21
PROSES TERJADINYA AWAN BERMUATAN LISTRIK ِ هِ ال لِ خْ نِ مُ جُ رْ خَ يَ قْ دَ وْ ل ى اَ رَ تَ ف اً امَ كُ رُ هُ لَ عْ جَ يَ ّ مُ + ثُ هَ نْ 0 يَ 3 بُ فِ ّ لَ 7 وُ يَ ّ مُ + ث اً ابَ حَ س يِ جْ > زُ يَ َ ّ اَ ّ نَ 7 اَ زَ يْ مَ لَ 7 اْ نَ مْ نَ عُ هُ فِ رْ صَ يَ وُ اءَ + شَ يْ نَ مِ هِ بُ ب يِ صُ يَ فٍ دَ زَ يْ نِ مS اَ ه يِ فٍ الَ بِ جْ نِ مِ اءَ مَ ّ س ل اَ نِ مُ لِ ّ رَ تُ بَ وِ ارَ صْ ي7 لا اِ بُ بَ هْ > ذَ بِ هِ فْ زَ ي اَ نَ سُ ادَ كَ يُ اءَ + شَ يTidakkah engkau melihat bahwa Allah menjadikan awan bergerak perlahan, kemudian mengumpulkannya, lalu Dia menjadikannya bertumpuk-tumpuk, lalu engkau lihat hujan keluar dari celah-celahnya, dan Dia (juga) menurunkan (butiran-butiran) es dari langit, (yaitu) dari (gumpalan-gumpalan awan seperti) gunung-gunung, maka ditimpakan-Nya (butiran-butiran) es itu kepada siapa yang Dia kehendaki dan dihindarkan-Nya dari siapa yang Dia kehendaki. Kilauan kilatnya hampir-hampir menghilangkan penglihatan. Para ahli cuaca telah menemukan bahwa awan cumulonimbus yang menghasilkan hujan es ini dapat mencapai ketinggian hingga 7 sampai 9 kilometer. Dapat kita bayangkan bahwa awan ini memang ukurannya benar-benar seperti gunung sebagaimana yang disebutkan di dalam ayat Al Qur'an di atas: "... dan Allah (juga) menurunkan (butiran-butiran) es dari langit, (yaitu) dari (gumpalan-gumpalan awan seperti) gunung-gunung,...". KAPITA SELEKTA FISIKA 1

Awan Bermuatan Listrik

  • Upload
    unnes

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

PROSES TERJADINYA AWAN BERMUATAN LISTRIK

لاله ن� خ�� م� خ�رج� ودق� ي�� ت�رى ال� ا ف� ام� عله رك� ج' م ي�� ه ث�+ ن� ي0 ف� ب�3 ل� و7 م ي�� ا ث�+ اب�' ح ي� س� ج' ز< ي�� ن� اهلل ز ا7 م ي�� ل� ا7ن� ن� م� ه ع� رف� ص �Eاء وي ش+ ن� ي�� ه م� ب' ب�' ي� ص ي� زد ف�� ن� ي�' هاS م� ي� ال ف�� ب' ن� ج�' ماء م� ن� ال�س ل م� ت�ر� ب[� و

ار ص ي�' الا7 ب' ب�' ه� ذ< ه ب�� زف� ا ي�' ن� اد س� ك اء ي�� ش+ ي��Tidakkah engkau melihat bahwa Allah menjadikan awan bergerak perlahan, kemudian

mengumpulkannya, lalu Dia menjadikannya bertumpuk-tumpuk, lalu engkau lihathujan keluar dari celah-celahnya, dan Dia (juga) menurunkan (butiran-butiran) es dari

langit, (yaitu) dari (gumpalan-gumpalan awan seperti) gunung-gunung, makaditimpakan-Nya (butiran-butiran) es itu kepada siapa yang Dia kehendaki dan

dihindarkan-Nya dari siapa yang Dia kehendaki. Kilauan kilatnya hampir-hampirmenghilangkan penglihatan.

