan cahaya di langit yang menyilaukan sesaat (kilat), kemudian disusul dengan suara menggelegar (guruh). Perbedaan waktu kemunculan ini disebabkan adanya perbedaan antara kecepatan suara dan kecepatan cahaya. Prinsip dasarnya kira-kira sama dengan lompatan api pada busi.
Proses Terjadinya Petir
Petir, kilat dan peristiwa-peristiwa cuaca lainnya terjadi di lapisan troposfer yang berjarak 0-12 km dari permukaan bumi. Troposfer sendiri memiliki 3 lapisan yaitu lapisan planetair (0-1 km), konveksi (1-8 km) dan lapisan tropopause (8-12 km). Lapisan troposfer ini memiliki temperatur yang relatif tidak konstan, karenanya semakin tinggi maka semakin rendah suhunya.
Petir merupakan lompatan bunga api antara 2 massa dengan medan listrik berbeda. Petir biasa terjadi pada awan yang tengah membesar menuju awan badai. Petir terjadi karena ada pemampatan muatan listrik pada awan. Pada awan bagian atas listrik bermuatan negatif dan bagian bawah adalah listrik bermuatan positif sedangkan awan bagian dasar kedua kutub listrik yang berlawanan tersebut ada didalamnya sehingga petir berloncatan. Dan bumi merupakan peredam listrik yang statis.
Sedangkan peristiwa kilat berkaitan dengan awan petir yang terbentuk ketika udara panas bergerak ke atas. Udara panas ini membawa uap air yang sangat besar. Ketika udara panas dengan uap air tersebut mencapai ketinggian tertentu kemudian udara tersebut menjadi dingin. Dalam keadaan ini udara mengandung uap air yang lebih sedikit dari pada ketika udara panas. Kelebihan uap air ini berkondensasi menjadi titik-titik air yang berbentuk awan. Awan merupakan kumpulan kristal es dalam udara di atmosfer karena adanya pengembunan atau pemadatan uap air yang ada dalam udara setelah melampaui keadaan yang jenuh.
Air pada umumnya membeku pada suhu 0 derajat C, tapi sifat anomali air membuat air pada suhu dibawah –4 derajat tetap dalam bentuk cair. Tetapi dalam keadaan ini air menjadi sangat dingin. Demikian pula dengan titik-titik air yang terbentuk dalam awan petir menjadi sangat dingin. Titik–titik air ini berada jauh melebihi ketinggian air yang berada pada suhu 0 derajat C dan akhirnya mencapai tingkat ketinggian yang bersuhu –40 derajat C. Titik-titik air ini kemudian berubah menjadi butir-butir es. Titik-titik air yang membeku itu bergabung dengan yang lain membentuk bekuan baru. Dengan demikian terjadilah hujan batu es. Batu-batu es tersebut mulai berjatuhan karena gaya beratnya. Tetapi ketika jatuh selalu berbenturan dengan titik-titik air yang sangat dingin yang sedang bergerak naik. Air di dalam setiap butiran air membeku menjadi satu dengan butiran batu es yang di tabraknya dan batu es itu lama-kelamaan menjadi besar. Setiap berbenturan dengan suatu butiran air, batu es menerima muatan negatif dan jutaan benturan antara benturan air dan batu es tersebut menghasilkan muatan listrik di awan dan akhirnya menimbulkan cahaya kilat.
Pada waktu yang sama pecahan es kecil terlepas dari butiran air yang membeku ini. Serpihan es itu mengandung muatan positif arus udara yang sedang naik ke awan yang lebih tinggi membawa pecahan-pecahan es itu beserta muatan positifnya. Selagi pecahan es bermuatan positif bergerak naik, batu-batu es bermuatan negatif turun ke tempat yang lebih panas. Dengan demikian batu-batu es mencair menjadi tetes-tetes air yang lebih besar. Proses ini dapat berlangsung selama satu jam. Selama proses tersebut keseluruhan awan laksana sebuah pembangkit tenaga listrik raksasa yang terus menerus menghasilkan hampir sejuta kilowatt listrik. Awan juga bagaikan suatu baterai penyimpanan arus listrik raksasa dengan kutub positif di bagian atas dan kutub negatif beberapa kilometer di bagian bawah. Diantara kedua kutub tersebut dapat terjadi perbedaan voltase sampai 100 juta volt.
