Saat musim hujan tiba, seringkali kita mendapati terjadinya petir yang kemudian disertai kilatan cahaya yang menggelegar. Tak jarang pula orang yang terkaget-kaget mendengar suaranya. Apakah anda juga pernah merasakannya? Pasti pernah kan?
Fenomena turunnya hujan yang disertai dengan kilatan cahaya, yang kemudian diikuti oleh suara gemuruh ini bisa dibilang hal yang sudah biasa terjadi. Apalagi ketika musim hujan tiba.
Tapi meskipun sudah dianggap biasa oleh sebagian besar orang, namun terkadang fenomena ini juga bisa menimbulkan kerugian, baik itu untuk kehidupan manusia, ataupun alam di sekitarnya.
Coba anda ingat-ingat, sudah seberapa sering anda mendengar adanya peristiwa pohon yang tumbang atau bahkan manusia yang tersambar petir, ketika fenomena tersebut terjadi?
Sekalipun hal tersebut tidak menimpa anda, tapi setidaknya anda pasti pernah mendengar beberpa peristiwa yang melibatkan petir dan kilat ini, kan?
Nah, yang menjadi pertanyaannya adalah, tahukah anda bagaimana proses terjadinya petir itu sebenarnya? Beberapa di antara anda mungkin sudah tahu, tapi tidak menutup kemungkinan kalau ada beberapa di antara anda yang masih belum mengetahuinya.
Dan karena alasan itu, bagi anda yang belum tahu bagaimana proses terbentuknya petir tersebut, maka kami akan membantu anda untuk mengetahuinya.
Mengapa Kilat Muncul Lebih Dulu Dibandingkan Dengan Suara Petir?
Petir atau halilintar yang terjadi ketika sebelum hujan atau saat turun hujan adalah hal yang biasa kita lihat atau temui dalam kehidupan kita sehari-hari. Petir sendiri adalah pelepasan cairan berskala besar, yang terjadi di atmosfer atau di antara atmosfer dan permukaan bumi.
Sesungguhnya ketika petir terjadi, kita melihat adanya kilat yaitu berupa kilauan cahaya yang menyambar, lalu diikuti oleh guruh, yaitu suara yang keras. Mengapa hal ini bisa terjadi? Mengapa kilat muncul terlebih dahulu dibandingkan dengan guruh?
Hal itu dikarenakan adanya perbedaan kecepatan merambat dari suara dan cahaya yang terbentuk, meskipun sebenarnya keduanya terjadi secara bersamaan.
Sejatinya, kilat terlebih dahulu terlihat oleh kita, sementara guruh terdengar setelah kilat terlihat. Kilat sendiri merupakan gelombang cahaya, sementara guruh merupakan gelombang bunyi.
Kecepatan kilat saat merambat jauh lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan rambatan guruh. Karena cahaya merambat jauh lebih cepat dibandingkan dengan bunyi, makanya kilatan akan muncul lebih dulu sebelum suara gemuruh.
Saat keluar, saluran plasma konduktif yang memiliki sifat elektrik dibuat di udara dan saat arus mengalir dalam saluran ini, udara dengan cepat memanaskan hingga sekitar 25.000 derajat celcius.
note: Saluran petir adalah contoh plasma terestrial yang beraksi. Plasma terestrial alami meliputi fenomena visual seperti petir, aurora dan sprite merah.
Petir dan guruh (gemuruh) selalu datang beriringan, namun terkadang jeda waktu antara kilatan dan suara gemuruh tersebut terbilang sangat cepat dan berlangsung sesaat. Perbedaan waktu datang ini juga disebabkan karena perbedaan antara kecepatan suara dan juga kecepatan cahaya.
Dalam artikel ini, akan kami sajikan secara ilmiah dan logis bagaimana petir dapat terjadi atau terbentuk dan bagaimana cara untuk menghindari serangan petir.
Proses Terbentuknya Petir
Semua fenomena alam tidak terjadi begitu saja tanpa adanya sebab-sebab tertentu. Sama halnya seperti petir, proses terbentuknya pun disebabkan karena beberpa hal.