Para ahli cuaca telah menemukan bahwa awan cumulonimbus yang

menghasilkan hujan es ini dapat mencapai ketinggian hingga 7

sampai 9 kilometer. Dapat kita bayangkan bahwa awan ini memang

ukurannya benar-benar seperti gunung sebagaimana yang disebutkan

di dalam ayat Al Qur'an di atas: "... dan Allah (juga) menurunkan

(butiran-butiran) es dari langit, (yaitu) dari (gumpalan-gumpalan

awan seperti) gunung-gunung,...".

KAPITA SELEKTA FISIKA 1

Proses Pembentukan Awan

Banyaknya uap air yang terkandung dalam sejumlah massa

udara dikenal dengan kelembapan, Jika tingkat kelembapan relatif

telah mencapai 100%, massa udara akan mencapai titik jenuh

sehingga dapat terjadi proses kondensasi (pengembunan), di mana

uap air akan berubah kembali menjadi titik-titik air di

atmosfer. Ada kalanya pada saat kelembaban udara mencapai titik

jenuh (100%), suhu udara sudah sangat rendah sampai berada di

bawah titik beku sehingga uap air tidak lagi mengalami proses

kondensasi. Uap air mengalami terjadi sublimasi di mana uap air

berubah menjadi bentuk kristal-kristal es. Kumpulan titik-titik

air atau dalam bentuk kristal-kristal es tersebut  di atmosfer

disebut awan.

Proses pembentukan awan bermuatan diawali dengan adanya

aliran udara naik ke lapisan atmosfer, aliran udara naik karena

perbedaan tekanan yang diakibatkan oleh panas dari sinar matahari

dan juga pengaruh angin yang membawa uap air dengan kandungan

KAPITA SELEKTA FISIKA 2

partikel-partikel bebas. Karena semakin tinggi dari permukaan

tanah temperatur udara semakin dingin, maka uap air dan partikel

bebas tersebut berubah menjadi kristal es. Karena adanya angin

kristal-kristal es tersebut saling bergesekan dan bertabrakkan.

Ketika tabrakkan dan gesekan tersebut berlangsung, akan ada

proses perpindahan muatan-muatan listrik yang ada didalan

kristal-kristal es tersebut, sehingga muatan kristal-kristal es

tersebut tidak netral lagi, bisa bermuatan positif atau bermuatan

negatif. Kristal es tersebut memiliki massa atau berat yang

berbeda-beda, ada yang lebih ringan ada yang berat. Kristal es

yang lebih berat kemudian akan bermuatan negatif dan kristal es

yang lebih ringan akan bermuatan positif. 

Pada bagian bawah awan akan lebih bermuatan negatif

dibandingkan dengan bagian atas awan, karena kristal es yang

lebih berat akan berkumpul dibagian bawah awan dan yang lebih

ringan 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.

Fenomena Terjadinya Petir

Kondisi atmosfir bumi tertentu seperti suhu, tekanan

udara dan kelembaban yang tinggi akan menyebabkan awan badai

terbentuk. Hal ini akan memperbesar massa/ bobot awan yang

terbentuk, pada bagian bawah awan biasanya merupakan jenis awan

KAPITA SELEKTA FISIKA 3

hujan, bagian bawah ini terdiri dari tetesan air sedangkan pada

level yang lebih tinggi terdapat kandungan kristal-kristal es.

Gerakan yang disebabkan oleh angin dalam awan jenis ini

akan menimbulkan muatan listrik (charging) dalam awan. Dengan

pengaruh beban massa tetesan uap air tersebut akan memisahkan

muatan listrik yang terbentuk. Pada bagian atas awan akan

berkumpul muatan-muatan positif, sedangkan muatan negatif akan

berkelompok pada bagian bawah awan.

Dalam keadaan tertentu terbentuk muatan listrik positif

yang terdapat pada bagian bawah awan, walaupun dengan jumlah yang

kecil. Awan bermuatan ini kemudian menciptakan beda potensial

yang semakin tinggi dengan permukaan bumi. Dikarenakan kenaikan

muatan pada awan negatif tersebut, maka medan listrik di atmosfer

juga akan mempengaruhi keadaan mutan listrik yang ada di

permukaan tanah. Kenaikan tegangan tanah ini berkisar antara 10

hingga15 kV/ meter. Pada situasi seperti ini potensi pelepasan

muatan listri dari awan petir ke lingkungan sekitar akan

meningkat.

