Apakah Awan dan Mengapa Terjadi Hujan?

Pendahuluan: Air dan Panas

Panas Terpendam (latent heat) untuk setiap perubahan bentuk air. (Diambil dari: http://www.earthsci.org/flood/J_Flood04/wea1/weather_images/latentheat.gif)

Air merupakan satu zat yang memiliki kapasitas panas paling tinggi dibanding semua zat yang kita ketahui. Artinya, untuk menaikkan suhunya sebesar 1 derajad, dibutuhkan jumlah panas yang sangat banyak. Air menyerap panas yang sangat banyak dari radiasi matahari. Radiasi matahari sangatlah mudah menembus air, dan karenanya energi panas radiasi tersebut akan disimpan air. Karenanya, lautan di bumi ini  menyimpan panas dalam jumlah yang sangat luar biasa.

Uap air akan menyerap panas tambahan sebagai panas terpendam akibat penguapan. Panas ini merupakan energi yang diperlukan untuk mengubah air menjadi uap air. Ketika uap air mengalami pengembunan (kondensasi) untuk membentuk titik-titik air yang kemudian menjadi tetesan hujan, panas  terpendam ini ‘dilepaskan’ ke atmosfir. Panas terpendam ini juga dilepaskan ketika air cair berubah menjadi bentuk padat, seperti salju atau es. Jenis panas yang terakhir, disebut juga dengan panas terpendam fusi.

Jadi, kedua bentuk zat cair, yakni air dan uap air sangat penting untuk menyerap panas dari radiasi matahari dan kemudian udara mengangkut dan menyebarkannya di sekeliling bumi ini.

Proses Terjadinya Awan dan Turunnya Hujan.

Udara di sekitar kita adalah udara lembab. Itu artinya udara tersebut mengandung air dalam bentuk uap air. Kita tidak bisa melihatnya karena uap air adalah gas, akan tetapi uap air tetaplah air. Air bisa terdiri dalam tiga bentuk, cair (air), padat (es), dan gas (uap air). Anda bisa menyentuh dan merasakan air dan es. Tetapi uap air tidak mempunyai bau, tidak bisa anda pegang, dan tidak bisa dilihat. Akan tetapi anda bisa merasakan keberadaannya.

Coba anda ingat ketika anda berada dalam situasi panas menyengat, atau dingin berkabut, atau ketika anda mandi uap. Dalam ketiga situasi ini anda bisa merasakan adanya uap air di sekitar anda. Jika anda lebih seksama memperhatikan kabut atau uap ketika mandi uap atau melihat air mendidih, anda akan melihat jutaan titik-titik air melayang di udara. Proses  yang anda lihat adalah proses yang sama dalam pembentukan awan;  jutaan titik-titik air mengembun dan menjadi air dalam bentuk cair.

Kita dapat melihat kabut dan uap, tetapi mengapa uap air di udara  mengembun dan menjadi bisa terlihat?

Udara hangat memiliki kemampuan lebih besar menampung uap air dibanding udara sejuk. Jadi jika udara mendingin, udara tersebut tidak bisa menampung uap air lebih banyak lagi. Kadar air tambahan ini harus ‘dibuang’, jadi uap air itu akan mengembun menjadi air. Jadi… udara yang didinginkan akan mengurangi kemampuannya menampung uap air, dan pada akhirnya mendorong terbentuknya titik-titik air.

Pergilah  ke luar rumah dan perhatikan awan. Perhatikan tepi-tepi awan. Tepi awan tersebut akan berubah-ubah, bisa membesar dan bisa mengecil. Apa yang anda lihat adalah proses pembentukan awan sedang berjalan. Jika anda melihat awan membesar berarti anda sedang melihat proses pengembunan uap air menjadi titik-titik air, dan jika awan mengecil, maka anda sedang melihat proses penguapan titik-titik air- yakni perubahan air cair yang terlihat menjadi uap air yang tak terlihat.

Jadi pembentukan awan adalah proses yang panjang, dan tidak berarti setiap awan akan menghasilkan hujan. Jadi bagaimana awan bisa menghasilkan hujan?

Untuk bisa menjadi hujan, air yang mengembun di awan haruslah cukup berat agar bisa jatuh ke bumi. Berat titik-titik air tidaklah cukup untuk bisa jatuh. Sama seperti kabut dan uap air didih,  titik air ini bisa saja ditiup angin, diputar pusaran angin, atau tergantung dan terjebak di udara.

Agar lebih berat, titik-titik air haruslah berubah menjadi tetesan. Jadi titik air tersebut harus menangkap uap air lebih banyak agar terus membesar. Titik-titik air bisa juga saling tabrak dan menyatu dan membesar, dan titik air lainnya membesar karena uap air mengembun di titik air tersebut. Hal yang sama dapat anda perhatikan pada air yang ada di kaca jendela ketika hujan turun. Titik air kecil meluncur pelan, dan akan membesar dan meluncur lebih cepat  jika bergabung dengan titik air lainnya di kaca,  dan begitu seterusnya. Di awan, proses yang sama terjadi pada jutaan titik-titik air kecil, membesar dalam waktu yang bersamaan, tetapi dalam kecepatan yang berbeda.

