Selasa, 31 Maret 2015

FISIKA LINGKUNGAN "AWAN CUMULONIMBUS"



Seputar Pengertian Awan Cumulonimbus (Cb)
Awan ini adalah awan yang ditakuti oleh penerbang. Karena paling sering membuat bencana. awan ini merupakan satu-satunya awan yang dapat menghasilkan muatan listrik Tornado alias puting beliung.

            Awan Kumulonimbus (Cb) adalah sebuah awan vertikal menjulang (keluarga D2) yang sangat tinggi, padat, dan terlibat dalam badai petir dan cuaca dingin lainnya. Kumulonimbus berasal dari bahasa Latin, "cumulus" berarti terakumulasi dan "nimbus" berarti hujan. Awan ini terbentuk sebagai hasil dari ketidakstabilan atmosfer. Awan-awan ini dapat terbentuk sendiri, secara berkelompok, atau di sepanjang front dingin di garis squall. Awan ini menciptakan petir melalui jantung awan. Awan kumulonimbus terbentuk dari awan kumulus (terutama dari kumulus kongestus) dan dapat terbentuk lagi menjadi supersel, sebuah badai petir besar dengan keunikan tersendiri.
Description: Seputar Pengertian Awan Cumulonimbus
            Awan ini merupakan salah satu awan pembawa hujan. Para Ahli cuaca telah mempelajari pembentukan jenis awan ini dan bagaimana ia menghasilkan hujan, es, serta petir. Berikut ini adalah urutan-urutannya:
1.       Proses Awan Yang Dibawah Oleh Angin: Awan cumulonimbus terbentuk ketika angin membawa beberapa awan kecil (awan cumulus) ke daerah tempat berkumpulnya awan-awan ini.
  1. Proses Penyatuan Awan-Awan Kecil: Proses ini ketikan Awan-Awan kecil Yang dibawah Oleh Angin Bersatu Dan menjadi awan yang lebih besar..
  2. Proses Penumpukan Awan: Ketika awan-awan kecil ini bersatu, dorongan ke atas pada bagian dalam awan yang semakin besar ini meningkat. Dorongan ke atas pada bagian tengah awan lebih kuat dibandingkan dengan pada bagian pinggir. Alhasil tubuh awan ini tumbuh semakin besar secara vertikal, sehingga seolah-olah awan ini ditumpuk-tumpuk. Pertumbuhan ke atas ini menjadikan tubuh awan mencapai daerah yang lebih dingin pada lapisan atmosfer atas. Di sanalah tetesan-tetesan air dan butiran es terbentuk dan mulai tumbuh semakin besar. Ketika butiran air dan es ini telah lebih besar dan berat dibandingkan dengan dorongan ke atas yang menyangga mereka, jatuhlah air dan es ini sebagai gerimis, hujan ataupun hujan es.
Secara Umum Awan Cumulonimbus terdiri dari tetes-tetes air pada bagian bawah awan dan tetes-tetes salju atau kristal-kristal es pada bagian atas awan. Terdapat updraft dan downdraft sehingga memungkinkan terjadi sirkulasi. Gesekan partikel awan di dalamnya dapat menimbulkan muatan listrik. Sehingga awan cumulonimbus dapat mengakibatkan timbulnya kilat (lightining) dan guntur (thundestorm), hujan lebat, angin kencang, bahkan bisa menimbulkan hujan es.
Para ahli cuaca mengetahui rincian pembentukan awan, strukturnya dan cara kerjanya setelah melalui berbagai macam penelitian, pengamatan menggunakan alat-alat canggih. Mereka baru bisa menceritakan proses tersebut dengan bantuan alat-alat moderen seperti pesawat, satelit, komputer, balon udara dan peralatan lainnya. Mereka harus mempelajari angin serta arah pergerakannya. Mereka harus mengukur kelembaban udara dan variasinya serta menentukan jenis dan keragaman tekanan udara.



Pembentukan Petir Pada Awan Kumulonimbus (Cb)














Petir terjadi karena ada perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Proses terjadinya muatan pada awan karena dia 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.

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.


