Saat musim hujan tiba, seringkali kita mendapati terjadinya petir disertai kilatan cahaya yang menggelegar. Petir dan kilat merupakan salah satu fenomena alam yang kadang merugikan kehidupan manusia dan alam sekitarnya. Coba Anda ingat sudah seberapa sering Anda mendengar adanya pohon yang tumbang atau bahkan manusia yang tersambar petir sekalipun. Tentu beberapa dari kita masih ada yang bingung mengapa bisa demikian. Dalam artikel ini akan disajikan secara ilmiah dan logis bagaimana petir itu dapat terjadi dan bagaimana menghindari serangan petir.
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.
Energi dari pelepasan muatan listrik di awan begitu besarnya sehingga menimbulkan rentetan cahaya, panas, dan bunyi yang sangat kuat yaitu geluduk, guntur, atau halilintar. Geluduk, guntur, atau halilintar ini dapat menghancurkan bangunan, membunuh manusia, dan memusnahkan pohon. Sedemikian raksasanya sampai-sampai ketika petir itu melesat, tubuh awan akan terang dibuatnya, sebagai akibat udara yang terbelah, sambarannya yang rata-rata memiliki kecepatan 150.000 km/detik itu juga akan menimbulkan bunyi yang menggelegar. Ketika akumulasi muatan listrik dalam awan tersebut telah membesar dan stabil, lompatan listrik (electric discharge) yang terjadi pun akan merambah massa bermedan listrik lainnya, dalam hal ini adalah Bumi. Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah sekitar 1.000.000 volt per meter.
Kekuatan dan Energi Dari Sebuah Petir
Sambaran petir memanaskan udara di sekitarnya begitu cepat (dalam beberapa sepersejuta detik) dan suhu yang begitu tinggi (sekitar 18.000 ° F, atau sekitar 10.000 ° C) (Encarta, 2009). Suhu di dalam tanur untuk meleburkan besi adalah antara 1.500 dan 1.100 derajat C. 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 selama lebih dari 3 bulan. Sebuah sambaran kilat berukuran kecil 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 bumi dalam waktu 20 milidetik, dan sambaran dengan arah berlawanan menuju kea wan dalam tempo 70 mikro detik. Secara keseluruhan petir berlangsung dalam waktu hingga setengah detik.
Petir Berarus Listrik Terbesar
Kapan Petir Datang?
Petir datang ketika langit tiba-tiba menjadi gelap disertai angin datang begitu cepatnya dan awan yang menjulang tinggi menyerupai bunga kol berwarna keabuan-abuan, kemudian udara terasa pengap. Awan ini biasanya disebut dengan awan petir CB (Comulunimbus) Dalam musim penghujan seperti saat inilah awan-awan jenis ini banyak terbentuk. Bangunan bumi yang kerap sebagai penghantar petir di bumi, merujuk Hukum Faraday, tak lain adalah bangunan, pohon, atau tiang-tiang metal berujung lancip.
Proses Terjadinya Petir
Secara fisika, petir merupakan gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah kapasitor raksasa, dimana lempeng pertama adalah awan (bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti kita ketahui, kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif.
Petir terjadi karena ada perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Proses terjadinya muatan pada awan yaitu karena partikel-partikel penyusun awan bergerak terus menerus secara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi (atas atau bawah), sedangkan muatan positif berkumpul pada sisi sebaliknya. Jika perbedaan potensial antara awan dan bumi cukup besar, maka akan terjadi pembuangan muatan negatif (elektron) dari awan ke bumi atau sebaliknya untuk mencapai kesetimbangan. Pada proses pembuangan muatan ini, media yang dilalui elektron adalah udara. Pada saat elektron mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah terjadi ledakan suara. Petir lebih sering terjadi pada musim hujan, karena pada keadaan tersebut udara mengandung kadar air yang lebih tinggi sehingga daya isolasinya turun dan arus lebih mudah mengalir. Karena ada awan bermuatan negatif dan awan bermuatan positif, maka petir juga bisa terjadi antar awan yang berbeda muatan.
Secara fisika, petir merupakan gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah kapasitor raksasa, dimana lempeng pertama adalah awan (bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti kita ketahui, kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif.
Petir terjadi karena ada perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Proses terjadinya muatan pada awan yaitu karena partikel-partikel penyusun awan bergerak terus menerus secara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi (atas atau bawah), sedangkan muatan positif berkumpul pada sisi sebaliknya. Jika perbedaan potensial antara awan dan bumi cukup besar, maka akan terjadi pembuangan muatan negatif (elektron) dari awan ke bumi atau sebaliknya untuk mencapai kesetimbangan. Pada proses pembuangan muatan ini, media yang dilalui elektron adalah udara. Pada saat elektron mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah terjadi ledakan suara. Petir lebih sering terjadi pada musim hujan, karena pada keadaan tersebut udara mengandung kadar air yang lebih tinggi sehingga daya isolasinya turun dan arus lebih mudah mengalir. Karena ada awan bermuatan negatif dan awan bermuatan positif, maka petir juga bisa terjadi antar awan yang berbeda muatan.
Sedangkan terjadinya sendiri secara lebih detail disebabkan oleh 2 teori, yaitu Ionisasi dan gesekan antar awan.
a. Proses Ionisasi
Petir terjadi diakibatkan terkumpulnya 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 akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar permukaan bumi maka inilah yang disebut petir.
Petir terjadi diakibatkan terkumpulnya 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 akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar permukaan bumi maka inilah yang disebut petir.
b.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 digambarkan secara sederhana pada sebuah penggaris plastic 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.
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 Negatif dan Cara Menghindari
Umumnya petir-petir mengincar korban di wilayah datar yang terbuka. Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah sekitar 1.000.000 volt per meter. Bayangkan betapa mengerikannya jika lompatan bunga api ini mengenai tubuh makhluk hidup! Korban tiba-tiba terpental ketika sebuah petir menyambar. Seperti juga korban lainnya, ia tewas seketika dengan tubuh terbakar. Apabila petir menyambar rumah, rumah tersebut akan rusak dan perabotan elektronik akan rusak seperti telepon, televisi, atau yang lainnya. Kebanyakan disebabkan karena kelebihan voltase yang mengalir melalui media listrik (kabel) terlalu besar sehingga mampu membakar komponen elektronis didalamnya.
Bagaimana menghindarinya ?
- Apabila sebuah bangunan yang tinggi dengan penangkal petir, maka 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 kita menghindari di tempat terbuka.
- Untuk menhindari kerusakan alat listri di rumah apabila terjadi hujan dan petir adalah mematikan listri, mencabut saluran antene di televisi, dan mencabut kabel telepon.
Referensi :
http://id.wikipedia.org/wiki/Petir
http://www.indoforum.org/showthread.php?t=6688
http://achtungpanzer.blogspot.com/2009/11/bagaimana-terjadinya-petir-dan.html