KAPITA SELEKTA FISIKA 4

(Gambar 1 : distribusi muatan listrik di awan, dan perubahan nilai medan listrik di

tanah.)

Tahap Pembentukan Sambaran Petir 

Tahap yang permulaan dari peristiwa sambaran petir

dimulai dengan gerakan muatan listrik dengan intensitas rendah

yang menuju ke tanah (downward leader) (Fig.2a). Pada saat yangbersamaan, muatan listrik yang terdapat pada permukaan tanah meningkat

menjadi lebih tinggi.

Setiap titik yang berada di permukaan tanah seperti

tiang listrik, atap rumah, pepohonan atau penangkal petir di

sekitarnya secara alamiah/ natural akan berlangsung serangkaian

proses ionisasi berupa terjadinya pengisian debit muatan listrik

pada sekitar benda tersebut. Ini adalah yang dimaksud dengan efek

korona (corona effect) seperti yang tampak selama badai petir seperti

warna biru yang berwarna menyelubungi permukaan tanah bila

dilihat dari kejauhan, atau kadang-kadang fenomena ini terdengar

menyerupai dengung lebah sesaat sebelum badai petir terjadi. Pada

KAPITA SELEKTA FISIKA 5

saat downward leader sudah cukup dekat menyentuh dengan tanah,

ionisasi karena pengaruh efek korona tersebut meningkat, dan

akhirnya berubah menjadi sebuah aliran arus listrik menuju ke

atas: gerak keatas dari aliran arus listrik ini dinamakan upward

leader (Fig.2b) 

Ketika terjadi kontak antara uppward leader dan downward

leader maka akan terbentuk jalur konduktif yang memungkinkan arus

listrik yang lebih besar mengikuti masuk dalam jalur kondutif

itu. Fenomena petir ini ditandai oleh flashing/ kilatan yang terang

dan bunyi guntur yang keras bergemuruh. (Fig.2c) Sambaran petir

ini dapat terdiri dari sejumlah jalur arus listrik yang berturut-

turut, yang terpisah dalam jeda yang singkat.

Gbr.2: Karakteristik perkembangan proses petir yang terjadi

Berbagai Macam Tipe Petir

1. Petir dari awan ke tanah (CG)

KAPITA SELEKTA FISIKA 6

Petir ini tergolong berbahaya dan paling merusak, berasal dari

muatan yang lebih rendah lalu mengalirkan muatan negatif

ketanah. Terkadang petir jenis ini mengandung muatan positif

(+) terutama pada musim dingin

2. Petir dalam awan (IC)

Merupakan tipe yang paling sering terjadi antara pusat muatan

yang berlawanan pada awan yang sama.

3. Petir antar awan (CC)

KAPITA SELEKTA FISIKA 7

Petir ini terjadi antara pusat muatan dari dua awan yang

berbeda. Pelepasan muatannya sendiri terjadi saat uadara cerah

antara awan tersebut.

4. Petir awan ke udara (CA )

Petir ini 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.

Di daerah dengan iklim tropis, sebagian besar (sekitar

90%) dari petir adalah jenis negatif dimana debit ke bawah adalah

berasal dari awan bermuatan negatif yang menuju ke tanah.

