PESAWAT ANTI PETIR

Kita ketahui bahwa petir akan condong menyambar tempat yang tinggi, seperti gedung bertingkat, pohon yang menjulang, tower antena ataupun petani yang sedang di persawahan . Tempat tinggi seperti di atas sering menjadi sasaran empuk sambaran petir yang tentunya akan menyebabkan kerusakan bila tidak di lengkapi dengan penangkal petir.

Terlebih dahulu kita bahas tentang petir. dari berbagai sumber dan buku bahwa terjadinya petir disebabkan oleh gesekan antar awan. Petir terjadi diakibatkan terkumpulnya ion bebas bermuatan negatif dan positif di awan, ion listrik dihasilkan oleh gesekan antar awan dan kejadian. Ionisasi ini disebabkan oleh perubahan bentuk air mulai dari cair menjadi gas atau sebaliknya, bahkan perubahan padat (es) menjadi cair. Ion bebas menempati permukaan awan dan bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan terkumpul di suatu tempat maka awan bermuatan akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar maka inilah yang disebut petir. Petir terjadi karena adanya perbedaan muatan listrik di udara, akibat gesekan antara awan atau benda dengan udara maka timbul muatan listrik statis pada benda itu. Sama halnya dengan pesawa, saat bergerak di udara akan terbentuk listrik statis di badan pesawat.

Pada saat pesawat terbang diangkasa bergesekan dengan udara dan awan akan timbul muatan listrik statis diseluruh badan pesawat, karena terdapat static discharger pada beberapa tempat di badan pesawat maka akan segera membuang listrik ke udara tanpa harus menggunakan sistem grounding penangkal petir pada umumnya.

Sama halnya bila pesawat tersambar petir aliran listrik dari petir tersebut akan segera di lepas kembali ke udara. Bahan material dari Static Discharge walau berbentuk kecil tetapi mampu dilalui oleh arus listrik yang besar sebab memakai bahan material yang sangat keras. Sehingga  sangat kecil kemungkinan pesawat rusak di sistem instrument nya akibat tersambar petir.

Bentuk dari batang Static Discharge pada pesawat sangat simple dan sederhana, karena hanya berupa potongan logam yang dibungkus plastik yang jika dilihat secara visual seperti Paku dan ditempatkan pada ujung sayap, ekor dan hidung pesawat dan hanya berjumlah kurang lebih antara 12 atau 16.

Ketika ada sambaran petir yang mengenai pesawat maka muatan listrik tersebut akan dialirkan menuju permukaan kawat yang lebih runcing yang berada di sayap maupun di ekor pesawat, dengan begitu muatan listrik tidak akan masuk kedalam ruang pesawat itu atau merusak peralatan instrumen elektroniknya dan apabila ada kejadian pesawat tersambar petir berarti alat atau static discharge/penangkal petir yang terpasang tidak bekerja dengan baik tapi itupun jarang sekali terjadi.

Jadi dengan adanya batang Static Discharger sebuah pesawat terbang yang sedang mengudara akan aman dari semua efek petir, baik efek Static badan pesawat dengan awan, ataupun efek dari sambaran petir yang mengenainya. SD pesawat sangat jarang rusak, selain itu perawatannya sangat sederhana karena bentuknya hanya berupa kawat atau lempengan plastik berisi logam yang ditempatkan di ujung sayap atau ekor pesawat dengan jumlah 12-16 buah.

Static Discharger System Pada Pesawat

"Ketika muatan listrik yang terkumpul di SD terlalu banyak, maka muatan itu akan terlepas dengan sendirinya," kata Prof Yohanes Surya Ph.D. Seperti dikutip dari situsnya.

Pesawat, maksud saya tubuh pesawat dan bukan penghuni di dalam, dilindungi dari sambaran petir oleh dua hal. Yang pertama dan paling penting adalah otak dari pilot dan weathermen yang memprediksi di mana badai besar cenderung terjadi. Yang kedua adalah melalui perangkat kecil tanpa tanda jasa yang disebut “sumbu statis”. Sebagian besar pesawat tidak terbang ke badai petir, atau terbang melalui badai atau daerah di mana petir kemungkinan akan hadir. Apa yang kita lihat sebagai petir benar-benar banjir besar elektron yang mencari keseimbangan, baik dari awan - awan atau dari tanah. Dalam kedua kasus, sejumlah besar muatan listrik membangun di tepi awan. Listrik menemukan  cara itu  dari satu tempat ke tempat lain melalui apa yang disebut "step leader".

Kekuatan awan akan mulai menarik elektron dari tanah. Elektron ini akan berkumpul membentuk seperti pagar atau tongkatdi udara atau seperti tiang telepon. Muatan listrik akan mulai bekerja dengan jalan melalui udara, pengion, sampai "step leader" itu berjalan ke bawah, dan "step leader" untuk bangun akhirnya bertemu . Ketika mereka lakukan - ada petir . Sebuah pesawat terbang antara bagian yang sangat bermuatan awan akan bertindak sebagai saluran bagi para "step leader", mampu menghasilkan satu di setiap arah . Jika salah satu dari mereka bertemu pemimpin datang dengan cara lain ... ZAP .

Cara pesawat mencoba untuk mengusir “step leader” adalah melalui penggunaan alat yang disebut "sumbu statis". Sumbu statis adalah sepotong logam yang terhubung elektrik dengan kerangka pesawat, dengan satu atau dua paku atau jarum di ujungnya. Hal ini bertempat di sebuah batang fiberglass untuk melindungi dari pesawat. Karena paku berkonsentrasi muatan listrik di sekitar mereka, dan mereka terhubung ke badan pesawat, mereka memungkinkan pesawat untuk menghilangkan listrik statis dapat membangun keluar ke udara. Juga, jika petir TIDAK menyerang pesawat, kemungkinan bahwa listrik akan melalui dissipator dan tidak melalui pesawat. Anda dapat melihat foto-foto dissipators di bawah ini.

