KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan karya tulis ini yang berjudul Pengaruh Petir Terhadap Bumi dan Atmosfer. Penulis menulis karya tulis ini dengan memikirkan bagaimana karya tulis ini menjadi sebuah kontribusi terhadap pengetahuan masyarakat luas, selain untuk memenuhi nilai tugas akhir pelajaran Geografi. Karya tulis ini disusun oleh penulis sedemikian rupa dengan mengumpulkan informasi dari internet, sehingga semoga dapat mudah dipahami dan memenuhi minimal kriteria nilai tugas akhir Geografi. Bersama karya tulis ini, penulis juga akan membawa sebuah presentasi dengan topik yang sama di dalam kelas pelajaran Geografi. Penulis ingin mengucapkan terima kasih, kepada pihak-pihak yang mendukung terselesaikannya karya tulis ini, di antaranya adalah Ibu Eulis Tigin, yang tak lain adalah guru Geografi di SMA Al-Azhar Syifa Budi, orang tua penulis, serta temanteman penulis yang juga harus menyelesaikan karya tulisnya masing-masing. Penulis berharap karya tulis ini bermanfaat bagi pembaca dan juga penonton presentasi yang dibawa penulis. Akhir kata, dengan kekurangan-kekurangan yang pasti ada pada karya tulis ini, mohon saran dan kritiknya untuk perbaikan karya berikutnya.

Jakarta, 25 September 2010

Penulis Enreina A. Rizkiasri

1

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR............................................................................................. DAFTAR ISI .............................................................................................

1 2 3 3 3 4 4 4 5 6

1. PENDAHULUAN ............................................................................................. 1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1.2 Permasalahan .................................................................................. ....................................................................... ....................................................................... .......................................................................

1.3 Tujuan Penulisan 1.4 Metode Penelitian 1.5 Manfaat Penelitian

1.6 Sistematika Penulisan ....................................................................... 2. PEMBAHASAN ............................................................................................. 2.1 Terjadinya Petir dan Jenis-Jenis Petir 2.2 Petir: Percobaan Sederhana

...................................... 6 8

............................................................

2.3 Pengaruh Petir Terhadap Bumi dan Atmosfer

........................... 8

2.4 Penerapan Petir ................................................................................... 9 3. PENUTUP .............................................................................................. 12 ................................................................................... 12 ................................................................................... 12 ................................................................................... 14

3.1 Kesimpulan 3.2 Saran DAFTAR PUSTAKA

2

BAB I PENDAHULUAN1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Disadur dari Wikipedia bahasa Indonesia, pengertian petir adalah gejala alam yang biasanya muncul pada musim hujan di mana di langit muncul kilatan cahaya sesaat yang menyilaukan biasanya disebut kilat yang beberapa saat kemudian disusul dengan suara menggelegar sering disebut guruh. Dari pengertian di atas, petir dapat dikatakan terdiri atas kilat yang disusuh dengan guruh. Petir terjadi karena adanya perbedaan potensial antara awan dan bumi atau awan lainnya. Petir adalah fenomena alam yang luar biasa dan menakjubkan, tetapi petir sendiri dapat mengakibatkan beberapa kerusakan karena pada dasarnya petir merupakan listrik yang mengalir akibat perbedaan potensial. Di samping kekaguman penulis pada fenomena alam satu ini, bahaya dan pengaruh petir terhadap muka bumi ini serta untuk memenuhi tugas karya tulis geografi semester 3 ini lah yang mendorong penulis mengangkat Pengaruh Petir Terhadap Bumi dan Atmosfer sebagai judul karya tulis ini. 1.2 Permasalahan Dari latar belakang tersebut, muncul beberapa pertanyaan: 1.2.1 Bagaimana petir bisa terjadi? 1.2.2 Bagaimana pengaruh petir terhadap bumi dan atmosfer? 1.2.3 Apa manfaat dan bahaya dari petir? 1.2.4 Bagaimana caranya untuk mencegah atau mengurangi bahaya petir?

