Senin, 02 September 2013
Petir merupakan fenomena alam yang sangat indah,
akan tetapi juga merupakan ancaman bagi mahluk hidup yang ada di bumi. Dengan
temperatur sambaran melebihi panas permukaan matahari dan kekuatan benturan
yang menyebar ke segala arah. Terjadinya petir biasanya mengikuti
peristiwa hujan baik air atau es, peristiwa ini dimulai dengan munculnya lidah
api listrik yang bercahaya terang yang terus memanjang kearah bumi dan kemudian
diikuti suara yang menggelegar dan efeknya akan fatal bila mengenai mahluk
hidup.
Dalam ilmu
fisika, satu kilatan petir adalah cahaya terang yang terbentuk selama pelepasan
listrik di atmosfer saat hujan badai. Petir dapat terjadi ketika tegangan
listrik pada dua titik terpisah di atmosfer
- masih dalam satu awan, atau
antara awan dan permukaan tanah, atau antara dua permukaan tanah
- mencapai
tingkat tinggi. Kilat petir terjadi dalam bentuk setidaknya dua sambaran.
Pada
sambaran pertama muatan negatif (-) mengalir dari awan ke permukaan tanah. Ini
bukanlah kilatan yang sangat terang. Sejumlah kilat percabangan biasanya
dapat terlihat menyebar keluar dari jalur kilat utama. Ketika sambaran pertama
ini mencapai permukaan tanah, sebuah muatan berlawanan terbentuk pada titik
yang akan disambarnya dan arus kilat kedua yang bermuatan positif terbentuk
dari dalam jalur kilat utama tersebut langsung menuju awan. Dua kilat tersebut
biasanya beradu sekitar 50 meter di atas permukaan tanah. Arus pendek
terbentuk di titik pertemuan antara awan dan permukaan tanah tersebut, dan
hasilnya sebuah arus listrik yang sangat kuat dan terang mengalir dari dalam jalur
kilat utama itu menuju awan. Perbedaan tegangan pada aliran listrik antara awan
dan permukaan tanah ini melebihi beberapa juta volt.
Energi petir
Energi yang dilepaskan
oleh satu sambaran petir lebih besar daripada yang dihasilkan oleh seluruh
pusat pembangkit tenaga listrik di Amerika. Suhu pada jalur di mana petir
terbentuk dapat mencapai 10.000 derajat Celcius. Suhu di dalam tanur untuk
meleburkan besi adalah antara 1.050 dan 1.100 derajat Celcius. Panas yang
dihasilkan oleh sambaran petir terkecil dapat mencapai 10 kali lipatnya. Panas
yang luar biasa ini berarti bahwa petir dapat dengan mudah membakar dan
menghancurkan seluruh unsur yang ada di muka bumi. Perbandingan lainnya, suhu
permukaan matahari tingginya 700.000 derajat Celcius. Dengan kata lain, suhu
petir adalah 1/70 dari suhu permukaan matahari. Cahaya yang dikeluarkan oleh
petir lebih terang daripada cahaya 10 juta bola lampu pijar berdaya 100 watt.
Sebuah sambaran petir
berukuran rata-rata memiliki energi yang dapat menyalakan sebuah bola lampu 100
watt selama lebih dari 3 bulan. Sebuah sambaran kilat berukuran rata-rata
mengandung kekuatan listrik sebesar 20.000 amp. Sebuah las menggunakan 250-400
amp untuk mengelas baja. Kilat bergerak dengan kecepatan 150.000 km/detik, atau
setengah kecepatan cahaya, dan 100.000 kali lipat lebih cepat daripada suara
Kilatan yang terbentuk turun sangat cepat ke bumi dengan kecepatan 96.000
km/jam.
Sambaran pertama
mencapai titik pertemuan atau permukaan bumi dalam waktu 20 milidetik, dan
sambaran dengan arah berlawanan menuju ke awan dalam tempo 70 mikrodetik.