Selama proses utama pemuatan listrik sedang berlangsung, suatu kantong muatan positif terbentuk diatas dasar awan di bawah kutub negatif. Disinilah terjadi proses pemancaran kilat secara cepat. Suatu pelepasan muatan meloncat dari kantong bermuatan positif ini ke kutub negatif yang letaknya tidak begitu jauh diatasnya. Setelah itu, seluruh muatan positif yang terletak lebih rendah dinetralkan. Selain itu jalur yang dilalui pelepasan tersebut tetap bersifat pengantar. Kemudian sisa muatan negatif mengalir melalui jalur itu. Muatan negatif bergerak turun karena daya tarik muatan positif di permukaan bumi.
Pelepasan muatan listrik tidak berupa satu loncatan bunga api sekaligus melainkan dikendalikan oleh situasi setempat yang akan dilalui medan listrik. Jalur pelepasan dapat bercabang-cabang ke beberapa arah.
Pelepasan muatan pemuka berlangsung lemah dengan garis tengah kira-kira 5 meter, kemudian turun dengan kecepatan kurang lebih 140 km per detik. Setelah menempuh jarak kurang lebih 30 m, muatan yang terlepas tiba-tiba bercahaya terang. Kemudian terjadilah gelombang elektron yang disebut ‘leader’. Lama kelamaan ‘leader’ ini turun dan selang 1/100 detik kemudian ‘leader’ ini mencapai tanah, selama proses ini berlangsung tegangan pada ujung ‘leader’ dengan tegangan pada tanah yang berbeda 10 juta volt. Akibatnya muatan positif terpusat pada pohon atau gedung yang menjulang tinggi. Arus pelepasan muatan listrik meluas ke arah ‘leader’ dan menuntunnya ke arah pohon atau bangunan. Ketika jarak ‘leader’ dengan arus pelepasan muatan listrik kurang lebih 30 m, keduanya brtemu pada suatu arus pendek.
Arus balik yang sangat menyilaukan bergerak ke atas sepanjang alur sambaran dengan kecepatan hampir 100.000 km/detik atau sama dengan 1/3 kecepatan cahaya. Kemudian, arus listrik mungkin sebesar 100.000 ampere terus mengalir di antara awan dan tanah. Arus itu akan berhenti jika seluruh muatan di awan yang sejak semula bergerak cepat telah sampai ke tanah.
‘Leader’ yang tiba-tiba menghilang setelah proses di atas berlangsung kira-kira 1/25 detik, proses itu terulang lagi dan kali ini dimulai dari awan yang lebih tinggi dan masih mengandung sisa-sisa muatan listrik. Proses yang kedua ini juga menghasilkan ‘leader’ dalam waktu yang sangat cepat. Kali ini gerakan ‘leader’ tidak bertahap melainkan langsung lewat garis sambaran pertama. Kejadian yang sama berlangsung di permukaan bumi dan arus balik bergerak ke awan.
Sambaran-sambaran petir terjadi di awan yang letaknya lebih tinggi. Akhirnya pelepasan kilatan berlangsung pada ketinggian yang bersuhu –40 derajat C dan seluruh air membeku. Kadang-kadang pelepasan muatan terhenti karena butir-butir air yang sangat dingin untuk membentuk muatan listrik tidak ada lagi. Namun, pada saat itu batu es mulai berjatuhan dan menjadi besar ketika bersentuhan dengan butir-butir air yang sedang naik dan, dengan demikian terjadilah muatan listrik yang menimbulkan sambaran petir yang lain.