3

1.2.5 Apa yang dapat kita terapkan dari fenomena petir terhadap teknologi? Dari beberapa pertanyaan di atas, penulis akan memfokuskan, tetapi tidak terbatas, pada permasalahan pertama dan kedua yaitu Bagaimana petir bisa terjadi? dan Bagaimana pengaruh petir terhadap bumi dan atmosfer? 1.3 Tujuan Penulisan Karya tulis ini dibuat oleh penulis dengan tujuan memberikan kontribusi kepada pendidikan serta ilmu pengetahuan, baik ilmu pengetahuan geografi atau ilmu pengetahuan secara umum. Selain itu, dengan karya tulis ini, penulis ingin menunjukan hasil riset penulis mengenai petir serta manfaatnya untuk masyarakat, baik khalayak umum ataupun orang-orang yang berkecimpung dalam ilmu meteorologi dan geofisika. 1.4 Metode Penelitian Metode yang digunakan penulis untuk menyusun karya tulis ini sebagai hasil riset adalah: 1.4.1 Melakukan pencarian referensi, sumber, dan data dari internet maupun buku mengenai petir dan pengaruhnya pada bumi dan atmosfer. 1.4.2 Melakukan percobaan sederhana yang berkaitan dengan bagaimana petir bisa terjadi. 1.5 Manfaat Penelitian Semoga karya tulis ini dapat memberikan manfaat yang diharapkan penulis sebagaimana berikut: 1.5.1 Mengetahui bagaimana petir bisa terjadi. 1.5.2 Mengetahui bahaya dan kerusakan yang diakibatkan oleh petir. 1.5.3 Mengetahui pengaruh petir terhadap bumi dan atmosfer.

4

1.5.4 Mendorong kemajuan dalam bidang ilmu meteorologi dan geofisika dalam mengatasi masalah cuaca yang berkaitan dengan petir. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika yang digunakan penulis untuk menyusun karya tulis mengenai petir ini adalah sebagai berikut: BAB 1 Pendahuluan Menerangkan latar belakang yang mendorong penulis membuat karya pulis tentang petir dan permasalahannya serta tujuan, manfaat, metode penelitian dan juga sistematika penulisan. BAB 2 Pembahasan Berisi subbab-subbab mengenai bagaimana petir terjadinya, jenis-jenis petir, percobaan yang berkaitan dengan petir, pengaruh petir terhadap atmosfer dan bumi, manfaat dan bahaya petir, dan penerapan petir. BAB 3 Penutup Membahas kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian serta karya tulis ini dan juga saran-saran yang ditujukan untuk karya tulis ini.

5

BAB II PEMBAHASAN2. PEMBAHASAN

2.1 Terjadinya Petir dan Jenis-Jenis Petir Petir terjadi karena perbedaan muatan antara awan dengan tanah atau awan dengan awan lainnya yang menyebabkan perpindahan elektron. Berikut penjelasan mengenai bagaimana awan dapat bermuatan negatif atau positif. Contoh awan di mana petir bisa terjadi adalah awan cumulonimbus. Polarisasi terjadi pada awan ini yang menyebabkan bagian atas awan bermuatan positif, sedangkan bagian bawahnya bermuatan negatif. Air yang menguap dari tanah membentuk kumpulan tetesan air. Tumbrukan antara kumpulan tetesan air ini dengan embun yang terkandung dalam awan dan menyebabkan perpindahan elektron dari tetesan air. Di tempat yang lebih tinggi yang bersuhu lebih rendah, tetesan air ini cenderung membeku. Bagian tengah yang membeku dari tetesan air ini menjadi bermuatan negatif sedangkan bagian luar menjadi bermuatan positif. Angin membawa bagian luar ke atas sehingga bagian atas awan menjadi bermuatan positif, sedangkan bagian bawah awan menjadi negatif karena tetesan air yang membeku menjadi lebih berat dan tertarik gaya gravitasi. Saat muatan negatif berkumpul di bagian bawah awan, hal ini menyebabkan daya tarik terhadap muatan positif yang ada di tanah. Elektron di udara menjadi mudah bergerak karena udara yang terionisasi dan membentuk arus, yang disebut step leaders, antara awan dan tanah. Elektron yang mengalir dari awan ke tanah ini membentuk banyak cabang, dan arus ini lah yang disebut dengan petir. Petir dapat diklasifikasikan menjadi petir dari awan ke tanah, petir dari tanah ke awan, petir dari awan ke awan lain, petir kering, petir positif, ball lightning, serta petir yang terjadi pada atmosfer bagian atas.