Jika titik-titik air terus membesar, beratnya akan mencapai dimana udara tidak bisa menahan beratnya untuk tergantung karena sudah terlalu berat- dan akhirnya mulai jatuh. Beberapa mungkin terperangkap dan terangkat oleh tiupan udara ke atas dan beberapa saat  kemudian kembali ke kumpulan awan, akan tetapi jika sudah cukup berat untuk melawan gaya dari angin, maka air tersebut akan jatuh ke bumi- dan menjadi hujan! Hujan akan terjadi selama proses pemebentukan awan terus berlangsung dan titik-titik air terus membesar dan menjadi berat untuk kemudian jatuh ke bumi.

Jadi anda tahu sekarang apakah awan itu, dan bagaimana hujan terbentuk dari awan tersebut.

Hal selanjutnyan kita perlu mengetahui apa yang menyebabkan dan proses udara mendingin. Sebelumnya telah dijelaskan udara yang mendingin akan mengurangi kemampuannya untuk menyimpan air.

Agar awan terbentuk dan kemudian turun hujan, pertama sekali udara harus didinginkan. Tiga hal utama yang menyebabkannya dan terjadi di atmosfir yang sebaiknya perlu kita tahu dan mengerti.

Hujan Konveksi

  1. Pada cuaca terik siang hari, tanah menjadi panas yang mengakibatkan udara di dekat tanah akan menghangat. Udara hangat ini akan naik (disebabkan udara hangat lebih tidak padat dibanding udara sekitarnya). Ketika naik, udara hangat ini akan menyerap air dari sekitarnya (ingat, udara hangat akan dapat menyimpan air lebih banyak)
  2. Semakin tinggi anda berada, atmosfir makin dingin-  untuk setiap kenaikan 100 m pada kondisi udara kering, suhu akan turun 1 derajad. Jadi ketika udara hangat naik itu berarti suhunya akan makin mendingin akibat udara dingin sekitarnya.
  3. Pada ketinggian tertentu suhu udara akan memaksa uap air yang ada di udara hangat tadi untuk mulai mengembun (condensing). Ketinggian ini disebut titik pengembunan, dan disanalah awan mulai terbentuk. Awan tipikal seperti ini disebut awan cumulus, dan disebut awan cumulonimbus ketika warna bawah awan menjadi kelabu dan  ‘seperti akan hujan’.
  4. Pembentukan hujan dimulai, dan biasanya mengarah menjadi hujan deras, yang mungkin diiringi badai dan petir. Hujan konveksi biasanya terjadi pada musim kering terik atau musim panas terik  dan sangat erat dengan terjadinya hujan yang sangat lebat dan tiang awan gelap yang tinggi.

Pada bulan musim panas atau kering, perhatikan awan yang terbentuk di atas ladang padi yang luas, lapangan parkir yang luas, dan daerah konsentrasi gedung tinggi. Lingkungan-lingkungan ini memanas dengan cepat dan mengakibatkan udara hangat naik. Jika anda beruntung, anda bisa melihat kolom awan terbentuk dalam waktu 10 menit.

Hujan Frontal

  1. Dua massa air bertemu- yaitu dua massa yang secara relatif memiliki udara hangat dan udara sejuk
  2. Karena kekurangpadatan udara hangat dibanding udara sejuk, udara hangat naik di atas udara yang lebih sejuk. Udara yang lebih sejuk tetap berada diam di posisinya, dan berada di bawah udara yang lebih hangat.
  3. Ketika udara hangat naik di antara udara dingin, udara hangat ini perlahan-lahan mulai mendingin.
  4. Ketika air mendingin, uap air mengendap dan proses pembentukan awan dimulai, mengarah ke hujan. Biasanya langit hampir tertutup awan berwarna kelabu.

Hujan Relief

  1. Udara lembab hangat dipaksa naik oleh suatu halangan fisik tertentu. Pegunungan, bukit-bukit tinggi, dan bahkan tebing bisa menyebabkan udara naik.
  2. Ketika naik melalui halangan fisik tersebut udara mendingin dan awan terbentuk. Hujan mungkin turun dari awan, atau ketika titik-titik air tidak bisa bertumbuh besar, kabut mungkin terbentuk di atas bukit atau pegunungan. Pada dasarnya kabut adalah awan di atas tanah.
  3. Ketika melewati suatu halangan fisik, air bisa saja turun lagi, dan menjadi hangat. Udara ini lebih kering dibanding udara sebelum kehilangan air saat hujan. Jadi awan di sekitarnya akan menguap lagi membuat langit menjadi bersih. Daerah ini biasanya berhujan rendah karena proses pembentukan awan tidak bekerja. Dikarenakan hujan yang sedikit, daerah ini disebut daerah ‘bayangan hujan’.

Hujan relief biasanya di dataran tinggi dan area berpegunungan dimana bisa terjadi pola-pola turun hujan yang tidak biasa. Sangat sering dan biasa bahwa pada satu sisi pegunungan udara sangat cerah dan terik, padahal di balik pegunungan atau sisi lain yang tidak jauh dari tempat tersebut, terjadi hujan. Hal ini sangat penting diketahui dalam pengembangan kependudukan, pertanian, dan turisme. Sebagai contoh pada saat musim panas kebanyakan orang ingin berada di sisi pegunungan yang cerah dengan sedikit kejadian hujan.

Diambil dari sumber-sumber berikut:

About Todung R Siagian

Bapak dari Juan, Mika, dan Jethro. Suami dari Theresia
This entry was posted in Awan dan Hujan, Cuaca and tagged , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s