Sedangkan peristiwa kilat berkaitan dengan awan petir yang terbentuk ketika udara panas bergerak ke atas. Udara panas ini membawa uap air yang sangat besar. Ketika udara panas dengan uap air tersebut mencapai ketinggian tertentu kemudian udara tersebut menjadi dingin. Dalam keadaan ini udara mengandung uap air yang lebih sedikit dari pada ketika udara panas. Kelebihan uap air ini berkondensasi menjadi titik-titik air yang berbentuk awan. Awan merupakan kumpulan kristal es dalam udara di atmosfer karena adanya pengembunan atau pemadatan uap air yang ada dalam udara setelah melampaui keadaan yang jenuh.
Air pada umumnya membeku pada suhu 0 derajat C, tapi sifat anomali air membuat air pada suhu dibawah –4 derajat tetap dalam bentuk cair. Tetapi dalam keadaan ini air menjadi sangat dingin. Demikian pula dengan titik-titik air yang terbentuk dalam awan petir menjadi sangat dingin. Titik–titik air ini berada jauh melebihi ketinggian air yang berada pada suhu 0 derajat C dan akhirnya mencapai tingkat ketinggian yang bersuhu –40 derajat C. Titik-titik air ini kemudian berubah menjadi butir-butir es. Titik-titik air yang membeku itu bergabung dengan yang lain membentuk bekuan baru. Dengan demikian terjadilah hujan batu es. Batu-batu es tersebut mulai berjatuhan karena gaya beratnya. Tetapi ketika jatuh selalu berbenturan dengan titik-titik air yang sangat dingin yang sedang bergerak naik. Air di dalam setiap butiran air membeku menjadi satu dengan butiran batu es yang di tabraknya dan batu es itu lama-kelamaan menjadi besar. Setiap berbenturan dengan suatu butiran air, batu es menerima muatan negatif dan jutaan benturan antara benturan air dan batu es tersebut menghasilkan muatan listrik di awan dan akhirnya menimbulkan cahaya kilat.
Pada waktu yang sama pecahan es kecil terlepas dari butiran air yang membeku ini. Serpihan es itu mengandung muatan positif arus udara yang sedang naik ke awan yang lebih tinggi membawa pecahan-pecahan es itu beserta muatan positifnya. Selagi pecahan es bermuatan positif bergerak naik, batu-batu es bermuatan negatif turun ke tempat yang lebih panas. Dengan demikian batu-batu es mencair menjadi tetes-tetes air yang lebih besar. Proses ini dapat berlangsung selama satu jam. Selama proses tersebut keseluruhan awan laksana sebuah pembangkit tenaga listrik raksasa yang terus menerus menghasilkan hampir sejuta kilowatt listrik. Awan juga bagaikan suatu baterai penyimpanan arus listrik raksasa dengan kutub positif di bagian atas dan kutub negatif beberapa kilometer di bagian bawah. Diantara kedua kutub tersebut dapat terjadi perbedaan voltase sampai 100 juta volt.
Selama proses utama pemuatan listrik sedang berlangsung, suatu kantong muatan positif terbentuk diatas dasar awan di bawah kutub negatif. Disinilah terjadi proses pemancaran kilat secara cepat. Suatu pelepasan muatan meloncat dari kantong bermuatan positif ini ke kutub negatif yang letaknya tidak begitu jauh diatasnya. Setelah itu, seluruh muatan positif yang terletak lebih rendah dinetralkan. Selain itu jalur yang dilalui pelepasan tersebut tetap bersifat pengantar. Kemudian sisa muatan negatif mengalir melalui jalur itu. Muatan negatif bergerak turun karena daya tarik muatan positif di permukaan bumi.
Pelepasan muatan listrik tidak berupa satu loncatan bunga api sekaligus melainkan dikendalikan oleh situasi setempat yang akan dilalui medan listrik. Jalur pelepasan dapat bercabang-cabang ke beberapa arah.