Secara keseluruhan petir berlangsung dalam waktu hingga setengah detik. Suara
gemuruh yang mengikutinya disebabkan oleh pemanasan mendadak dari udara di
sekitar jalur petir. Akibatnya, udara tersebut memuai dengan kecepatan melebihi
kecepatan suara, meskipun gelombang kejutnya kembali ke gelombang suara normal
dalam rentang beberapa meter. Gelombang suara terbentuk mengikuti udara
atmosfer dan bentuk permukaan setelahnya. Itulah alasan terjadinya guntur dan
petir yang susul-menyusul.
Petir terjadi
apabila muatan dibeberapa bagian atmosfer kuat medan listriknya mencapai nilai
yang cukup tinggi menyebabkan kegagalan listrik di udara sehingga timbul
peralihan muatan listrik yang besar. Peralihan muatan ini dapat terjadi didalam
awan, antara awan dan dari awan ke permukaan bumi. Sumber terjadinya
petir adalah awan Commulonimbus atau awan guruh yang
berbentuk gumpalan dengan ukuran vertikal lebih besar dari ukuran
horizontal. Ukuran vertikal dapat mencapai 14 Km dan ukuran horizontal dapat
mencapai 1,5 Km sampai 7,5 Km. Karena ukuran vertikalnya yang cukup besar maka
terjadi perbedaan temperatur antara bagian bawah dengan bagian atas. Temperatur
bagian bawah mencapai 5 derajat Celciussedangkan bagian atas
mencapai -60 derajat Celcius. Loncatan diawali dengan berkumpulnya
uap air didalam awan. Karena perbedaan temperatur yang sangat besar antara awan
bagian bawah dengan bagian atas, butiran air bagian bawah yang temperaturnya
lebih hangat berusaha berpindah ke bagian atas sehingga mengalami pendinginan
dam membentuk kristal es. Kristal es yang lebih berat dari butiran air yang
naik saling mendesak sehingga timbul gesekan yang menimbilkan pemisahan muatan.
Butir air yang bergerak naik membawa mutan positip sedangkan kristal es membawa
muatan negatip sehingga terbentuknya awan yang mirip dipole listrik. Pada saat
tegangan antara ujung awan sudah cukup besar terjadilah pelepasan muatan
listrik.
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
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.
JENIS - JENIS PETIR YANG TERJADI DI BUMI
1. Petir St. Elmo's Fire
Petir ini telah ada selama berabad-abad, di mulai dari sejarah Yunani
kuno, Julius Caesar, Columbus dan Magellan. Setelah ada teori penangkal
petir Franklin fenomena ini terlihat lebih jelas di tanah/darat, menyebabkan
rasa takut sebagai api biru terinspirasi cerita roh dan hantu.
Ball Thunder adalah fenomena alam yang aneh, dengan laporan peninjauan
kembali ke Yunani kuno. Jenis yang paling umum adalah
kilatan petir coret tapi petir ini menyebabkan ancaman
terbesar terhadap kehidupan dan properti. Petir dapat di picu oleh
berbagai peristiwa mulai dari ledakan termonuklir untuk meluncurkan roket seperti
Challenger atau Apollo 12.
3. Petir Deadly
Di Amerika Serikat rata-rata 58 orang meninggal dunia setiap tahunnya
oleh petir dan sekitar 250 orang bertahan hidup setiap tahunnya
setelah di sambar petir namun sebagian besar mereka hidup dengan
bekas luka permanen.
4. Petir Cloud Flashes
Ketika terjadi di awan terkadang kita dapat melihat garis di udara di
sekitar badai. Itu di sebut petir awan ke udara atau di sebut Anvil
Crawler. Petir juga dapat melakukan perjalanan dari awan ke awan.
Ketika petir terlihat tertanam di awan dan sepertinya pada
luminositas selama bagian petir, di sebut lembar pencahayaan atau intra
awanpetir. Banyak orang telah melihat petir yang panas tapi tidak
mengatakan mendengar guntur. Namun guntur di kejauhan itu terlalu jauh untuk di
dengar. Setiap kali terjadipetir maka selalu ada guntur.
5. Petir Cloud-To-Sea Lightning
Air adalah konduktor yang sangat baik, sehingga orang memilih untuk tinggal
jauh dari laut, danau dan kolam khususnya selama ada badai petir. Dalam badai para pelaut beresiko terkena sambaran petir awan ke laut, selain angin kencang, tinggi, gelombang berombak dan
hujan deras. Pelaut di anjurkan untuk mancari pelabuhan yang aman sampai badai
berlalu dan memastikan kru mengenakan jaket.