6

Petir dari tanah ke awan adalah petir yang di mana elektron-elektronnya mengalir dari awan ke tanah. Petir ini termasuk yang paling berbahaya karena dapat menyambar benda-benda tinggi seperti pohon dan bangunan-bangun serta menyebabkan kebakaran. Petir dari tanah ke awan terjadi karena elektron bergerak dari tanah ke awan sehingga menyebabkan petir yang bergerak ke atas. Biasanya, petir ini kembali menyambar tanah sebagai return stroke. Petir dari antarawan dapat terjadi pada satu awan, disebut intracloud lightning, atau antara satu awan dan awan lainnya, disebut intercloud lightning. Intracloud lightning terjadi saat ada dua bagian awan yang bermuatan berbeda sehingga menyebabkan cahaya sekilas pada awan tersebut. Sedangkan, intercloud lightning terjadi antarawan yang berbeda jenis muatan, sehingga elektron bergerak melalui udara di antara awan-awan tersebut. Petir kering, atau lazim disebut dry lightning, biasanya terjadi tanpa disertai hujan sehingga dapat menyebabkan api yang menyambar dengan cepat. Petir positif terjadi karena proton, atau ion positif yang mengalir dari langit yang berjarak jauh ke tanah, dan cenderung lebih kuat dari petir biasa yang membawa elektron. Ball lightning adalah petir yang biasanya berbentuk bola berwarna, biasanya merah. Petir jenis ini jarang terjadi. Petir yang terjadi pada atmosfer bagian atas biasanya berupa cahaya sekilas yang berwarna dan biasanya tidak dapat dilihat dari tanah. Beberapa jenis petir yang terjadi pada atmosfer bagian atas adalah sprites, blue jets, dan, elves.

7

2.2 Petir: Percobaan Sederhana Dalam karya tulis ini, penulis mencoba menjelaskan bagaimana proses pembuatan model petir untuk lebih memahami bagaimana petir bisa terjadi. Percobaan yang akan dilakukan memerlukan beberapa alat seperti, panci yang terbuat dari besi atau baja (bukan alumunium), sarung tangan karet, garpu yang terbuat dari besi atau baja, dan selembar plastik. Tempelkan plastik ke meja dengan selotip dan pastikan plastik tidak bergerak. Pakailah sarung tangan dan gosokkan panci pada plastik. Ambil garpu dan perlahan dekatkan ke panci. Matikan lampu agar kilatan lebih jelas terlihat. Dalam percobaan ini, panci bisa dianggap sebagai awan (cumulonimbus) dan tangan kita sebagai tanah, serta garpu arus bergeraknya elektron dari panci (awan) ke tangan (tanah). 2.3 Pengaruh Petir Terhadap Bumi dan Atmosfer Sambaran petir dapat memberikan pengaruh terhadap objek-objek yang ada di atmosfer dan bumi seperti pohon, nitrogen, fulgurites, radiasi, suara, listrik, serta kebakaran. 2.3.1 Pohon Pohon adalah objek yang sering menjadi penghantar petir ke tanah. Ini disebabkan karena pohon termasuk objek yang tinggi dan mengandung banyak air sebagai penghantar listrik (konduktor) yang baik. Jika pohon tidak sepenuhnya hancur, biasanya tertinggal bekas luka yaitu kulit kayu yang terkelupas karena sambaran petir. Terkadang juga terjadi sambaran petir yang tidak merusak pohon, karena petir hanya menyambar bagian luar kulit kayu dari pohon.