Static discharge wicks

Static discharge rods

Wingtip with built in logo light

 Jadi ketika saya menjadi perancang pesawat terbang, yang paling saya titik beratkan adalah pada pengembangan alat penangkal petir yang lebih muktahir lagi. Bahan yang digunakan pada pembuatan badan pesawat yang lebih isolator terhadap medan listrik namun tetap dapat menampung penumpang seperti pada pesawat lainnya. Namun, saya tidak berhenti perhatiannya pada fisik dan sistem pesawat agar dapat menghindari petir tetapi saya juga ingin mengembangkan dan melatih otak/pola pikir pilot agar lebih tanggap ketika menghadapi situasi saat berada pada kondisi darurat dan tidak lupa juga weathermen yang pandai membaca dimana titik badai akan terjadi ketika penerbangan sehingga mereka tadi dapat mngelola agar sesuai dengan kondisi pesawat.

Mengapa petir lebih mudah didengar saat cuaca mendung atau hujan ???

 PETIR

Petir

Saat musim hujan tiba, seringkali  kita mendapati terjadinya petir disertai kilatan cahaya yang menggelegar. Petir dan kilat merupakan salah satu fenomena alam yang kadang merugikan kehidupan manusia dan alam sekitarnya.

Menurut Wikipedia Indonesia, petir atau halilintar merupakan gejala alam yang biasanya muncul pada musim hujan, ditunjukkan dengan munculnya kilatan cahaya di langit yang menyilaukan sesaat (kilat), kemudian disusul dengan suara menggelegar (guruh). Perbedaan waktu kemunculan ini disebabkan adanya perbedaan antara kecepatan suara dan kecepatan cahaya. Prinsip dasarnya kira-kira sama dengan lompatan api pada busi.

Energi dari pelepasan muatan listrik di awan begitu besarnya sehingga menimbulkan rentetan cahaya, panas, dan bunyi yang sangat kuat yaitu geluduk, guntur, atau halilintar. Geluduk, guntur, atau halilintar ini dapat menghancurkan bangunan, membunuh manusia, dan memusnahkan pohon. Sedemikian raksasanya sampai-sampai ketika petir itu melesat, tubuh awan akan terang dibuatnya, sebagai akibat udara yang terbelah, sambarannya yang rata-rata memiliki kecepatan 150.000 km/detik itu juga akan menimbulkan bunyi yang menggelegar. Ketika akumulasi muatan listrik dalam awan tersebut telah membesar dan stabil, lompatan listrik (electric discharge) yang terjadi pun akan merambah massa bermedan listrik lainnya, dalam hal ini adalah Bumi. Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah sekitar 1.000.000 volt per meter. 

Petir datang ketika langit tiba-tiba menjadi gelap disertai angin datang begitu cepatnya dan awan yang menjulang tinggi menyerupai bunga kol berwarna keabuan-abuan, kemudian udara terasa pengap. Awan ini biasanya disebut dengan awan petir CB (Comulunimbus) Dalam musim penghujan seperti saat inilah awan-awan jenis ini banyak terbentuk. Bangunan bumi yang kerap sebagai penghantar petir di bumi, merujuk Hukum Faraday, tak lain adalah bangunan, pohon, atau tiang-tiang metal berujung lancip. Pertama kita akan melihat cahaya kilat dulu baru dapat mendengar bunyi gemuruh dari petir. 

perbedaan waktu melihat dan mendengar petir

 

Proses Terjadinya Petir

Secara fisika, petir merupakan gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah kapasitor raksasa, dimana lempeng pertama adalah awan (bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti kita ketahui, 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 yaitu karena partikel-partikel penyusun awan 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. Pada proses pembuangan muatan ini, media yang dilalui elektron adalah udara. Pada saat elektron mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah terjadi ledakan suara. Petir lebih sering terjadi pada musim hujan dibandingkan cuaca cerah, 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.

Sedangkan terjadinya sendiri secara lebih detail disebabkan oleh 2 teori, yaitu Ionisasi dan gesekan antar awan.

a. Proses Ionisasi
Petir terjadi diakibatkan terkumpulnya ion bebas bermuatan negatif dan positif di awan, ion listrik dihasilkan oleh gesekan antar awan dan juga kejadian Ionisasi ini disebabkan oleh perubahan bentuk air mulai dari cair menjadi gas atau sebaliknya, bahkan padat (es) menjadi cair.Ion bebas menempati permukaan awan dan bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan terkumpul di suatu tempat maka awan bermuatan akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar permukaan bumi maka inilah yang disebut petir.
b.Gesekan antar awan
Pada awalnya awan bergerak mengikuti arah angin, selama proses bergeraknya awan ini maka saling bergesekan satu dengan yang lainya , dari proses ini terlahir electron-electron bebas yang memenuhi permukaan awan. proses ini bisa digambarkan secara sederhana pada sebuah penggaris plastic yang digosokkan pada rambut maka penggaris ini akan mampu menarik potongan kertas. Pada suatu saat awan ini akan terkumpul di sebuah kawasan, saat inilah petir dimungkinkan terjadi karena electron-elektron bebas ini saling menguatkan satu dengan lainnya. Sehingga memiliki cukup beda potensial untuk menyambar permukaan bumi.

Petir akibat gesekan antar awan

untuk lebih jelasnya mari kita saksikan video ini