Pelepasan muatan pemuka berlangsung lemah dengan garis tengah kira-kira 5 meter, kemudian turun dengan kecepatan kurang lebih 140 km per detik. Setelah menempuh jarak kurang lebih 30 m, muatan yang terlepas tiba-tiba bercahaya terang. Kemudian terjadilah gelombang elektron yang disebut ‘leader’. Lama kelamaan ‘leader’ ini turun dan selang 1/100 detik kemudian ‘leader’ ini mencapai tanah, selama proses ini berlangsung tegangan pada ujung ‘leader’ dengan tegangan pada tanah yang berbeda 10 juta volt. Akibatnya muatan positif terpusat pada pohon atau gedung yang menjulang tinggi. Arus pelepasan muatan listrik meluas ke arah ‘leader’ dan menuntunnya ke arah pohon atau bangunan. Ketika jarak ‘leader’ dengan arus pelepasan muatan listrik kurang lebih 30 m, keduanya brtemu pada suatu arus pendek.
Arus balik yang sangat menyilaukan bergerak ke atas sepanjang alur sambaran dengan kecepatan hampir 100.000 km/detik atau sama dengan 1/3 kecepatan cahaya. Kemudian, arus listrik mungkin sebesar 100.000 ampere terus mengalir di antara awan dan tanah. Arus itu akan berhenti jika seluruh muatan di awan yang sejak semula bergerak cepat telah sampai ke tanah.
‘Leader’ yang tiba-tiba menghilang setelah proses di atas berlangsung kira-kira 1/25 detik, proses itu terulang lagi dan kali ini dimulai dari awan yang lebih tinggi dan masih mengandung sisa-sisa muatan listrik. Proses yang kedua ini juga menghasilkan ‘leader’ dalam waktu yang sangat cepat. Kali ini gerakan ‘leader’ tidak bertahap melainkan langsung lewat garis sambaran pertama. Kejadian yang sama berlangsung di permukaan bumi dan arus balik bergerak ke awan.
Sambaran-sambaran petir terjadi di awan yang letaknya lebih tinggi. Akhirnya pelepasan kilatan berlangsung pada ketinggian yang bersuhu –40 derajat C dan seluruh air membeku. Kadang-kadang pelepasan muatan terhenti karena butir-butir air yang sangat dingin untuk membentuk muatan listrik tidak ada lagi. Namun, pada saat itu batu es mulai berjatuhan dan menjadi besar ketika bersentuhan dengan butir-butir air yang sedang naik dan, dengan demikian terjadilah muatan listrik yang menimbulkan sambaran petir yang lain.
Pada saat petir menyambar, energi yang terlepas memanaskan udara disekitarnya dan tiba-tiba udara mengembang. Hal ini menimbulkan gelombang bertekanan yang bergerak ke atas dan menimbulkan suara yang mengejutkan serta memekakkan telinga. Kilatan-kilatan petir yang berasal dari satu sambaran dapat berlangsung beberapa detik. Kecepatan suara di udara sekitar 330 meter/detik atau 1 kilometer/3 detik. Rata-rata kekuatan petir adalah 200 ribu kilo ampere dengan daya 50 ribu mega watt.
Ketika petir melesat maka tubuh awan akan terang dibuatnya dan sambarannya membelah udara dengan kecepatan rata-rata 150.000 kilometer/detik. Petir dapat terjadi 40-50 ribu kali perhari. Hal ini merupakan hasil penelitian dari Dr. Ichiro Katayama dari Departemen Engineering Universitas Saitama Jepang selama 10 tahun.
Tipe-Tipe Petir
Secara umum petir itu dapat terjadi di dalam awan itu sendiri, antara awan dengan awan, antara awan dengan udara, dan awan dengan bumi (tanah). Kemungkinan-kemungkinan tersebut melahirkan empat tipe petir, yaitu :
- Petir dari awan ke Tanah (CG) petir ini tergolong berbahaya dan paling merusak, berasal dari muatan yang lebih rendah lalu mengalirkan muatan negatif ke tanah. Terkadang petir jenis ini mengandung muatan positif (+) terutama pada musim dingin.