Petir terjadi berawal dari air dan es yang bergerak di dalam awan, yang kemudian dipaksa oleh arus udara yang hangat, selanjutnya turun dengan gravitasi dan di kompres di awan.
Contoh sederhananya:
Gosokkan balon dan sisir plastik dengan salah satu kain atau gosokkan pada rambut anda. Gosokkan juga kain pada balon yang dilakukan dalam satu arah secara berulang-ulang. Kemudian, dekatkan balon yang sudah digosok tersebut potongan kecil kertas atau rambut anda, lihat apa yang terjadi setelahnya.
Balon yang telah digosokkan pada kain wol akan berubah sifatnya dari benda yang netral menjadi benda listrik, karena sejumlah electron yang telah ditransfer oleh kain wol ke balon atau sisir tadi mengalami kelebihan muatan electron (eloctron lebih banyak dari pda muatan proton), sehingga sifat kelistrikan muncul pada balon dan kecenderungan menarik proton yang ada pada benda netral (kertas kecil).
Eksperimen di atas tadi biasa disebut dengan istilah “Listrik Statis“. Tidak jelas bagaimana hal itu terjadi, namun contoh tersebut menggambarkan bagaimana petir bisa terjadi.
Begitu juga dengan proses terjadinya petir, yang membuat partikel negatif dan positif terpisah di awan. Partikel yang bermuatan positif akan naik sedangkan yang negatif akan bergerak turun.
Perbedaannya adalah, petir negatif cenderung menyambar berulang-ulang dan bercabang-cabang seperti sebuah akar pohon, sedangkan petir positif, hanya menyambar sekali.
Setelah pemisahan muatan yang signifikan telah terjadi, muatan positif dan negatif berusaha untuk saling menguatkan satu sama lain. Kemudian “Streamer” akan muncul dari tanah untuk membentuk sebuah jalur. Begitu jalur selesai terbentuk, barulah terjadi Streamer yang mengahasilkan percikan halus pada petir.
Saat muatan negatif turun, udara yang mengelilinginya akan memanas. Percikannya yang sangat panas ini hampir 20.000 derajat Celsius panasnya dan dengan cepat memanaskan udara untuk menciptakan gelombang kejut.
Kecepatan perambatan cahaya adalah sekitar 300 juta meter per detik atau persisnya 299.792.458 meter per detik. Sementara itu, kecepatan perambatan suara hanya 340 meter per detik.
Oleh karena perbedaan kecepatan merambat yang sangat signifikan, maka yang lebih dahulu kita lihat adalah kilat, lalu setelah beberapa saat, kita akan mendengarkan guruh.
Untuk mengetahui seberapa jauh suara yang dihasilkan, anda bisa menghitung berapa lama anda mendengar suaranya setelah terjadinya petir. Biasanya untuk setiap 4 detik antara cahaya kilat dan gemuruh akan mengahasilkan suara yang dapat didengar dengan jarak kurang lebih 1,6 km.
Penampakan Kilat
Kilat yang terlihat biasanya memiliki kombinasi warna cahaya seperti biru dan putih. Suhu yang sangat tinggi menghasilkan panas molekul udara ke keadaan pijar (sangat panas), sehingga mereka dapat memancarkan cahaya putih yang hidup.
Pada saat yang sama, gas nitrogen (gas dominan di atmosfer) dirangsang menjadi Luminescence, yang menghasilkan warna biru-putih yang sangat terang yang biasa kita lihat ketika petir muncul. Kombinasi cahaya dari Luminescence dan lampu pijar inilah yang memberikan karakteristik warna petir tersebut.
Suhu di saluran petir yang sempit dapat mencapai sekitar 25.000 derajat celcius. Udara di sekitarnya dipanaskan dengan cepat, yang akhirnya menyebabkannya meluas dengan cepat dengan kecepatan lebih cepat daripada kecepatan suara, atau mirip dengan ledakan sonik.
