Petir Dan Keistimewaannya

Petir atau halilintar adalah gejala alam yang biasanya muncul pada saat mendung atau saat hujan deras, tak lama kemudian muncul kilatan cahaya sesaat yang biasanya disebut kilat dan beberapa saat kemudian disusul dengan suara menggelegar sering disebut Guntur/Guruh. Perbedaan waktu kemunculan ini disebabkan adanya perbedaan antara kecepatan suara dan kecepatan cahaya.

Tahukah Anda bagaimanakah petir muncul? Tahukah Anda berapa banyak cahaya yang dipancarkannya? Atau berapa besar energi yang dilepaskannya?

Satu kilatan petir adalah cahaya terang yang terbentuk selama pelepasan listrik di atmosfer saat hujan. Petir dapat terjadi ketika tegangan listrik pada dua titik terpisah di atmosfer masih dalam satu awan, atau antara awan dan permukaan tanah, atau antara dua permukaan tanah. Petir dapat dianalogikan dengan sebuah kapasitor raksasa, dimana lempeng pertama adalah awan (bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti yang sudah diketahui, kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif.

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.

Petir terjadi dalam bentuk setidaknya dua sambaran. Pada sambaran pertama muatan negatif (-) mengalir dari awan ke permukaan tanah. Ketika sambaran pertama mencapai permukaan tanah, sebuah muatan berlawanan yang terbentuk pada titik yang akan disambarnya dan arus kilat kedua yang bermuatan positif terbentuk dari dalam jalur kilat utama tersebut langsung menuju awan. Dua kilat tersebut biasanya bertemu sekitar 50 meter di atas permukaan tanah. Arus pendek yang terbentuk di titik pertemuan antara awan dan permukaan tanah tersebut menghasilkan sebuah arus listrik yang sangat kuat dan terang mengalir menuju awan. Perbedaan tegangan pada aliran listrik antara awan dan permukaan tanah ini dapat mencapai beberapa juta volt.

Mengapa petir lebih sering terjadi pada saat hujan atau mendung? 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.

Energi yang dikeluarkan dalam satu kilatan petir

Bila jumlah air yang banyak dan berasal dari awan diketahui, kemudian total energi sebuah badai petir dapat dihitung. Pada badai petir sedang, energi yang dilepaskan mencapai 10.000.000 kilowatt jam (3.6×1013) joule, yang sama dengan kekuatan bom nuklir 20 kiloton. Badai petir besar dapat 10 hingga 100 kali lebih kuat.
Sebuah sambaran petir berukuran rata-rata memiliki energi yang dapat menyalakan sebuah bola lampu 100 watt selama lebih dari 3 bulan. Sebuah sambaran kilat berukuran rata-rata mengandung kekuatan listrik sebesar 20.000 amp. Sebuah las menggunakan 250-400 amp untuk mengelas baja. Kilat bergerak dengan kecepatan 150.000 km/detik, atau setengah kecepatan cahaya, dan 100.000 kali lipat lebih cepat dari kecepatan suara.

Kilatan yang terbentuk turun sangat cepat ke bumi dengan kecepatan 96.000 km/jam. Sambaran pertama mencapai titik pertemuan atau permukaan bumi dalam waktu 20 milidetik, dan sambaran dengan arah berlawanan menuju ke awan dalam waktu 70 mikrodetik. Secara keseluruhan petir berlangsung dalam waktu kira-kira setengah detik. Suara guruh yang mengikutinya disebabkan oleh pemanasan mendadak dari udara di sekitar jalur petir. Akibatnya, udara tersebut memuai dengan kecepatan melebihi kecepatan suara, meskipun gelombang kejutnya kembali ke gelombang suara normal dalam rentang beberapa meter. Gelombang suara terbentuk mengikuti udara atmosfer dan bentuk permukaan setelahnya. Itulah alasan terjadinya guntur yang menggelegar.

Suhu pada jalur di mana petir terbentuk dapat mencapai 10.000 derajat Celcius sedangkan Suhu didalam tanur untuk meleburkan besi adalah antara 1.050 dan 1.100 derajat Celcius, Panas yang dihasilkan oleh sambaran petir terkecil dapat mencapai 10 kali lipatnya. Panas yang luar biasa ini berarti bahwa petir dapat dengan mudah membakar dan menghancurkan seluruh unsur yang ada di muka bumi. Tapi Bumi tidak terbakar, karena ada awan petir yang bermuatan listrik positif maupun negatif sebagai penyeimbang. "Yang positif turun ke Bumi, dan yang negatif naik ke ionosfer.


Dapatkah petir menjadi energi listrik alternatif ?

sudah lama pemikiran ini menggelitik saya, kenapa ya petir tidak dijadikan sumber pembangkit listrik ? apakah karena memang tidak mungkin? menurut pemikiran saya kenapa tidak dilakukan seperti ini :

kenapa petir tidak ditangkap terlebih dulu oleh suatu penangkap yang tidak hangus walaupun terkena tegangan dan arus yang sangat tinggi seperti alat penangkal petir. Alat penagkal petir pastinya disalurkan dibawah tanah kan. nah dari situ sudah ada suatu sistem penyalurannya.

Masalahnya membuat kapasitor untuk tegangan setinggi itu tidak cost effective. Energi petir memang besar, namun tidak continuous. Contoh, Tsar Bomba bom fusion terbesar didunia yang pernah diledakkan itu berkekuatan lebih dari 50MegaTon TNT atau setara dengan 5.3×1024 watts or 5.3 yotta watts. Ledakan itu setara dengan 1% dari total output Matahari. Masalahnya tenaga itu hanya berumur 39 nano second. Sementara untuk membuat tenaga itu menjadi usable, produksi tenaga pada fussion perlu lebih lama dari itu (cost effective). Kalau tidak salah perkembangan terakhir, ledakan fussion pada percobaan untuk pembangkit listrik sudah dapat bertahan selama 90detik dimana klaim mereka sudah menghasilkan net output.

Singkatnya, membuat kapasitor yang super besar untuk menampung tenaga petir yang hanya seper sekian detik menghasilkan net output (secara teknik), iya, namun apakah itu cost effective? jawanannya tidak.

Nah dari situ kenapa tidak dipencar ke segala arah (paralel) maksudnya paralel agar bisa dibagi bagi dan tidak dalam 1 muatan listrik yang sangat besar (biar gak mudah meledak dan menghemat kekuatan bahan penampung dan penyalurnya).
dari yang sering saya lihat di sekitar rumah, ada tempat tegangan listrik tingkat tinggi yang menampung 20.000 ampere (mungkin untuk 1 komplek). coba muatan negatif itu 380.000ampere di tampung dan dibagi sama rata seperti yang diatas, bisa dapet 380.000 : 20.000 = 19 komplek dalam 1 petir muatan negatif.

bukankah hal ini sama halnya dengan mengisi ulang batere lampu darurat? mengisinya dengan listrik lalu tersimpan dengan baik kemudian jika diperlukan dipakai lagi. saya rasa kalau hal ini bisa dilakukan petir akan menjadi sumber tenaga baru yang tidak akan pernah habis dan menjadi sangat bermanfaat sekali. saya rasa kalau manusia bisa menangani nuklir sebagai pembangkit listrik kenapa tidak bisa memanfaatkan petir, saya yakin banyak orang yang super pandai di luar sana yang bisa melakukan hal ini. bener gak?

Artikel yang berkaitan

Posted in: Fisika,Science