Alam Mengembang Jadi Guru: Petir Vulkanik ( Volcanic Lightning )

Sunday, November 20, 2011

Petir Vulkanik ( Volcanic Lightning )

Bagaimana Volcanic Lightning atau petir di awan letusan gunung terjadi? Postingan kali ini berusaha menjelaskan bagaimana terjadinya volcanic lightning. Meskipun semua fenomena yang berbasis badai dan petir belum 100% dipahami dan masih menjadi obyek penelitian sampai saat ini. Namun secara umum terjadinya petir di awan debu vulkanik ini dapat dijelaskan.

Sebagian besar Atom atom, pada awalnya netral (tahap 1). Tetapi dengan banyaknya energi bebas yang hadir (ingat ini gunung berapi), tentu tidak menjadi masalah untuk melempar keluar elektron yang terikat lemah dari beberapa atom yang mengikat mereka, sementara pada saat yang sama ada atom atom yang ingin mengambil elektron yang baru dibebaskan ini, juga dapat dengan mudah melakukan hal tersebut. (tahap 2)

Erupsi gunung Yasur 2010

Dengan suhu sekitar 1500 Kelvin, tentu ada energi yang cukup untuk melempar elektron dari beberapa atom yang paling longgar memegang/mengikat mereka, di mana mereka kemudian dapat diambil dengan mudah oleh atom lain, menciptakan sejumlah besar ion ion positif dan ion ion negatif.

Sekarang, hal kunci yang menyebabkan peristiwa ini terjadi -dari titik ini- adalah kita harus memisahkan banyak muatan muatan negatif dari banyak muatan muatan positif. (tahap 3.) Dan kita harus memisahkan mereka, dengan jarak yang cukup, untuk mendapatkan beda potensial listrik yang akan menyebabkan sambaran petir! (tahap 4.) Jika kita bisa melakukan itu, kita dapat membuat petir vulkanik.

Nah, bagaimana membuat ion ion yang berbeda ini terpisah dalam jumlah yang cukup banyak dan dalam jarak yang cukup? Ingat bahwa sekelompok atom terionisasi -baik ion positif dan ion negatif- ini berada dalam lingkungan, panas bergejolak. Datang dari kedalaman bumi, jadi ada banyak unsur yang terlibat di sini.

Hal pertama yang perlu kita ketahui tentang unsur-unsur adalah bahwa mereka memiliki massa yang berbeda satu sama lain, serta jari-jari atom yang berbeda! Ketika, mereka semua harus keluar pada suhu tinggi, yang mendinginkan dari waktu ke waktu, begitu mereka meninggalkan gunung berapi, maka kecepatan dari atom-atom/ion ion menjadi tidak sama.

Secara umum, ketika atom-atom dan ion ion ini keluar, mereka bergerak dengan cepat, dan ketika mendingin dari waktu ke waktu, merekapun mulai melambat.

Ada dua faktor yang sangat penting lainnya yang membuatnya sangat mudah untuk memisahkan muatan positif dan negatif. Pertama, ion ion ini memiliki massa yang sangat berbeda satu sama lain!

Semakin berat suatu atom (nomor massa besar) dari suatu unsur, semakin lambat bergerak, bahkan pada suhu yang sama dengan yang dialami unsur yang atomnya lebih ringan! Karena ion yang lebih berat memiliki inersia yang lebih besar, dan lebih sulit untuk mengubah momentum mereka. Jadi ion berat bergerak lebih lambat,dibandingkan ion yang ringan dari unsur yang berbeda. Dan ini berlaku untuk semua suhu!

Faktor yang sangat penting kedua yang membuat terjadinya pemisahan antara ion ion negatif dari ion ion positif adalah, Perbedaan dalam ukuran dan karenanya tampang lintang (cross section) nya juga berbeda - antara ion positif dan ion negatif.

Tentu, unsur memiliki ukuran atom yang berbeda dengan atom atom unsur lain, seperti yang telah ditunjukkan di atas. Tapi ion bekerja dengan cara yang jauh lebih dramatis! Mari kita lihat, bagaimana tepatnya.

Secara umum, ion negatif relatif lebih besar dibandingkan ion positif ! Kenapa begitu? Jika elektron elektron ditambahkan pada atom, dan mereka tolak menolak dengan sesama elektron (dengan proton lebih sedikit daripada jumlah elektron dalam ion ini), maka inti atom tidak bisa menahan elektron seerat ketika saat atom tersebut adalah atom netral, dan atom meningkat dalam ukuran. Di sisi lain, untuk menjadi sebuah ion positif, harus ada elektron yang ditendang keluar dari atom, dan inti (dengan proton lebih banyak dibandingkan elektron dalam ion) memegang/mengikat elektron lebih erat dari sebelumnya!

Ini berarti bahwa ion negatif memiliki tampang lintang lebih besar daripada ion positif, dan karenanya mereka berinteraksi dengan cara yang sangat berbeda dengan yang ion-ion positif lakukan!

Menggabungkan faktor faktor ini bersama-sama: ion dengan massa yang berbeda, bergerak dengan kecepatan rata-rata yang berbeda, dengan penampang yang berbeda dan dalam lingkungan dengan gradien suhu, Inilah yang membuat ion ion negatif dan ion ion positif terpisah, sehingga terjadi beda potensial . Dan kemudian terjadilah aliran elektron yang berbentuk petir di awan vulkanik tersebut.

Dibawah ini adalah foto foto volcanic lightning dari beberapa gunung