(Fig.3a). Kadang-kadang juga terdapat downward leader dapat

menghasilkan arus bermuatan positif di dasar awan dan menyambar

turun menuju ke tanah. Jenis petir ini disebut sambaran petir

positif (Fig.3b). Dalam kondisi atmosfer tertentu , upward

KAPITA SELEKTA FISIKA 8

leader dari petir dapat melonjak secara spontan dari suatu titik

(misalnya puncak gunung, menara telekomunikasi atau bangunan

tinggi). Petir yang dihasilkan dikenal sebagai sambaran

petir upward leader positif (Fig.3c), atau, upward leader negatif

yang menuju ke atas (Fig.3d)

Petir merupakan gejala alam yang biasanya muncul pada

musim hujan dimana di langit muncul kilatan cahaya sesaat yang

menyilaukan dan beberapa saat kemudian disusul oleh suara yang

menggelegar. Terdapat beberapa definisi dari petir, antara lain:

1. Fenomena alam yang merupakan pelepasan muatan elektrostatis

yang berasal dari badai guntur

2. Pelepasan muatan ini disertai dengan pancaran cahaya dan

radiasi elektromagnetik lainnya

3. Arus listrik yang melewati saluran pelepasan muatan tadi

dengan cepat memanaskan udara dan berkembang sebagai plasma

yang menimbulkan gelombang bunyi yang bergetar ( guntur ) di

atmosfir.

KAPITA SELEKTA FISIKA 9

Bunyi dari getaran gelombang yang disebabkan oleh petir

yang memanaskan udara sampai 30.000 oC. Udara yang sangat panas

itu mengembang dengan cepat dan mengerut ketika dingin. Proses

ini menimbulkan gelombang bunyi.

Petir terjadi karena adanya perbedaan potensial antara

awan dan bumi. Proses terjadinya muatan pada awan karena

pergerakannya yang terus menerus secara teratur, dan selama

pergerakan itu dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga

muatan negative akan berkumpul pada salah satu sisi, dan muatan

positif pada sisi sebaliknya. Jika perbedaan potensial antara

awan dan bumi cukup besar, maka akan terjadi pembuangan muatan

negatif (electron) untuk mencapai kesetimbangan. Pada proses ini,

media yang dilalui electron adalah udara, dan pada saat electron

mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah akan terjadi

ledakan suara yang menggelegar. 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 adanya awan yang bermuatan positif

dan negatif, maka petir juga bisa terjadi antar awan yang berbeda

muatan. Petir jenis ini dapat mengganggu aktifitas penerbangan.

Awan, pada umumnya kurang lebih mengandung listrik.

Secara mekanik, thermodinamika, energi kimia diubah menjadi

energi listrik dengan kutub yang terpisah. Kebanyakan petir

memiliki fase waktu, antara lain:

1. Fase Waktu Pertumbuhan, sekitar 10 - 20 menit

2. Fase Waktu Puncak, sekitar 15 - 30 menit

KAPITA SELEKTA FISIKA 10

3. Fase Waktu Menghilang, sekitar 30 menit

Dalam kondisi cuaca yang normal, perbedaan potensial

antara permukaan bumi dengan ionosphere adalah sekitar 200.000

sampai 500.000 Volts, dengan arus sekitar 2×10-12 Amperes/m2 .

Perbedaan potensial ini diyakini memberikan kontribusi dalam

distribusi badai petir (Thunderstorm) di seluruh dunia. Pada

lapisan atmosphere bertebaran gumpalan-gumpalan awan yang

diantaranya terdapat awan yang bermuatan listrik. Awan bermuatan

listrik tersebut terbentuk pada suatu daerah dengan persyaratan:

1. Kondisi udara yang lembab (konsentrasi air yang banyak)

2. Gerakan angin ke atas

3. Terdapat inti Higroskopis

Kelembaban terjadi karena adanya pengaruh sinar matahari

yang menyebabkan terjadinya penguapan air di atas permukaan tanah

(daerah laut, danau). Sedangkan pergerakan udara ke atas

disebabkan oleh adanya perbedaan tekanan akibat daerah yang

terkena panas matahari bertekanan lebih tinggi atau karena

pengaruh angin. Di samping itu terdapat Inti Higroskopis sebagai

inti butir-butir air di awan akibat proses kondensasi. Ketiga

unsur inilah yang diperlukan untuk menghasilkan awan guruh/awan

Commulonimbus yang bermuatan negatif yang karakteristiknya

berbeda-beda sesuai dengan kondisi tempatnya. Muatan awan bawah

yang negatif akan menginduksi permukaan tanah menjadi positif

maka terbentuklah medan listrik antara awan dan tanah (permukaan

bumi). Semakin besar muatan yang terdapat di awan, semakin besar

pula medan listrik yang terjadi dan bila kuat medan tersebut

KAPITA SELEKTA FISIKA 11

telah melebihi kuat medan tembus udara ke tanah, maka akan

terjadi pelepasan muatan listrik sesuai dengan hokum kelistrikan,

peristiwa inilah yang disebut petir.