Sekitar 10 meter dari saluran, itulah yang menciptakan gelombang suara yang biasa kita kenal dengan sebutan guntur (gemuruh). Guntur secara efektif meledak di udara dan ketika didengar di dekat saluran petir, maka akan mengeluarkan atau menghasilkan satu ledakan yang besar.
Pada jarak sekitar 1 km, kita bisa mendengar suara gemuruh dengan beberapa tepukan keras. Guntur yang terdengar dari jarak yang jauh biasanya memiliki suara gemuruh bernada rendah yang khas. Namun, jika sudah lewat dari 16 km jaraknya, biasa suara guntur jarang terdengar.
Situasi Yang Mendukung Pembentukan Petir
Petir terbentuk melalui proses pembentukan dan pemisahan muatan listrik positif dan negatif di atmosfer, yang menciptakan medan listrik yang sangat intensif yang dibutuhkan untuk mendukung pelepasan percikan alami yang kita kenal sebagai kilat.
Pembentukan muatan listrik di atmosfer terutama disebabkan oleh ionisasi molekul udara oleh sinar kosmik. sinar kosmik adalah radiasi dari partikel bermuatan berenergi tinggi yang berasal dari luar atmosfer Bumi. Sinar kosmik ini dapat berupa elektron, proton dan bahkan inti atom seperti besi atau yang lebih berat lagi.
Kebanyakan partikel-partikel tersebut berasal dari proses-proses energi tinggi di dalam galaksi, misalnya seperti supernova. Dalam perjalanannya, sinar kosmik berinteraksi dengan medium antarbintang dan kemudian atmosfer Bumi, sebelum akhirnya mencapai detektor.
Hampir 90% sinar kosmik yang tiba di permukaan Bumi adalah proton, sekitar 9% adalah partikel alfadan 1% elektron. Saat sinar kosmik ini bertabrakan dengan molekul udara, mereka menghasilkan hujan partikel yang lebih ringan, beberapa di antaranya akan mengasilkan petir, namun tidak dalam skala besar.
Di dalam guntur, gerakan naik dan turun etesan air dan kristal es terjadi dengan cepat dan dapat memisahkan serta memusatkan muatan ini. Muatan negatif kemudian akan menumpuk di bagian bawah awan dan muatan positif ke arah atas.
Efek Terjadinya Petir
Karena area muatan negatif di dasar petir biasanya akan semakin meninggi, maka ia akan menginduksi wilayah muatan positif untuk berkembang di bawah tanah.
Petir ini dapat terbentuk antar dua awan (cloud to cloud lightning), dari awan ke permukaan tanah (cloud to ground lightning), atau dari satu bagian awan ke bagian lain dari awan yang sama (in-cloud lightning).
Setelah tegangan mencapai kekuatan tertentu, udara antara pangkal awan dan tanah akan mengembangkan konduktivitas listrik. Pada awalnya, saluran yang dikenal sebagai “stepped leader” akan terbentuk.
Meskipun tidak bisa terlihat oleh mata telanjang atau dengan kata lain harus menggunakan alat bantu khusus, hal ini memungkinkan elektron bergerak dari awan ke tanah.
Disebut sebagai stepped leader, karena memiliki pergerakan yang sangat cepat untuk dapat mencapai tanah bagian dalam, sejauh 50 hingga 100 meter tanpa adanya jeda. Saat mendekati tanah, streamer yang bermuatan positif akan menyala ke atas dari tanah untuk terhubung kembali dengan streamers.
Setelah terhubung, elektron dari awan dapat mengalir ke tanah dan muatan positif dapat mengalir dari tanah ke awan. Ini adalah aliran muatan yang merupakan pukulan petir yang terlihat.
Setelah yang pertama dilepaskan, sangat dimungkinkan bagi leader yang lain untuk membentuk saluran. Sekali lagi, petir akan terlihat. Ini bisa terjadi 3–4 kali secara berurutan. Semua ini terjadi dalam selang waktu sekitar 200 milidetik.
