DUNIA FISIKA: ENERGI, PROSES, DAN JENIS

Pengikut

Selasa, 20 Maret 2012

ENERGI, PROSES, DAN JENIS - JENIS PETIR

17.32 | Diposting oleh DIAN IRAWAN | | Edit Entri

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 Celcius sedangkan 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.

2. Petir Boom

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 awan petir. Banyak orang telah melihat petir yang panas tapi tidak mengatakan mendengar guntur. Namun guntur di kejauhan itu terlalu jauh untuk di dengar. Setiap kali terjadi petir 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.

"Dan di antara tanda-tanda kekuasaan-Nya, Dia memperlihatkan kepadamu kilat untuk (menimbulkan) ketakutan dan harapan, dan Dia menurunkan air hujan dari langit, lalu menghidupkan bumi dengan air itu sesudah matinya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda-tanda bagi kaum yang mempergunakan akalnya." (QS. 30:24)