8

Pohon yang sering tersambar petir adalah jenis pohon ek, pohon elm, dan pohon pinus. 2.3.2 Nitrogen Petir juga dapat berperan sebagai pemecah molekul nitrogen (nitrogen fixing) sehingga nitrogen dapat bereaksi dengan oksigen dan membentuk nitrogen oksida. Nitrogen oksida dapat menyuburkan tanah dan digunakan oleh tumbuhan sebagai nutrisi dan pupuk. 2.3.6 Suara Petir biasanya menyambar dengan disertai suara gemuruh, yang biasa kita sebuh guruh (thunder) atau geledek. Tekanan udara yang disebabkan oleh petir menyebabkan pengembangan udara sekitar dan menyebabkan sonic boom yang menghasilkan suara geledek. 2.3.7 Listrik Petir adalah salah satu bentuk listrik yang terdapat di atmosfer dan berupa listrik statis serta terdiri dari proses perpindahan elektron. Karena sifat petir yang terkait dengan listrk ini lah, jika kabel atau pembangkit listrik tersambar maka akan memutuskan arus listrik yang terjadi. 2.3.8 Kebakaran Petir yang terjadi di tempat yang udaranya terlalu kering atau tidak disertai hujan, seperti dijelaskan di subbab sebelumnya tentang petir kering, dapat menyebabkan kebakaran terutama jika menyambar pohon. 2.4 Penerapan Petir Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, manusia menerapkan teknologi untuk penelitian petir dan dalam penggunaan manfaat petir serta menghindari bahaya dari petir itu sendiri.

9

2.4.1 Pendeteksi petir Konsep mendeteksi petir yang diterapkan pertama kali adalah lonceng petir Benjamin Franklin dan dibuat oleh seorang profesor dari Jerman bernama Andrew Gordon pada tahun 1742. Konsep ini terdiri dari dua lonceng, salah satunya dihubungkan dengan penangkal petir (lightning rod) dan yang lain dihubungkan ke tanah serta bola metal di antara keduanya. Petir yang mengalir melalui penangkal petir akan membuat satu lonceng menjadi bermuatan dan menarik bola, bola akan ikut bermuatan dan tertarik oleh lonceng satunya, begitu seterusnya sehingga kedua lonceng pun berbunyi. Seiring berkembangnya teknologi, pendeteksi petir modern yang sekarang digunakan menerapkan teknologi sinyal radio untuk mendeteksi arah dan tingkat kerusakan petir. Pendeteksi petir ada yang dipasang di tanah dan ada juga yang bersifat portabel (mobile). 2.4.2 Penangkal petir Penangkal petir adalah alat yang dapat meneruskan arus petir ke tanah tanpa merusak benda-benda lainnya. Penangkal petir berupa batang yang terbuat dari bahan bersifat konduktor, biasanya tembaga atau bahan logam lainnya. Penangkal petir pertama diciptakan oleh Benjamin Franklin di Amerika pada tahun 1749 dan Prokop Divis di Eropa pada tahun 1754. 2.4.3 Menghindari bahaya petir Berikut dijelaskan beberapa hal yang dapat dilakukan untuk menghindari bahaya yang dapat ditimbulkan petir. Hindari tanah lapang di luar dan sebisa mungkin untuk berlindung dalam gedung atau kendaraan. Petir senantiasa membutuhkan pelepasan energi ke tanah lapang.

10

Jangan berteduh di bawah pohon, karena pohon adalah objek yang sering disambar oleh petir dan dapat menimpa apa yang di bawahnya jika runtuh karena sambaran petir. Hindari air dan benda-benda yang menghantarkan listrik. 2.4.4 Mengambil energi petir Mengambil energi petir adalah topik yang paling sering dibicarakan oleh ilmuwan-ilmuwan yang meneliti petir hingga sekarang. Petir pada umumnya dapat menghasilkan listrik sebesar 10.000 ampere, walaupun ada yang melebihi 100.000 ampere. Walupun besar, tetapi listrik ini hanya menyala sepersekian detik sehingga total energinya kecil. Masalah lain dalam konsep memanen listrk petir adalah bagaimana menyimpan arus listrik dengan tegangan yang begitu tinggi serta bahan apa yang tepat sehingga dapat menahan kerusakan yang dapat diakibatkan oleh petir. Beberapa konsep seperti menggunakan trafo tesla coil dan banyak konsep lainnya sudah dipikirkan oleh ilmuwan tetapi belum ada yang mendekati sempurna untuk sungguh-sungguh diterapkan. 2.4.5 Menghitung jarak petir Suara merambat dengan kecepatan kira-kira 1 kilometer per 3 detik sedangkan cahaya jauh lebih cepet daripada suara, yaitu sekitar 300 juta meter per detik. Dengan ini, jarak petir dapat diperkirakan dengan menghitung waktu antara kilat dengan suara gemuruh petir dan membaginya dengan 3. Contohnya, jika waktu antara kilat dengan suara gemuruh adalah 18 detik, maka jarak petir yang terjadi dapat diperkirakan sekitar 3.5 kilometer.

