Mengapa Ketika Hujan Terjadi Petir?

Petir adalah salah satu fenomena alam yang indah. Tapi, petir juga bisa menjadi bencana alam yang paling mematikan yang dikenal manusia. Dengan suhu yang lebih panas dari permukaan matahari dan gelombang listrik yang terpancar ke segala arah, mampu membunuh siapa saja yang berada di jalurnya. Petir adalah kejadian alam yang dapat kita pelajari dalam ilmu fisika.
Di luar keindahan yang luar biasa, kita akan bertanya-tanya bagaimana petir terjadi? Sudah menjadi rahasia umum bahwa petir dihasilkan dalam sistem badai yang bermuatan listrik, tetapi metode pengisian muatan dalam awan masih sulit dipahami.
Petir diawali dengan proses yang disebut dengan siklus air. Hal ini berhubungan dengan prinsip-prinsip penguapan dan kondensasi. Penguapan adalah proses dimana cairan yang terkena panas dan perubahan uap. Sebuah contoh misalnya genangan air setelah hujan. Mengapa genangan air mengering? Sebagian air di genangan akan terkena panas dari matahari dan akan berubah sebagai uap, kemudian mulai naik ke atmosfer. Kondensasi adalah proses dimana uap atau gas kehilangan panas dan berubah menjadi cairan. Setiap kali panas berpindah dan bergerak dari suhu yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah. Lemari es menggunakan konsep ini untuk mendinginkan makanan dan minuman di dalamnya. Dalam hal ini, lingkungan bertindak seperti kulkas besar untuk gas dan uap. Ketika uap atau gas naik, suhu di udara sekitarnya turun lebih rendah. Uap naik ke ketinggian yang lebih tinggi dan suhu yang lebih rendah, akhirnya ketika suhu panas hilang menyebabkan uap mengembun dan kembali ke dalam bentuk cair.

Tarikan gravitasi bumi kemudian menyebabkan cairan jatuh kembali ke bumi, yang menjadi siklus akhir sistem ini. Perlu diperhatikan bahwa jika suhu di udara sekitar cukup rendah, uap dapat mengembun dan kemudian membeku menjadi salju atau hujan es. Itulah sebabnya di beberapa negara Eropa terdapat musim salju.

Badai listrik
Dalam sebuah badai listrik, awan badai diibaratkan seperti kapasitor raksasa di langit. Bagian atas awan menjadi kutub positif dan bagian bawah berfungsi sebagai kutub negatif. Dalam proses siklus air, uap air dapat terakumulasi di atmosfer. Akumulasi uap air ini biasa kita sebut denga awan. Menariknya, awan dapat berisi jutaan tetesan air dan es yang tergantung di udara. Ketika proses penguapan dan kondensasi ini terjadi secara terus-menerus, tetesan ini saling bertabrakan. Selain itu, kelembaban yang meningkat memungkinkannya berbenturan dengan es atau hujan es yang sedang berlawanan arah, yaitu dalam proses jatuh ke bumi atau terletak di bagian bawah awan. Tabrakan ini membaut elektron terlempar dari kelembaban yang meningkat, sehingga menciptakan pemisahan muatan.

Elektron baru berkumpul di bagian bawah awan, memberikan muatan negatif. Meningkatnya kelembaban yang baru saja kehilangan elektron membawa muatan positif ke bagian atas awan. Di luar tabrakan, pembekuan memiliki peran penting. Saat kelembaban meningkat bertemu suhu dingin di daerah awan atas dan mulai membeku, bagian beku menjadi bermuatan negatif dan tetesan yang cair menjadi bermuatan positif. Pada titik ini, arus udara yang naik memiliki kemampuan untuk menghilangkan tetesan bermuatan positif dari es dan membawanya ke puncak awan. Bagian beku yang tersisa kemungkinan akan jatuh ke bagian bawah awan dan dapat jatuh ke tanah. Menggabungkan tabrakan dengan pembekuan, kita bisa mulai memahami bagaimana awan dapat memperoleh muatan pemisahan yang diperlukan untuk membentuk sambaran petir.
Ketika ada pemisahan muatan di awan, ada juga medan listrik yang berhubungan dengan pemisahan. Seperti awan dengan kutub positif dan negatif.
Kemudian, satu hal yang dibutuhkan sekarang adalah jalur konduktif yang menghubungkan bagian bawah awan dengan kutub negatif dan permukaan bumi yang bersifat positif. Medan listrik yang kuat mampu menciptakan jalur ini.

Medan listrik yang kuat menyebabkan udara di sekitar awan saling terpecah, memungkinkan arus mengalir untuk menetralisir pemisahan muatan. Secara sederhana, kondisi udara ini menciptakan jalan antara awan dan bumi seolah-olah terdapat batang logam panjang yang menghubungkan awan ke bumi.
Elektron ini memiliki mobilitas yang sangat baik, memungkinkan arus listrik mengalir dengan lancar. Ionisasi udara atau gas menciptakan plasma dengan sifat konduktif mirip dengan logam. Setelah proses ionisasi, jalur antara awan dan bumi mulai terbentuk.
Ketika Anda sedang duduk di mobil dan melihat kilatan dari sambaran petir. Hal pertama yang dapat Anda lihat adalah ada banyak cabang lain yang melintas pada saat yang sama. Berikutnya Anda melihat bahwa jalur petir utama berkedip atau meredup beberapa kali lagi. Cabang-cabang yang Anda lihat adalah jalur awal yang terhubung dan berhasil mencapai target.
Sekarang Anda tahu mekanisme sambaran petir. Sangat menakjubkan semua proses di atas mulai dari waktu ionisasi hingga saat terjadi hanya dalam sepersekian detik.

Mungkin Anda pernah mendengar alat pelindung petir. Pelindung petir ini tidak akan menyelamatkan perangkat elektronik Anda seperti TV, Radio, VCR, PC, oven, dll jika sambaran petir menghantam saluran listrik rumah Anda. Pelindung hanya memberikan perlindungan untuk lonjakan daya yang berhubungan dengan perusahaan listrik PLN, tetapi tidak untuk petir. Untuk benar-benar menjaga terhadap kerusakan, Anda membutuhkan penangkal petir. Penangkal petir menggunakan celah yang diisi gas yang bertindak sebagai rangkaian terbuka dengan potensi rendah, tetapi menjadi terionisasi dan menjadi potensial yang sangat tinggi. Jika petir menghantam saluran listrik rumah, kesenjangan gas akan melanjutkan arus dengan aman ke tanah.

Selain itu, benda-benda tertinggi tidak selalu disambar petir. Memang benar bahwa benda-benda yang lebih tinggi lebih dekat ke awan, tapi seperti yang dibahas sebelumnya, petir bisa menyambar permukaan tanah. Benda yang lebih tinggi memiliki kemungkinan lebih besar terkena petir, tetapi jalur dan hantaman petir tidak dapat diprediksi.

image:wikimedia.org

Bagikan Artikel ini