Faktor dari awan cerah tidak menghasilkan petir :
*       Suhu dan tekanan yang stabil.
*       Dari faktor suhu dan tekanan udara yang stabil tersebut muatan positif dan muatan negatif rentetannya tidak rapat artinya jarak antara muatan positif dan mutan negatif tidak rapat selalu ada jarak sehingga memungkinkan sulit terjadi interaksi.
*       Antara ion dan partikel-partikel elektron yang mengikatnya terjadi pelepasan tidak saling mengikat akibat dari suhu dan tekanan terlalu tinggi sehingga tercapailah kestabilitas suhu dan tekanan.
*       Karena awan pada cuaca cerah itu merupakan awan yang tidak tebal, akibat dari panas matahari sehingga membuat kristal es di awan itu meleleh sehingga awan tersebut menjadi tipis, akibatnya tidak ada interaksi atau gesekan dan getaran yang mengenainya.
*       Faktor cuaca cerah, suhu dan tekanan stabil, tidak ada penguapan dan tidak ada hujan pokoknya dicuaca cerah suhunya mencapai kesetimbangan termal yang stabil.
Faktor dari awan mendung mengasilkan petir :
*       Suhu dan tekanan yang relatif tidak stabil.
*       Akibat suhu yang terlalu dingin terjadi penguapan air dan pembekuan air menjadi kristal es, kristal es tersebut akibat angin terjadilah interaksi saling bergesekan sehingga timbul muatan listrik.
*       Antara muatan listrik yang bermuatan positif dan bermuatan negatif itu saling mengisi serta saling mengikat dan semakin banyak sehingga kelebihan muatan akibat gesekan tersebut sehingga memungkinkan terjadinya interaksi yang menimbulkan loncatan-loncatan partikel, akibat dari loncatan partikel yang saling bertabrakkan itu terlalu besar maka terjadilah suara ledakan yang besar (guntur) akibat dari tabrakan antar partikel bermuatan listrik itu maka timbullah percikan-percikan api inilah yang disebut dengan petir.
*       Pada cuaca mendung bagian bawah awan akan lebih bermuatan negatif dibandingkan dengan bagian atas awan, karena kristal es yang lebih berat akan berkumpul dibagian bawah awan dan lebih ringan akan berkumpul diatas awan, karena perbedaan gaya gravitasi padanya. Karena muatan negatif awan berada dibawah, sehingga permukaan bumi bermuatan lebih positif, karena muatan negatif bumi ditolak oleh muatan negatif awan, karena pengaruh ini lah yang menyebabkan interaksi antara medan magnetik bumi terhadap muatan listrik diatmosfer, akibat energi yang diterimanya melalui interaksi tersebut terlalu besar sehingga hilanglah kesetimbangan termalnya, maka terjadilah aliran listrik yang disebabkan interaksi antara kutub positif dan kutub negatif.
*       Akibat ion dan partikel-partikel elektron itu saling merapat dan cuaca yang tidak stabil memungkinkan terjadinya ketidak seimbangan termal.



















Sistem dan teknologi yang dapat diterapkan pada pesawat terbang dalam menghadapi awan cumulonimbus.
Petir terjadi karena adanya perbedaan muatan listrik di udara. Saat hal tersebut terjadi, benda-benda yang ada disekitarnya bisa saja tersambar. Lalu bagaimana dengan pesawat terbang yang melintas di udara saat terjadi petir?
Pesawat terbang sangat rentan tersambar petir, karena jaraknya sangat dekat dengan muatan listrik yang ada di udara. Namun nyatanya jarang sekali ada pesawat yang tersambar.
Pesawat terbang harus dilengkapi dengan teknologi ‘Static Discharge’. Bentuknya hanya berupa kawat atau lempengan plastik berisi logam seperti buntut tikus yang ditempatkan di ujung-ujung sayap atau ekor pesawat dan jumlahnya sekitar 12 sampai 16 buah.
Description: http://www.orbitdigital.net/sites/default/files/resize/remote/2669b2d76b233e3d0bc5aa08f0519a4a-420x320.jpg
Static Discharge berfungsi sebagai penangkal petir pada pesawat, alat ini akan mengembalikan listrik ke udara saat pesawat tersebut tersambar petir. Muatan listrik mengalir sepanjang alumunium menuju permukaan yang lebih lancip yaitu di ujung-ujung sayap maupun ekor. Dengan demikian muatan listrik tidak akan masuk ke dalam pesawat dan orang yang berada di dalam pesawat  tentu saja aman dari sambaran petir.
Selain sistem penangkal petir pada pesawat juga harusnya dilengkapi sistem komunikasi dan radar yang responsif, terutama yang dapat mendeteksi keberadaan awan Cumulonimbus (Cb). Komunikasi tersebut dapat berupa: ITC bisa mengomunikasikan pilot bila ITC melihat awan cumulonimbus di radarnya atau pilot dan co-pilot dapat mengomunikasikan ke ITC jika pilot dan co-pilot lebih dahulu melihat awan cumulonimbus. Kemudian, pada badan pesawat terbang juga dapat dipasang bahan penetral muatan listrik yang berasal dari awan cumulonimbus.


REFERENSI

Tidak ada komentar:

Posting Komentar