Dengan letak geografis yang dilalui garis khatulistiwa,

Indonesia beriklim tropis. Hal ini mengakibatkan Indonesia

memiliki hari guruh rata-rata per tahun yang sangat tinggi. Oleh

karena itu, dianggap perlu untuk membuat analisa jumlah rata-rata

petir tahunan yang dilakukan secara berkesinambungan (Iso Kreaunik

Level) yang kemudian pada gilirannya dapat digunakan sebagai acuan

untuk pembuatan Hazard Map yang akan dihubungkan dengan skala

resiko (Lightning Strike Intensity Based On Risk Scale).

Manfaat Petir

Petir dianggap berbahaya karena memiliki daya hancur

yang luar biasa, tetapi ternyata selain membuat kerusakan di

permukaan bumi, juga mempunyai manfaat yang sangat besar.

Diantara manfaat petir adalah :

1.  Manfaat Petir untuk Memproduksi Ozon (O3)

Hubunganya petir dengan lapisan ozon adalah bahwa lapisan

ozon berperan membentuk lapisan ozon. Lapisan ozon merupakan

senyawa O3. Petir berperan memicu terjadinya reaksi kimia dari

O2 atau oksigen menjadi O3. Sederhanya tiga senyawa O2 akan

pecah menjadi enam senyawa O dan akhirnya terbentuk 2 senyawa

O3. Proses tersebut tidak akan terjadi tanpa bantuan dari

petir.

2. Manfaat Petir untuk Kesuburan Tanah

KAPITA SELEKTA FISIKA 12

Manfaat lain petir adalah bagi kesuburan tanah. Saat petir

menyambar tidak hanya terjadi pembentukan lapisan ozon saja,

tapi banyak terjadi reaksi-reaksi kimia lain antara udara

dengan air hujan yang sedang turun. Misalnya nitrogen dengan

air sehingga saat air sampai di bumi menjadikan tanah lebih

subur karena mendapat pasokan nitrogen lebih banyak berupa

unsur Hara. Proses yang terjadi di alam raya ini ibarat sebuah

pabrik pupuk urea yang menghasilkan pupuk urea berkadar

Nitrogen tinggi. Sebagaimana diketahui, bahwa para petani

menggunakan pupuk urea untuk membantu proses penyuburan tanah.

3. Petir bermanfaat untuk membunuh kuman dan bakteri

Pada kondisi akan turun hujan, dimana awan melingkupi

permukaan bumi, maka di permukaan akan terasa panas. Kondisi

ini cenderung menjadi semakin lembab, dengan meningkatnya

kandungan uap air di udara. Kondisi seperti ini sangat

potensial untuk tumbuh berkembangnya bakteri-bakteri juga

kuman-kuman yang beterbangan di udara. Maka ketika terjadi

Kilat dan sambaran petir di udara, akan membunuh kuman-kuman

dan bakteri ini. Hal ini karena kilat dan sambaran petir

merupakan aliran muatan listrik. Pada saat muatan listrik ini

mengalir melesat di udara akan memanaskan udara disekitarnya.

Oleh karena itu, saat terjadi hujan disertai dengan kilat dan

petir yang menggelegar, juga sedang terjadi proses pembersihan

udara dari kandungan kuman dan bakteri yang melayang,

KAPITA SELEKTA FISIKA 13

disebabkan oleh plasma petir yang sangat tinggi. Setelah hujan

reda, petir sudah selesai, maka udara akan terasa nyaman.

Sistem Deteksi Petir

Sistem deteksi petir yang digunakan adalah Sistem

deteksi dan analisa petir secara real-time menggunakan software

Lightning/2000 yang dirangkai dengan Boltek Lightning Detection System.

