Petir pada alam merupakan peristiwa alami
locatnya muatan muatan listrik diantara awan ke awan atau awan ke
permukaan bumi. Persyaratan utama terjadinya locatan muatan elektron di
awan dimulai dari pergerakan angin ke atas didalam awan Cumulus yang
kuat. Dilaporkan kecepatan yang dapat dicapai mencapai 150 km/jam. Di
dalam awan, uap uap air berkondensasi menjadi partikel air yang lebih
kecil lagi namum partikelnya lebih stabil. Bila ketinggian awan Cumulus
tersebut cukup tinggi, maka pergerakan angin didalam awan tersebut dapat
mempunyai suhu dibawah 0 derajat celcius. Hal ini menyebabkan partikel
air didalam awan membeku, membentuk partikel es. Melalui proses
resublimasi, berubahlah fisik partikel air ini. Sejalan dengan waktu,
bergabunglah beberapa partikel es menjadi partikel kumpulan es yang
besar dan berat. Partikel salju ini akan jatuh karena daya gravitasi
atas beratnya sendiri ke permukaan bumi. Pada stadium ini, terpecah
beberapa kristal es yang lebih kecil dan ringan dari kumpulan kumpulan
es yang lebih berat. Perpecahan ini memecah juga struktur elektron
didalamnya. Hal ini mengakibatkan kumpulan es yang lebih berat akan
jatuh ke lapisan awan dibawahnya dan kumpulan ini mempunyai muatan
negative. Sedangkan partikel es yang terpisah dari kumpulan es berat,
akan tertiup angin didalam awan ke arah lapisan atas awan. Hal ini
menjadikan lapisan awan dibagian atas mempunyai muatan postive.
Peristiwa ini mengakibatkan terkutubnya listrik di awan atas 2 kutub
berbeda (positve dibagian atas dan negative dibagian bawah awan).
Besarnya muatan atas terkutubnya listrik di awan bergantung dari volume
dari awan tersebut. 
Di dalam awan bagian atas terjadi masa angin yang meniup ke arah bawah,
membentuk kanal saluran angin yang bermuatan negative. Muatan angin
negative dari bagian atas awan akan dipengaruhi muatan negative bagian
bawah awan yang lebih kuat. Hukum Coloumb akan bekerja disini, yang
menyatakan apabila muatan yang sama ( positive & positive atau
negative & negative ) saling bertabrakan, maka akan terjadi gaya
tolak menolak diantara keduanya dan pada saat yang sama terjadi gaya
tarik menarik antara muatan yang berbeda ( positive & negative ).
Selanjutnya, bagian bawah awan akan mencair menjadi partikel air, dengan
bermuatan positive, meninggalkan bagian bawah awan yang bermuatan
negative.
Petir merupakan usaha alami untuk
menetralkan muatan listrik yang dimiliki oleh awan. Sehingga, kita
mengenal ada 2 jenis petir berdasarkan sumber muasal muatan listriknya,
petir yang terjadi antar awan dan petir yang terjadi antara awan dengan
permukaan bumi. Untuk terciptanya loncatan listrik petir dari awan ke
permukaan tanah, kedua lokasi harus mempunyai perbedaan tegangan listrik
hingga sebesar 10 juta Volt. Udara mempunyai kemampuan mentrasfer
listrik bila listrik tersebut mempunyai tegangan sebesar 3 juta Volt
setiap meternya. Harga ini akan berkurang bila kelembaban udara
meningkat. Dalam kenyataannya, dalam suasana badai sekalipun dan
kelembaban udara meningkat, tapi hanya mencapai sekitar 200.000 Volt per
meter. Nilai ini jauh dibawah kemampuan trasfer listrik melalui udara.
Penelitian sekarang ini menemukan bahwa walaupun kemampuan trasfer
listrk udara hanya 200.000 Volt per meter, sebelumnya udara telah
bereaksi melalui proses ionisasi, menjadi lebih bersifat penghantar
listrik.