- Petir dalam awan (IC), merupakan tipe yang paling sering terjadi antara pusat muatan yang berlawanan pada awan yang sama.
- Petir antar awan (CC), terjadi antara pusat muatan dari dua awan yang berbeda. Pelepasan muatan nya sendiri terjadi saat udara cerah antara awan tersebut.
- Petir awan ke udara (CA) terjadi jika udara di sekitaran awan yang bermuatan positif (+) berinteraksi dengan udara yang bermuatan negatif (-). Jika ini terjadi pada awan bagian bawah maka merupakan kombinasi dengan petir tipe CG. Petir CA tampak seperti jari-jari yang berasal dari petir CG
Menurut muatannya sendiri, petir dibagi menjadi dua yaitu petir negatif (+) dan petir positif (-). Perbedaannya yaitu petir negatif cenderung menyambar berulang ulang dan bercabang cabang seperti sebuah akar pohon, sedangkan petir positif, hanya menyambar sekali.
Dampak Positif dan Negatif Petir
“…Atau seperti orang-orang yang ditimpa hujan lebat dari langit disertai gelap gulita, guruh dan kilat; mereka menyumbat telinganya dengan anak jarinya sebab takut akan mati. Dan Allah meliputi orang-orang yang kafir. Hampir-hampir kilat itu menyambar penglihatan mereka, setiap kali kilat menyinari mereka, mereka berjalan di bawah sinar itu dan bila gelap menimpa mereka, mereka berhenti. Jikalau Allah menghendaki niscaya dia melenyapkan pendengaran dan penglihatan mereka sesungguhnya Allah maha berkuasa atas segala sesuatu…" (QS Al-Baqaraah : 19-20).
Dalam ayat-ayat Al-Quran tentang petir, Allah berfirman bahwa Dia menghadirkan petir pada manusia sebagai sumber rasa takut dan harapan. Allah juga berfirman bahwa guruh yang muncul saat petir menyambar bertasbih memuji-Nya. Subhanallah...
Dan tiadalah Allah menciptakan segala sesuatu tanpa ada faedah yang terkandung di dalamnya.
Menurut Djoko Darmanto (Kepala Lab. Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro), petir berfaedah dalam membersihkan udara dari polusi dan teknologi buatan manusia belum ada yang mampu menyamai kemampuan ini. Petir merupakan penetral udara dalam waktu singkat. Dan dengan kemampuannya ini petir mampu membuat seluruh partikel polusi udara sirna.
Selain itu petir juga membantu penyediaan makanan bagi tumbuh-tumbuhan. Tumbuh-tumbuhan ini memerlukan nitrogen. Unsur ini diserap melalui akar bukan dalam bentuk murni, melainkan dalam bentuk senyawa yang disebut nitrat meskipun udara banyak mengandung nitrogen, tetapi unsur ini tidak dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan karena tidak bersenyawa dengan unsur lain untuk membentuk nitrat. Setiap terjadi kilat sejumlah nitrogen di udara bersenyawa dengan oksigen. Setelah berkali-kali bersenyawa nitrogen berubah menjadi nitrat yang dapat di serap oleh tumbuh-tumbuhan.
Di samping dua keuntungan di atas, petir juga dapat membahayakan kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya. Karena muatan listrik yang amat besar maka petir sanggup menghanguskan apa saja benda yang disentuhnya. Termasuk hutan dan juga manusia. Entah sudah berapa banyak kerugian materi yang diakibatkan oleh petir ini. Beberapa cara yang bisa dilakukan untuk menangkal dampak negaif yang diakibatkan petir, antara lain :
Terlepas dari berbagai ancaman yang ditimbulkan olehnya, petir tetap merupakan fenomena eksotis dan dahsyat. Sampai saat ini belum ada yang dapat menirunya. Seindah-indahnya kembang api tahun baru buatan manusia tidak akan bisa menandingi keeksotisan kilat dan petir buatan Allah.
