PETIR DAN GUNTUR

      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.

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

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.