Sebelum petir tercipta, telah terbentuk di udara sebuah jalur elektron
karena proses ionisasi antara udara dengan elektron. Jalur ionisasi
kanal di udara tersebut tercipta menyerupai bentuk anak tangga ( zig zag
), yang menghubungkan antara awan dengan permukaan tanah. Bentuk zig
zag terjadi karena ionisasi terjadi bervariasi disetiap lapisan udara,
dari meter ke meter berikutnya. Setelah terjadi jalur konduktor di
udara, petir dapat terjadi cukup dengan perbedaan tegangan sebesar
250.000 Elektronvolt antara awan ke awan atau awan ke permukaan tanah.
Sesaat sebelum terjadinya petir,
terbentuk di permukaan tanah sebuah ( atau lebih ) jalur penerima
tegangan. Jalur penerima tegangan ini biasanya tercipta di pucuk bentuk
yang form runcing diatas permukaan tanah (seperti : pucuk pohon, pucuk
bangunan tinggi, menara dsb), yang biasanya mempunyai ketinggian yang
paling tinggi dengan kondisi sekelilingnya.
Biasanya (meskipun tidak selalu)
terbentuk bersamaan antara jalur ionisasi elektron dengan jalur penerima
tegangan di atas permukaan tanah. Jalur kanal ini diketahui mempunyai
radius dimensi sebesar 12 mm, yang nantinya menjadi jalur utama petir.
Jalur ini nantinya akan sangat terang pada saat terjadinya petir. Cahaya
terang petir disebabkan karena terbentuknya proses plasma dalam jalur
kanal tersebut.
Rata rata setiap petir mempunyai 4 hingga 5 jalur utama akibat
ionisasi. Persiapan pelepasan elektron melalui jalur ini membutuhkan
waktu sekitar 0,01 detik, setelah itu terjadi petir dengan waktu trasfer
sekitar 0,0004 detik. Setelah terjadinya petir, membutuhkan waktu
istirahat (0,03 - 0,05 detik ) untuk mempersiapkan kembali petir
berikutnya. Diketahui pernah terjadi hingga 42 petir terus menerus tanpa
henti. Rata rata kuat arus dalam petir sebesar 20.000 ampere. Dengan
kekuatan arus ini, mengalir elektron dari awan menuju permukaan tanah.
Hal ini disebut juga, petir negative. Pada kasus yang jarang, kadang
dijumpai locatan listrik pendek dari permukaan tanah (ujung pohon, ujung
menara dsb). Ini disebut petir positive. Petir positive diketahui hanya
mempunyai satu jalur utama terjadinya loncatan. Tapi petir positive
mempunyai kuat arus yang lebih tinggi dari petir negative (sebesar
300.000 Ampere). Terjadinya petir positive hanya sekitar 5% dari total
terjadinya petir. Loncatan petir dapat terjadi sejauh beberapa kilo
meter, antara awan dengan permukaan tanah.
Suara gemuruh petir merupakan hasil
dari pemanasan udara yang ada didalam jalur utama petir oleh loncatan
listrik. Diketahui udara didalam kanal dipanaskan hingga suhu 30.000 °C
( 5 kali panas permukaan matahari ). Pemanasan dalam waktu tiba tiba
dengan suhu sedemikian tinggi membuat suara ledakan gemuruh didalamnya.
Karena kecepatan cahaya (300.000 km / detik) lebih cepat dari pada
kecepatan suara (332 meter / detik), kita melihat cahaya petir dahulu,
baru kemudian disusul suara gemuruhnya. Dari sini kita bisa
memperikirakan, jarak terjadinya petir dengan tempat kita berdiri dengan
menghitung waktu antara terjadinya cahaya petir dengan suara gemuruh.
Untuk petir yang terjadi di jarak 1 km, membutuhkan waktu 3 detik
perbedaan waktu cahaya dengan suara gemuruh petir.
http://indonesia-property.com/www/index.php/propertyindonesia/action/terjadinya-petir
0 komentar:
Posting Komentar