Sains Petir

Umat manusia telah menyaksikan fenomena sambaran petir semenjak zaman prasejarah. Waktu itu petir dihubungkan dengan amarah para Dewa karena kalian tau sendiri bagaiman powerful dan destruktifnya sambaran petir itu. Anyway, diberbagai peradaban, Dewa petir juga menduduki peringkat yang tinggi. Sebut aja Dewa Zeus mitologi Yunani, Indra dari India, Set dari Mesir Kuno, Jupiter dari Romawi dan yang paling populer yaitu Thor dari Skandinavia.

Pada Suatu Hari

Yang menarik adalah meskipun waktu itu petir dipenuhi dengan unsur supranatural, tetapi ada aja orang di jaman tersebut yang berusaha mencari penjelasan secara ilmiah mengenai petir. Kebalikan dari jaman sekarang ya, meskipun suatu fenomena bisa dijelaskan secara ilmiah, tapi ada aja orang yang hubung-hubungin sama fenomesa mistis.

Sebut aja Aristoteles (384-322 SM), kurang lengkap bahas perkembangan sains kalau ngga nyebut bapak yang satu ini. Aristoteles percaya kalau petir dihasilkan dari substansi fisik yang naik dari panas pada permukaan bumi yang memicu terjadinya sambaran petir. Beliau menyimpulkan seperti ini karena sambaran petir didahulukan oleh kondisi udara yang panas dan lembab.

Socrates (470-399 SM) yakin kalau petir itu tuh cuma fenomena alam biasa dan dia menolak kalau petir ada hubngannya sama Dewa Zeus. Nih Socrates berani ngomong kayak gitu apa ngga takut diserang sama netizen waktu itu ya. \\\”Kalo Zeus itu sang penguasa petir, ngapain juga dia nyamberin petirnya ke kuilnya sendiri?\\\” gitu kira-kira logikanya Socrates. Lanjut, Socrates menyimpulkan kalau petir itu dihasilkan oleh angin kering yang naik dan terjebak di awan petir, atau kita kenal dengan awan cumulonimbus. Setelah beberapa saat, angin kering itu dimuntahkan oleh awan dalam bentuk sambaran petir.

Pendekatan ilmiah oleh umat manusia untuk memahami petir tercatat pertama kali dilakukan oleh Benjamin Franklin. Franklin menyadari kalai ada kesamaan antara percikan listrik dengan sambaran petir. Keduanya sama-sama menghasilkan cahaya, suara seperti retakan serta sama-sama memiliki jalur rambatan zig-zag. Dan dengan eksperimen yang dilakukan Franklin, dia menyimpulkan kalau petir itu ya listrik.

Menurut Sains

Mari kita lupakan sejenak tentang petir serta mitologi amarah para dewa. Sebagaimana fenomena alam lainnya, semua bisa dijelaskan oleh sains.

So, petir merupakan wujud dari lompatan muatan listrik yang disebabkan oleh ketidakseimbangan muatan listrik di awan ketika terjadi badai atau ketika terbentuknya awan cumulonimbus. Sambaran petir itu secara umum ada dua macam, yaitu sambaran dari awan ke awan dan sambaran dari awan ke bumi. Untuk selanjutnya kita fokus ke pembahasan sambaran dari awan ke bumi.

Ketika proses pembentukan awan badai terjadi, partikel air dan es di dalam awan saling bertumbukan menyebabkan terjadinya polaritas muatan positif dan negatif di dalam awan, dan menciptakan medan listrik yang kuat. Umumnya, terdapat dua layer muatan pada awan yaitu layer paling atas bermuatan positif dan layer terbawah bermuatan negatif. Tapi tidak menutup kemungkinan adanya muatan positif atau negatif yang tercampur pada layer tersebut. Inilah yang menyebabkan lompatan muatan yang selanjutnya menyebabkan petir.

Dikarenakan bagian terbawah awan bermuatan negatif, menyebabkan objek pada permukaan bumi seperti bangunan, pohon, dll cendrung bermuatan positif. Hal ini karena sifat alami dari muatan dengan polaritas berbeda akan saling tarik-menarik.