6. Petir Re-strike
Petir ini terdiri dari 3-4 stroke individu tetapi mungkin memiliki lebih.
Di pisahkan oleh 40-50 milidetik, menyebabkan efek "Strobe Light".
Yang pertama adalah yang terkuat. Setiap stroke berturut-turut biasanya kembali
menggunakan saluran debit diambil oleh stroke sebelumnya. Berkepanjangan oleh
gemuruh guntur yang menyerang kembali.
7. Petir Mind-Blowing Beauty
Petir melalui udara memancarkan cahaya putih, tetapi dapat muncul sebagai
warna yang berbeda tergantung pada kondisi cuaca. Karena kelembaban, kabut,
debu dan semacamnya, petir jauh dapat muncul merah atau oranye dalam cara
yang tidak sama saat matahari terbenam.
8. Petir Upper Atmospheric Ligthning
Walaupun jarang terlihat dengan mata telanjang, petir sangat istimewa, jarang terlihat seperti flash sprite merah, biru dan
elf jet. Sprite lebar, berkedip lemah dalam badai. Sprite petir muncul seperti ubur-ubur raksasa dengan cahaya merah darah-biru
panjang tergantung pada tentakel. Jet Blue sempit dan di tembak dari atas
badai. Jet Blue lebih terang dari sprite dan pertama kali di rekam dari
pesawat.
9. Petir Scary Powerfull Strike To Tower, Buildings
Biasanya selama badai, 80 % petir terlihat di awan dan 20 % di darat. Bangunan, menara dan titik
tertinggi lainnya sering di sambar petir, karena listrik menemukan jalan dan perlawanan terendah. Petir turun dari langit ke bawah, tetapi bagian yang Anda lihat berasal
dari bawah ke atas. Bisa menyerang tempat yang sama lebih dari sekali.
10. Petir
Double Ligthning
Petir merupakan kekuatan alam yang mengesankan. Indah, sekaligus berbahaya.
Lampu kilat biru-putih cemerlang petir disebabkan oleh panas yang ekstrim. Petir lebih panas dari permukaan matahari. Petir ganda memiliki ancaman yang berganda pula.
11. Petir Mulitple Strike & Long Exposure Photos
Ini adalah tipe dasar awan petir yang muncul untuk membubarkan menjadi string pendek,
lampu, yang berlangsung lebih lama dari biasa. Petir terlihat agak
seperti pita. Hal ini terjadi dalam angin badai dengan trafik tinggi dan stroke
yang lalu. Angin bertiup kembali dalam satu baris ke setiap stroke, juga ke
salah atu sisi belakang stroke sebelumnya, menunjukan efek dari pita. Pita
staccato memiliki durasi stroke pendek, muncul sebagai petir tunggal
sangat cerah dan sering memiliki dampak yang cukup besar.
12. Petir Rocket Lightning
Rocket kilat biasanya horizontal dan di dasar awan. saluran Luminous muncul
melalui udara dengan kecepatan visual tinggi, sering terputus-putus. Gerakan
ini menyerupai gerakan roket. Ini adalah salah satu tipe yang paling langka.
13. Petir Volcanic Triggered Lightning
Petir dipicu vulkanik bukanlah sesuatu yang sering kita lihat.
Setidaknya sebelum neraka meledak di Islandia. Ada tiga jenis pencahayaan
vulkanik. Petir dapat di picu oleh letusan gunung berapi yang sangat
besar, yang mengeluarkan gas dan material ke atmosfer. Jenis perantara dari
ventilasi gunung berapi, kadang-kadang memiliki panjang 1,8 km. Lalu ada
percikan petir jenis jauh lebih pendek dan hanya berlangsung beberapa
milidetik.
14. Petir Sensational Volcanic-Lightning
Petir, api, es dan abu bersatu disini, vulkanik
memicu petir terdengar sesuatu seperti tembakan senapan, sementara
listrik yang diproduksi menghasilkan gemuruh panjang.