Storm Tracker ini dapat mendeteksi strokes petir secara optimal

sekitar 300 mil yang kemudian akan diplot secara otomatis dan

real-time ke sistem, dimana semakin banyak strokes maka semaikin

maksimal penentuan posisi dari sistem. Storm Tracker bekerja dengan

mendeteksi sinyal radio yang dihasilkan oleh petir, dengan kata

lain, antena Storm Tracker dapat memberikan informasi arah dan

jarak thunderstorm yang dikalkulasikan dengan kekuatan sinyal yang

diterima.

Thunderstorm, biasa juga disebut Electrical storm/

Lightning storm, adalah sebuah bentuk cuaca yang dicirikan oleh

adanya kehadiran petir. Dari petir tersebut maka dapat dibuat

klasifikasi dan sistem peringatan terhadap aktifitas thunderstorm.

Ada dua macam alarm yang ada dalam system deteksi thunderstorm,

antara lain:

1. Close Storm Alarm, yang akan aktif jika terdapat

sebuah Thunderstorm yang bergerak mendekat dari jarak

sebelumnya.

KAPITA SELEKTA FISIKA 14

2. Severe Storm Alarm, yang akan aktif jika jumlah sambaran petir

(Lightning Strikes) per menit melampaui jumlah sambaran petir

sebelumnya.

Untuk mempermudah analisa, maka dibuat beberapa pengelompokan,

yaitu:

1. Berdasarkan Kekuatan Storm

Pengelompokan berdasarkan Indeks kekuatan (Severity Index),

yaitu Thundershower (0-22), thunderstorm (23-43), strong

thunderstorm (44-75) dan Severe Thunderstorm (>76)

2. Berdasarkan Jarak Storm

Pengelompokan jarak storm dibagi menjadi 3, antara lain nearby

(0-20 Km), regional (21-60 Km), dan distance (>60 Km).

Tinjauan Sudut Pandang Al-Qur’an

Selama hujan, guntur dan kilat yang tersusun dari

pembentukan cahaya-cahaya terang akibat pelepasan energi listrik

di ruang atmosfir, sesungguhnya merupakan sumber energi yang

menghasilkan listrik lebih besar dari pada ribuan pembangkit

KAPITA SELEKTA FISIKA 15

listrik di samping sebagai fenomena iklim. Berikut ini keajaiban

kilat dan petir, antara lain :

energi yang dilepas oleh sekali kilatan petir lebih besar dari

pada energi yang dihasilkan seluruh pembangkit listrik di

Amerika.

Satu kilatan petir dapat menyalakan 100 watt bola lampu selama

lebih dari tiga bulan.

Pada titik sentuh petir ke bumi, cuaca memanas hingga 25.000oC. kecepatan kilatan petir 150.000 km/detik dan rata-rata

ketebalannya 2,5-5 cm.

Petir menghasilkan molekul nitrogen yang dibutuhkan bagi

tumbuh-tumbuhan di Bumi utuk menunjang kehidupanya.

Setiap petir rata-rata memiliki 20.000 ampere daya listrik.

Seorang tukang las hanya menggunakan 250-400 ampere untuk

mengelas baja.

Petir bergerak pada kecepatan 150.000 km/detik, hampir

setengah kecepatan cahaya dan 100.000 kali lebih cepat dari

kecepatan suara.

Suara yang dilepaskan oleh satu kilatan lebih besar dari

pada cahaya 10 juta bola lampu berdaya 100 watt. Ini menerangkan;

apabila setiap rumah di Istanbul menyalakan satu bola lampu,

pancaran cahaya dari satu kilatan petir akan lebih besar. Allah

menyatakan fenomena kilat yang menakjubkan ini seperti

ار ص ي�' الا7 ب' ب�' ه� ذ< ه ب�� زف� ا ي�' ن� اد س� ك ي��“Kilauan kilat awan itu hampir-hampir menghilangkan penglihatan”. (QS. al-Nuur : 43)