Wallahu a'lam bisshawab...
Referensi :
Menurut Djoko Darmanto (Kepala Lab. Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro), petir berfaedah dalam membersihkan udara dari polusi dan teknologi buatan manusia belum ada yang mampu menyamai kemampuan ini. Petir merupakan penetral udara dalam waktu singkat. Dan dengan kemampuannya ini petir mampu membuat seluruh partikel polusi udara sirna.
Selain itu petir juga membantu penyediaan makanan bagi tumbuh-tumbuhan. Tumbuh-tumbuhan ini memerlukan nitrogen. Unsur ini diserap melalui akar bukan dalam bentuk murni, melainkan dalam bentuk senyawa yang disebut nitrat meskipun udara banyak mengandung nitrogen, tetapi unsur ini tidak dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan karena tidak bersenyawa dengan unsur lain untuk membentuk nitrat. Setiap terjadi kilat sejumlah nitrogen di udara bersenyawa dengan oksigen. Setelah berkali-kali bersenyawa nitrogen berubah menjadi nitrat yang dapat di serap oleh tumbuh-tumbuhan.
Di samping dua keuntungan di atas, petir juga dapat membahayakan kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya. Karena muatan listrik yang amat besar maka petir sanggup menghanguskan apa saja benda yang disentuhnya. Termasuk hutan dan juga manusia. Entah sudah berapa banyak kerugian materi yang diakibatkan oleh petir ini. Beberapa cara yang bisa dilakukan untuk menangkal dampak negaif yang diakibatkan petir, antara lain :
- Memasang alat penangkal petir pada bangunan-bangunan tinggi. Dengan adanya alat tersebut, jika ada petir akan menyambar alat penangkal kemudian disalurkan melalui kawat besar yang terbuat dari tembaga atau kuningan menuju ke tanah.
- Apabila terjadi hujan dan petir, lebih baik hindari tempat-tempat terbuka & lapang (lapangan, sawah, taman). Petir akan mencari tanah untuk melepaskan energinya, dan 'mengincar' benda-benda yang lebih tinggi dibandingkan permukaan sekitarnya.
- Jika sedang di kolam renang (outdoor) dan terlihat tanda-tanda awan sudah gelap segeralah ke luar karena kolam renang adalah sasaran empuk buat petir melepas energi.
- Jangan berlindung di bawah pohon karena pohon yang tersambar petir energinya bisa melompat ke tubuh. Jauhi juga tiang listrik, menara atau sesuatu yang tinggi yang mudah tersambar petir.
- Jika saat hujan petir Anda sedang berada di dalam rumah, sebaiknya men-stop aliran arus listrik pada televisi & komputer, sebab antena TV bisa menghantarkan listrik yang tersambar petir. Jauhi teras. Jangan menelepon menggunakan telepon rumah karena arus listrik bisa melewati sambungan telepon.
Terlepas dari berbagai ancaman yang ditimbulkan olehnya, petir tetap merupakan fenomena eksotis dan dahsyat. Sampai saat ini belum ada yang dapat menirunya. Seindah-indahnya kembang api tahun baru buatan manusia tidak akan bisa menandingi keeksotisan kilat dan petir buatan Allah.
Wallahu a'lam bisshawab...
Referensi :
http://id.wikipedia.org/wiki/Petir
http://soulofmyheart.blogspot.com/2010/02/bagaimana-petir-dan-kilat-terjadi.html
http://nurcha.wordpress.com/2007/12/13/kilat-dan-petir-the-giant-blitz-dari-sang-pencipta/
http://www.harunyahya.com/indo/artikel/092.htm
http://www.detikhealth.com/read/2010/02/21/153002/1303794/763/menghindari-risiko-tersambar-petir
Tidak ada komentar:
Posting Komentar