Pemantauan Kilat
Untuk memantau kilat, telah disediakan sebuah jaringan lokasi petir di seluruh dunia World Wide Lightning Location Network (WWLLN, dibaca “woollen”) yang didirikan di Selandia Baru pada tahun 2003 lalu.
Bekerjasama dengan para ilmuwan dari seluruh dunia, mereka bertugas untuk mencari jaringan yang memetakan lokasi-lokasi pelepasan petir, beberapa detik setelah terjadi.
Di seluruh dunia, ada sekitar 45 kilatan petir per detik. Selain menghasilkan cahaya biru-putih yang khas, dorongan gelombang radio yang dikenal sebagai sferik juga dihasilkan akibat badai petir yang sedang terjadi.
Suara sferik yang dimaksud disini adalah suara yang sering terdengar ketika kita sedang menyetel stasiun radio tanpa siaran selama badai petir. Ini adalah akibat dari sferik debit petir.
Sferik ini terdaftar di 60 WWLLN penerima stasiun di seluruh dunia dan menyediakan dataset informasi real-time terdekat. Informasi ini tersedia bagi para ilmuwan melalui koneksi internet berkecepatan tinggi yang disediakan oleh REANNZ (Penelitian dan Pendidikan Jaringan Lanjutan Selandia Baru).
Cahaya Merah
Red sprite (cahaya merah) adalah petir berwarna merah yang langka terjadi, yaitu berupa pijaran cahaya dengan durasi yang sangat singkat. Fenomena tersebut biasa terjadi di atmosfer tengah. Berbeda dengan kilat lain yang menghantarkan listrik negatif, red sprite menghantarkan listrik positif.
Sprite sering terjadi di ketinggian sekitar 45 mil ( sekitar 50 sampai 90 km di mesosfer) dan memanjang ke atas ke tepi ionosfer (sekitar 55 sampai 60 mil). Terkadang sprite terjadi di lapisan bawah stratosfer (level 15 sampai 20 mil). Penyebab utama terjadinya sprite adalah cahaya kilat bermuatan positif yang sangat kuat, yang dipicu oleh aktivitas petir ke tanah.
Mereka muncul sebagai kilat yang cepat, bercahaya merah jingga dan memiliki berbagai macam bentuk. Tidak seperti “panas plasma” petir, mereka adalah bentuk dari plasma dingin yang agak mirip dengan pelepasan yang terjadi dalam tabung fluorescent.
Ini karena sifat mereka, yang berlangsung kebanyakan hanya untuk sekian milidetik dan karena penampakannya yang mirip hantu inilah yang dikenal dengan istilah “sprite“.
St Elmo’s Fire
Di wilayah antara guntur dan tanah, medan listrik yang sangat kuat dapat diatur. Ada perbedaan potensial (tegangan) besar yang terbentuk antara basis negatif dari awan dan tanah positif. Ketika perbedaan potensial ini mencapai nilai tertentu, benda-benda berbasis runcing yang tajam terlihat bersinar, seringkali disertai dengan suara mendesis.
Karena kejadian yang berkaitan dengan cuaca ini kadang-kadang muncul di kapal di laut selama badai petir, maka istilahnya diberi nama “St Elmo’s Fire”. Nama St Elmo’s Fire ini sebenarnya berasal dari Erasmus dari Formiae (yang juga dikenal sebagai St Elmo’s), seorang santo pelindung dan pelaut.
Fenomena ini muncul di kapalnya yang sedang dihadang badai petir, ia melihat fenomena ini dengan takjub, sehingga ia menamai fenomena ini dengan nama Api Santa Elmo.
Api St Elmo adalah cahaya biru atau ungu terang, yang terjadi karena pembentukan plasma bercahaya, yang tampak seperti api dalam beberapa keadaan yang datang dari benda-benda tajam seperti tiang, menara, penangkal petir dan bahkan pada sayap pesawat.