KAPITA SELEKTA FISIKA 16

Udara–yang dipanaskan oleh cahaya matahari–naik membawa

molekul-molekul air yang menguap di dalamnya. Ketika udara yang

naik ini mencapai ketinggian 2-3 km, udara tesebut bersentuhan

dengan lapisan udara dingin. Saat kenaikan udara, kristal-kristal

es yang terbentuk di dalam awan melepaskan energi listrik statis

yang terbentuk karena pergesekan. Energi listrik ini mengandung

unsur positif (+) pada lapisan atas awan dan unsur negatif (-)

pada lapisan bawahnya. Ketika awan cukup terisi untuk

mengionisasi udara; maka petir terbentuk.

Petir memanaskan udara di sekitarnya hingga 30.000 oC

dalam sepersejuta detik. Udara yang dipanskan meluas, dan

menyebarkan gelombang suara yang lebih cepat dari kecepatan

suara; dengan tekanan 100 kali lebih besar dari tekanan atmosfir

normal. Sama halnya dengan pesawat yang melintas dengan kecepatan

suara, ini menyebabkan ledakan suara (gemuruh) di udara, sehingga

dinamakan gemuruh/guntur.

Mengapa cahaya dan suara guntur tidak bersamaan mencapai bumi?

Ini dikarenakan suara guntur mencapai pendengaran kita dengan

kecepatan suara (340 m/detik di udara); sedangkan petir mencapai

visual (penglihatan ) kita dengan kecepatan cahaya (99, 793

km/detik). Ini menyebabkan perbedaan waktu antara dua peristiwa,

dan dengan demikian membuat kilatan (petir) mencapai bumi lebih

sebelum guntur.

Ketika perbedaan muatan listrik menjadi lebih besar

antara bumi dan awan, udara menjadi lebih mudah ditembus dari

bumi ke awan; pelepasan energi listrik dimulai melalui saluran

KAPITA SELEKTA FISIKA 17

penghantar yang dibentuk oleh udara yang ditembus itu. Pelepasan

energi listrik dari awan disebut dengan kilat, dan pelepasan

energi listrik dari bumi disebut petir atau sambaran balik.

Kebenaran kilat yang dinyatakan dalam Qur’ân Surat Al-Ra’d–

yang artinya “Guruh” atau “Guntur”–merupakan salah satu surat

dalam Qur’ân. Allah memberitahukan bahwa guntur dibentuk oleh

kilat yang bertasbih memujiNya :

ب' ي� ص ي� واعق� ف�� ل ال�ص زس� �Eي ه و ن� ف� ي� ن� ج�� ه� م� ك ملاب�7 مذه وال� ح ذ ي�' ع� ح ال�ر سب' وي��ال ح م ذ ال� �Eب ذ و س�+ ي� اهلل وه� ون� ف� ادل� ح' م ي�� اء وه� ش+ ن� ي�� ها م� ب�'

“Dan guruh itu bertasbih dengan memuji Allah, (demikian pula) para malaikat karena

takut kepada-Nya, dan Allah melepaskan halilintar, lalu menimpakannya kepada siapa

yang Dia kehendaki, dan mereka berbantah-bantahan tentang Allah, dan Dia-lah

Tuhan Yang Maha keras siksa-Nya.” (QS. al-Ra’d 13 : 13)

Sambaran kilat yang mengingatkan kita pada kematian

Pengalaman mereka yang selamat dari sambaran kilat yang dapat

menyebabkan kematian ratusan orang setiap tahunnya, mengingatkan

kita pada kematian dan juga pengungkapan ketakberdayaan seseorang

di hadapan Allah. Kemungkinan seseorang tesambar petir adalah

1:700.000; akan tetapi tidak seharusnya seseorang meremehkan

kemungkinan tersebut dan juga dampak yang dihasilkan. Menurut

KAPITA SELEKTA FISIKA 18

pengakuan mereka yang pernah tersambar petir, aliran listriknya–

bahkan–dapat meledakkan kancing dan sleting baju dan seseorang

dapat jatuh pingsan. Karena kerusakan otak yang dialaminya,

seseorang yang dirawat secara intensif di rumah sakit harus

belajar kembali bagaimana caranya berjalan, menelan

makanan/minuman, atau dengan kata lain bagaimana caranya hidup

kembali.