\\\”Tapi bukannya bumi itu netral ya, kok bisa jadi bermuatan positif?\\\”

Yup, bumi emang bersifat netral. Tapi bukan berarti bumi atau ground tidak bermuatan ya. Bumi atau ground dikatakan netral karena bumi memiliki jumlah muatan positif dan negatif yang seimbang dan stabil sehingga memiliki kecendrungan untuk bersifat netral. Nah, karena bagian bawah dari awan tadi yang bermuatan negatif, maka muatan positif pada permukaan bumi berkumpul dan berusaha membuat channel menuju atas karena gaya saling tarik-menarik karena pengaruh medan listrik.

Karena terjadi penumpukan muatan negatif pada bagian bawah awan, maka muatan negatif itu menjalar mendekati bumi yang kita sebut stepped leader. Disaat yang bersamaan, muatan positif pada objek di permukaan bumi menjalar ke atas ke arah stepped leader, disebut streamer.

Disaat stepped leader yang bermuatan negatif bertemu dengan steramer yang bermuatan positif maka terbentuklah jalur untuk arus petir dari awan menuju permukaan bumi yang menyebabkan udara terionisasi menembus nilai dielektrik udara. Lalu terjadilah lonjakan muatan negatif secara masif dari awan ke bumi yang menghasilkan panas dan cahaya kilat serta diikuti suara gemuruh. Lonjakan arus listrik ini yang disebut return stroke.

Si Bledek Ganaz

Sambaran petir dari awan ke bumi dibagi menjadi dua, yaitu sambaran positif dan sambaran negatif.

Sambaran positif terjadi jika stepped leader yang bermuatan positif terhubung dengan streamer yang bermuatan negatif dari permukaan bumi, menyebabkan muatan negatif pada permukaan bumi naik ke atas menuju awan melalui jalur yang telah terbentuk tadi. Karena muatan negatif di permukaan bumi naik ke atas, menyebabkan permukaan bumi jadi bermuatan positif. Dan proses sebaliknya terjadi pada sambaran negatif.

\\\”Nah, apa perbedaan dari petir dengan sambaran positif dan negatif trus apa pengaruhnya?\\\”

Secara visual sambaran positif hampir sama dengan sambaran negatif. Tetapi keduanya mempunyai sifat yang cendrung berbeda.

Bila diperhatikan, return stroke pada petir dengan sambaran negatif akan diikuti dengan beberapa sambaran secara beruntun dalam rentang waktu yang cepat pada channel sambaran yang sama. Seperti terjadi flickering.

Pada petir dengan sambaran positif, jarang terjadi flickering dan sambarannya cendrung smooth, lebih powerfull dan tidak memiliki cabang seperti ranting pohon seperi yang terjadi pada sambaran negatif.

Dikarenakan inisiasi dari lompatan muatan positif cendrung terjadi di bagian teratas awan maka jarak yang ditempuh dari awan menuju bumi lebih jauh dibanding pada petir dengan sambaran negatif. Sehingga stepped leader membutuhkan energy yang lebih besar untuk dapat menembus resistansi dari dielektrik udara.

Karena hal tersebut, petir dengan sambaran positif akan menghasilkan flash yang lebih panas, lebih terang dan durasi sambaran yang lebih lama dibanding dengan petir sambaran negatif. Secara umum, arus puncak sambaran petir positif bisa mencapai 10X lipat dari rata-rata kuat arus dari sambaran negatif serta suhu sambarannya bisa mencapai 30.000^oC, 5X lebih panas dari suhu permukaan matahari. Sehingga petir dengan sambaran positif lebih berbahaya dan mematikan. Baik untuk makhluk hidup atau peralatan seperti bangunan, menara serta instalasi listrik. Inilah yang bisa disebut BLEDEK GANAZZ.

Walaupun lebih powerfull, sambaran petir positif memiliki probabilitas lebih kecil dari sambaran negatif. Rata-rata sambaran petir positif menyumbang sekitar 5-10% dari sambaran awan ke bumi.

Segitu dulu penjelasan mengenai petir. Barangkali ada yang mau menambahkan atau mengkoreksi silahkan di tulis di kolom komentar. Terima kasih sudah menyimak.