Sekilas Tentang Comulonimbus

Gambar 1. Awan Comulonimbus

Cumulonimbus, berasal dari bahasa latin cumulus (Tumpukan) dan nimbus (awan badai, hujan badai) adalah awan dengan kepadatan tinggi dan menumpuk atau dapat menjulang sangat tinggi keatas.
Cumulonimbus sering dikaitkan dengan badai dan ketidakstabilan komponen atmosfir. Karena awan ini dapat menjulang hingga setinggi 18 km dan didalamnya banyak terdapat materi seperti air, es, listrik bahkan badai maka akan sangat berbahaya bagi pesawat untuk melintas atau menembus awan ini.
Secara singkat Cumulonimbus terbentuk melalui proses berikut :

Gambar 2. Proses Terbentuknya Awan Comulonimbus

1. Awan didorong oleh angin: Awan cumulonimbus mulai terbentuk ketika angin mendorong beberapa awan kecil (awan cumulus) ke daerah tempat berkumpulnya awan-awan ini.
2. Penyatuan: Kemudian awan-awan kecil ini bergabung, menyatu dan membentuk awan yang lebih besar.
3. Penumpukan: 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.

Akibatnya 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.

Awan ini dapat terbentuk kapan saja terutama saat partikel-partikel diatmosfir tidak stabil.


 
Bagaimana proses terbentuknya muatan listrik pada awan comulonimbus ?

Sumber Gambar : http://www.kidnesia.com/var/gramedia/storage/images/kidnesia2014/dari-nesi/sekitar-kita/sains/proses-terjadinya-hujan/20302585-1-ind-ID/Proses-Terjadinya-Hujan.jpg

Pada siklus air di alam ini, uap air akan berkumpul di atmosfer. Kumpulan uap air inilah yang kita sebut dengan awan. Segumpalan awan dapat mengandung berjuta-juta tetes air dan es yang menggantung di udara. Karena proses penguapan dan kondensasi yang terus menerus berlangsung, tetes-tetes air di awan akan selalu bertumbukan dengan titik-titik air yang sedang mengalami proses pengembunan. Selain itu, tumbukan juga terjadi saat butiran-butiran es jatuh ke bumi atau bergerak ke arah awan yang lebih rendah. Tumbukan ini menyebabkan elektron terlempar keluar dari uap air yang sedang bergerak ke atas sehingga menyebabkan terjadinya pemisahan muatan.

Elektron-elektron yang terlempar akan berkumpul di bagian bawah awan, sehingga bagian tersebut bermuatan negatif. Sementara itu uap air yang bergerak ke atas, yang mengalami kehilangan elektron, akan berkumpul di bagian atas awan. Karena uap ini telah kehilangan elektron, maka kumpulan uap air di bagian atas awan menyebabkan bagian tersebut bermuatan positif.

Di samping peristiwa tumbukan, proses pendinginan juga turut memberi andil pada pengumpulan muatan-muatan di awan. Saat uap air yang bergerak ke atas mengalami penurunan temperatur dan mulai mengalami pembekuan di bagian atas awan, uap air beku ini menjadi bermuatan negatif sedangkan sisanya yang tidak membeku akan bermuatan positif. Pada titik ini, adanya aliran udara yang bergerak ke atas akan menyapu titik-titik air yang bermuatan positif dari es dan membawanya ke puncak awan. Sementara itu, air beku yang tertinggal akan memiliki kecenderungan untuk jatuh ke bagian bawah awan atau bahkan terus jatuh hingga ke permukaan bumi.

Kedua proses inilah, tumbukan dan pembekuan, yang menyebabkan sebuah awan dapat mengalami pemisahan muatan secara ekstrem. Kumpulan muatan-muatan yang terpisah secara ekstrem inilah yang menjadi salah satu faktor penyebab dan pemicu terjadinya petir.

Sumber Gambar : https://ferarita.files.wordpress.com/2012/10/2-jpg.gif

Rata rata setiap petir mempunyai 4 hingga 5 jalur utama akibat ionisasi. Persiapan pelepasan elektron melalui jalur ini membutuhkan waktu sekitar 0,01 detik, setelah itu terjadi petir dengan waktu trasfer sekitar 0,0004 detik. Setelah terjadinya petir, membutuhkan waktu istirahat (0,03 – 0,05 detik ) untuk mempersiapkan kembali petir berikutnya. Diketahui pernah terjadi hingga 42 petir terus menerus tanpa henti. Rata rata kuat arus dalam petir sebesar 20.000 ampere. Dengan kekuatan arus ini, mengalir elektron dari awan menuju permukaan tanah. Hal ini disebut juga, petir negative. Pada kasus yang jarang, kadang dijumpai locatan listrik pendek dari permukaan tanah (ujung pohon, ujung menara dsb). Ini disebut petir positive. Petir positive diketahui hanya mempunyai satu jalur utama terjadinya loncatan. Tapi petir positive mempunyai kuat arus yang lebih tinggi dari petir negative (sebesar 300.000 Ampere). Terjadinya petir positive hanya sekitar 5% dari total terjadinya petir. Loncatan petir dapat terjadi sejauh beberapa kilo meter, antara awan dengan permukaan tanah.

 
Mengapa awan cerah tidak menghasilkan petir ? Apa faktor yang menyebabkannya ?

Awan, pada umumnya kurang lebih mengandung listrik. Secara mekanik, thermodinamika, energi kimia diubah menjadi energi listrik dengan kutub yang terpisah.

Petir terjadi karena adanya perbedaan potensial antara awan dan bumi. 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.

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/m^2. Perbedaan potensial ini diyakini memberikan kontribusi dalam distribusi badai  petir (Thunderstorm). Namun, 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.

Jadi, pada awan cerah tidak menghasilkan petir karena tidak memenuhi ke – 3 persyaratan di atas.

 
Jika anda seorang perancang pesawat, sistem pesawat seperti apa yang akan anda buat untuk menhadapi awan comulonimbus ?

Seandainya saya ( Mengkhayal :p ) menjadi seorang perancang pesawat, agar dapat menhadapi ataupun mengatasi keganasan dari awan comulonimbus maka saya akan membuat sebuah sistem persenjata pada pesawat. Itu yang saya maksud bukanlah sistem persenjataan seperti pada pesawat tempur, melainkan yang akan saya buat adalah sebuah senjata pencacah partikel dimana fungsi senjata ini untuk mencacah partikel – partikel pada awan comulonimbus sehingga awan tersebut akan menghilang atau menjadi netral.

Nah, kalau menurut (khayalan) kalian gimana guys ? (^ ^ )a

Sumber :

http://teknosains.com/i/mengenal-awan-cumulonimbus-dan-proses-terbentuknya

http://amateur-physics.blogspot.com/2014/12/bagaiman-terjadinya-petir.html

http://maniafighter.blogspot.com/p/blog-page.html

http://www.academia.edu/6788999/Awan_Bermuatan_Listrik