11

BAB III PENUTUP3. PENUTUP

3.1 Kesimpulan Dengan menjambarkan aspek-aspek petir di karya tulis ini, dapat penulis simpulkan bahwa petir selain merupakan fenomena alam yang luar biasa juga dapat menyebabkan bahaya-bahaya terutama bagi manusia. Petir terjadi karena perpindahan elektron sehingga berkaitan erat dengan listrik. Terdapat beberapa jenis petir seperti petir dari awan ke tanah, petir dari tanah ke awan, petir dari awan ke awan lain, petir kering, petir positif, ball lightning, serta petir yang terjadi pada atmosfer bagian atas. Percobaan yang berhubungan dengan petir dengan menggosok panci ke plastik dan mendekatkan garpu ke panci serta menimbulkan percikan dapat diibaratkan sebagai simulasi bagaimana petir bisa terjadi. Petir yang menyambar dapat memberi pengaruh ke pohon, nitrogen di udara sehingga menyuburkan tanah, menimbulkan suara dan listrik, serta dapat menyebabkan kebakaran. Dengan pengetahuan mengenai petir ini, dapat diterapkan bagaimana pembuatan pendeteksi petir serta penangkal petir. Kita juga dapat mengetahui bagaimana caranya menghindari bahaya petir dan juga cara memperkirakan jarak di mana petir terjadi. 3.2 Saran Saran penulis dalam penelitian dan pengembangan teknologi yang berhubungan dengan petir adalah meneliti lebih lanjut tentang bagaimana petir terjadi, karena masih terdapat kontroversi terhadap teori terjadinya petir. Dengan penelitian lebih lanjut yang lebih terperinci dan dengan bukti yang kuat, maka teori terjadinya petir dapat diketahui tanpa ada keraguan. 12

Sedangkan untuk pengaruhnya, dapat diteliti lebih lanjut tentang detail pengaruh petir itu sendiri dan juga pengaruh-pengaruh ke aspek-aspek yang lainnya. Dengan mengetahui pengaruh petir secara detail, manfaat dan bahaya petir bisa terkaji dan berguna bagi umat manusia. Untuk penerapannya, penulis yakin masih banyak yang dapat kita terapkan. Seperti meningkatkan keakurasian pendeteksi petir dan penangkal petir. Menghitung jarak petir dan menghindari bahaya petir juga perlu diperhatikan masyarakat luas demi keselamatan masing-masing. Sedangkan untuk pengambilan energi listrik petir untuk digunakan sebagai pasokan listrik dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai sumber energi alternatif.

13

DAFTAR PUSTAKA Lightning, Wikipedia, [online] (http://en.wikipedia.org/wiki/Lightning) Lightning, The Physics Classroom, [online], (http://www.physicsclassroom.com/class/estatics/u8l4e.cfm) Robinson, Jim. How to Calculate the Distance from Lightning, Wikihow, [online] (http://www.wikihow.com/Calculate-the-Distance-from-Lightning) Lightning Power, Pure Energy System Wiki, [online] (http://peswiki.com/index.php/Directory:Lightning_Power) Lightning, Weather Wizkids, [online] (http://www.weatherwizkids.com/weatherlightning.htm) Make Your Own Lightning, Education.com, [online], (http://www.education.com/science-fair/article/make-your-lightning/) Make Lightning Strike, National Geographic, [swf] (http://images.nationalgeographic.com/wpf/media-live/0/5/lightningcb1262816285.swf)

14