Cara Untuk Terhindar Dari Serangan Petir
Mengingat betapa berbahayanya petir bagi manusia, sangat penting untuk kita semua mengetahui tindakan pencegahan agar terhindar dari sambaran petir tersebut. Bagaimana sih caranya biar terhindar dari bahayanya serangan petir itu?
Berikut beberapa tips untuk menghindari resiko tersambar petir yang bisa kita lakukan.
- Jika anda terperangkap di luar saat petir muncul, segera masuk ke dalam bangunan terdekat. Tidak ada tempat yang aman di luar. Larilah ke mobil atau bangunan yang aman setelah anda mendengar guntur. Hindari gudang, gubuk atau kandang yang terkurung atau bangunan kecil lainnya di area terbuka, karena pada umumnya mereka tidak memiliki penangkal petir.
- Jika anda berada di luar dan anda punya tempat untuk berteduh, buatlah anda dalam posisi jongkok dengan merapatkan ke dua kaki dengan tumit yang bersentuhan. Tutup telinga dengan sikut yang menyentuh lutut. Kemudian tundukan kepala serendah-rendahnya tanpa menyentuh tanah. Dengan cara itu, petir yang menyambar di dekat posisi anda akan mengalir ke dalam tubuh. Namun apabila ke dua tumit kaki terbuka petir akan meloncat ke dalam tubuh.
- Keluar dari air, kolam renang, jacuzzi (kolam air hangat) dan jauhkan badan dari air. Berlindung di sebuah gedung tertutup, jendela ditutup. Air dan logam konduktor yang sangat baik mengalirkan arus listrik. Arus dari kilatan petir dengan dapat dengan mudah mengalir dengan jarak yg cukup jauh.
- Jangan lari atau dekat dengan sekelompok orang atau gerombolan. Beri jarak 3-5 meter untuk menghindari lontaran energi jika ada petir.
- Di laut atau di pegunungan, menyingkir dan menjauh lah secepat mungkin dari benda-benda logam. Jika anda sedang berkemah, alasi tubuh dengan ransel, matras atau bahan anti konduktor lain. Hal ini untuk menghindari tubuh agar tidak bersentuhan langsung dengan tanah.
- Lepaskan dan jauhkan perhiasan dan aksesoris yang terbuat dari logam.
- Matikan dan jangan menggunakan telepon rumah. Penggunaan HP atau telepon genggam atau komputer portabel hanya pada saat keadaan darurat saja. Pelindung atau penangkal petir elektronik tidak dapat melindungi dari serangan petir secara langsung. Cabut peralatan seperti komputer dan televisi.
- Jika anda sedang mengendarai sepeda, menunggang kuda, bermain golf atau kegiatan luar lainnya, segera berhenti dan cari perlindungan.
- Pada umumnya, hindari dan jauhkan diri anda dari semua benda yang “menunjuk ke langit” (pagar, tiang listrik, monumen).
- Hindari lapangan, sawah, taman, tempat penggalian, garasi, pepohonan dan area yang tinggi, karena daerah ini bukan tempat penampungan energi listrik yang efektif, selama terjadinya badai petir. Karena petir mencari tanah untuk melepaskan energinya.
Kesimpulan
Petir terjadi karena ada perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Proses terjadinya muatan pada awan disebabkan karena petir bergerak terus-menerus secara teratur.
Dan selama pergerakannya, petir 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 keseimbangan. Pada proses pembuangan muatan ini, media yang dilalui elektron adalah udara.
Pada saat elektron mampu menembus ambang batas isolasi (proses pengambilan atau pemisahan senyawa) udara, maka akan 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. Begitulah proses singkat pembuatan atau terjadinya petir.
Karena sering menimbulkan bahaya dan kerusakan, maka kapan pun anda mendengar suara gemuruh, maka berusahalah untuk tetap berada pada tempat yang aman. Mengertikan?
Kesimpulan tadi akan menjadi penjelasan terakhir kami pada artikel kali ini. Semoga penjelasan yang kami sampaikan ini bisa anda mengerti dengan jelas dan bisa membantu anda menghindari petir yang terjadi.