Mereka relah menggambarkan bagaimana yang dirsakannya,

dan ketika itu seola-olah mereka “hidup merana dan kemudian

dihidupkan kembali.” Dalam Qur’ân, peristiwa yang sangat serupa

terjadi ketika Allah tunjukkan pda kaum Nabi Musa as. Dengan

keberanian yang keliru dan memalukan, Bani Israel menuntut pada

Nabi Musa as. agar mereka dapat melihat Allah dengan mata mereka,

dan sementara menuntut, mereka ditunjukkan dampak kilat yang

serupa.

Pernyataan dalam ayat berikut “maka kilat menyambarmu hingga

kamu mati” dan  “kemudian kami membawamu kembali ke kehidupan setelah kamu

mati,” menjadi petunjuk dari kenyataan bahwa mereka –ketika itu –

merasa hidup kembali setelah jantungnya terhenti, akibat kejutan

dan juga hilangnya kesadaran dan ingatan yang mereka alami.

(Allah mengetahui yang terbaik) Berikut ini adalah ayat-ayat yang

berhubungan dalam Qur’ân:

KAPITA SELEKTA FISIKA 19

م ت� �Eن ه� وا7 ق� اع� مS ال�ص ك �Eب ذ� خ�� ا7 هره� ف�� ج�' ي ي��زى اهلل ت� ك� ج� ن� ل� م� و7 وسي لن� ي�� ا م� م ب�� لت� د� ف�� وا�

زون� ك ش+ م ي�� ك عل مS ل� ك وب�� عذ م� ن� ب�' م م� اك� ب� عث+ م ب�' . ث�+ رون� ظ� ي� ن��“Dan (ingatlah), ketika kamu berkata: “Hai Musa, kami tidak akan beriman kepadamu

sebelum kami melihat Allah dengan terang , karena itu kamu disambar halilintar,

sedang kamu menyaksikannya “. Setelah itu Kami bangkitkan kamu sesudah kamu

mati , supaya kamu bersyukur.” (QS. al-Baqarah 2 : 55-56)

Referensi

Anderson, R.B. and Eriksson, A.J., A Summary of Lightning

Parameters foe Engineering Aplications, Study Committee No. 33

(CIGRE), Electra No. 69, 1980.

Bustanam Beni, 1999.Penentuan Efektivitas Perlindungan Sistem

Proteksi Petir Eksternal pada Bangunan dengan Metode Volume

Attraktif. Tugas Akhir, Teknik Elektro Fakultas Teknologi

Industri, Institut Teknologi Bandung, Bandung.

DN, Taufik, Abdul Syakur, Yuningtyastuti, 2005.Analisa Kebutuhan

Pemakaian Sistem Proteksi Penangkal Petir pada Gedung

Bertingkat, Tugas Akhir, Teknik Elektro Fakultas Teknik UNDIP,

Semarang.

Hutauruk, T.S., 1983. Pengetanahan Netral Sistem Tenaga

Pengetanahan Peralatan, Penerbit Erlangga.

Tim, Peraturan Umum Instalasi Penangkal Petir untuk Bangunan di

Indonesia, Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan, Jakarta.

KAPITA SELEKTA FISIKA 20

Zoro Reynaldo, 2002.Dr., Sistem Proteksi terhadap sambaran petir

pada struktur tinggi dengan bangunan disekitarnya, Lab. Teknik

Tegangan Tinggi dan arus Tinggi, ITB.

......., 2006.Analisa Biaya Manfaat Sistematik Atas Proteksi

Sambaran Petir,

http://www.elektro_indonesia.co.id/analisenergi.html.

......, 1987.MIL-HDBK-419A Grounding, Bonding and Shielding for

Electronics Equipments and Facilities, Department of Defense,

Washington D.C, USA.

KAPITA SELEKTA FISIKA 21