How Thunder happened?

Bagaimana Terjadinya PETIR?

Petir, kilat, atau halilintar adalah gejala alam yang biasanya muncul pada musim hujan di saat langit memunculkan kilatan cahaya sesaat yang menyilaukan. Beberapa saat kemudian disusul dengan suara menggelegar yang disebut guruh. Perbedaan waktu kemunculan ini disebabkan adanya perbedaan antara kecepatan suara dan kecepatan cahaya.

Petir merupakan gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah kondensator 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.

Terdapat beberapa definisi dari petir, antara lain:

Fenomena alam yang merupakan Pelepasan muatan elektrostatis yang berasal dari badai guntur
Pelepasan muatan ini disertai dengan pancaran cahaya dan radiasi elektromagnetik lainnya
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

Pelepasan Muatan Elektrostatis

Arus listrik yang mengalir tiba tiba dan sangat cepat karena adanya kelebihan muatan listrik yang tersimpan pada sebuah benda yang isolator ke benda yang berbeda potensial , misalnya tanah.

Badai Guntur

Disebut juga badai listrik, merupakan suatu karakter cuaca dimana terjadi petir dan guntur, biasanya disertai dengan hujan lebat, hujan es.

Plasma

Istilah ilmu fisika, Gas yang terionisasi sehingga fase materinya berbeda dengan gas itu sendiri.

Guntur

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:

Fase Waktu Pertumbuhan, sekitar 10 - 20 menit
Fase Waktu Puncak, sekitar 15 - 30 menit
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 2x10^-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:

Kondisi udara yang lembab (konsentrasi air yang banyak)
Gerakan angin ke atas
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 unsure inilah yang diperlukan untuk menghasilkan awan guruh/awan Commulonimbus yang bermuatan negative yang karakteristiknya berbeda-beda sesuai dengan kondisi tempatnya. Muatan awan bawah yang negative 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 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).

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. StormTracker 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. StormTracker bekerja dengan mendeteksi sinyal radio yang dihasilkan oleh petir, dengan kata lain, antena StormTracker 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:

Close Storm Alarm, yang akan aktif jika terdapat sebuah Thunderstorm yang bergerak mendekat dari jarak sebelumnya.
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:

Berdasarkan Kekuatan Storm
Pengelompokan berdasarkan Indeks kekuatan (Severity Index), yaitu Thundershower (0-22), thunderstorm (23-43), strong thunderstorm (44-75) dan Severe Thunderstorm (>76)
Berdasarkan Jarak Storm
Pengelompokan jarak storm dibagi menjadi 3, antara lain nearby (0-20 Km), regional (21-60 Km), dan distance (>60 Km).

Warna	Distance / Jarak	Indeks Kehebatan
	Thundershower	1 - 2
	Thundershower	3 - 5
	Thundershower	6 - 12
	Thundershower	13 - 22
	Thunderstorm	23 - 36
	Thunderstorm - Strong t - storm	37 - 53
	Strong t - storm	54 - 79
	Strong t - storm	80 - 86
	Strong t - storm	87 - 97
	Strong t - storm	98 - 110
	Strong t - storm	≥ 111