selasar-loader

Mengapa awan bisa tetap di langit dan tidak jatuh ke bumi?

LINE it!
Answered Apr 30, 2017

Naufan Nurrosyid P
Pernah menjadi tukang bebersih di Lab TheoComp ITB

rFxSpelXI_yPEm2ieIPyTpiPqT0SwEWC.jpg

Pertanyaan menarik.

Jika semua benda bermassa akan terkena gaya tarik oleh benda bermassa lainnya, mengapa awan dapat melayang-layang di atas sana? Bukankah seharusnya awan akan jatuh ke bumi akibat adanya gaya gravitasi? Atau gaya gravitasinya yang salah? Atau awan sebenarnya tidak bermassa?

Oke, kalem-kalem.

Pertama-tama, awan itu memiliki massa. Bahkan faktanya, segumpal awan cumulus memiliki massa yang sangat besar. Sebagai contoh, awan cumulus tadi, si putih-lembut yang selalu muncul di siang nan cerah. Awan tipe ini memiliki densitas air sebesar 0,5 g/m­3.

Berikutnya, ukur seberapa besar awan tersebut. Katakanlah, awan cumulus kita berukuran 1 km­3, yang berarti panjang, lebar, dan tingginya sekitar 1.000.000.000 meter. Dengan mengetahui massa jenis air dalam awan dan volume awan maka massa dari air dapat ditentukan.

Dalam contoh ini, massa air tersebut mencapai 500.000.000 gram. Massa sebesar itu kurang lebih setara dengan 100 ekor gajah afrika. Karena sudah jarang liat gajah, maka berat itu setara juga dengan 357 mobil Honda HRV terbaru, atau 2.939 motor Kawasaki Ninja 250 RR.

Jika semua mobil atau motor tersebut bergelantungan di langit, pasti mereka akan jatuh. Ditambah fakta bahwa percepatan gravitasi sebesar 9.8 m/s2, sudah pasti efeknya akan sangat berasa di muka bumi ini.

Itu kalau awannya masih cumulus yang tadi ya. Beda awan, beda densitas air. Beda ukuran, tentu beda juga massa airnya.

Jadi, bagaimana bisa ribuan ton air dalam bentuk awan tetap melayang-layang di langit kita?
Bagian terpentingnya adalah: massa yang sudah kita hitung di atas tidak terkonsentrasi pada satu buah partikel yang berukuran sebesar 100 ekor gajah. Massa yang sudah kita hitung tadi terdistribusi secara merata kepada triliunan partikel-partikel dengan ukuran yang amat sangat kecil, dan tersebar pada ruang yang sangat luas. Ya, tersebar, which means partikel-partikel tersebut tidak saling menempel secara default saat awal pembentukannya.

Partikel-partikel kecil tersebut bisa berbentuk kristal es, super-cooled water, ice-droplet, water-droplet, dan raindrop. Jenis partikel ini berdimensi sekitar 10-9 hingga 10-5 meter, sangat kecil bukan?

Terlebih lagi, awan juga memiliki massa jenis yang lebih kecil dibandingkan dengan udara kering. Jadi bisa dibilang, partikel-partikel pembentuk awan ini relatif ringan.

Lalu tetap saja, mengapa gaya gravitasi tidak dapat menjatuhkannya?

Ingat, jika sebuah benda berada pada posisi stabil, ada gaya yang bekerja secara setimbang terhadap benda tersebut. Ini berarti ada gaya ke atas yang menghambat gaya gravitasi yang menarik ke bawah. Lalu dari mana gaya atas tersebut?

Aliran udara!

Seperti yang kita ketahui, awan terbentuk akibat air yang yang teruapkan oleh sinar matahari. Dengan demikian, suhu uap air ini akan relatif lebih hangat dibanding suhu udara di sekitarnya. Karena adanya konveksi suhu, udara di sekitarnya akan memiliki suhu yang lebih tinggi juga dibanding udara normal.

Molekul udara tersebut kemudian menjadi lebih renggang akibat sistem yang lebih hangat. Renggangnya molekul udara mengakibatkan naiknya volume, yang tentu berefek pada tekanan yang menjadi turun.

Dan benar, udara akan selalu bergerak dari tekanan tinggi menuju tekanan rendah. Oleh sebab itu, terdapat gaya dorong ke atas akibat perbedaan tekanan udara ini.

Gaya dorong ke atas alias updraft inilah yang bertanggung jawab menahan turunnya partikel-partikel pembentuk awan akibat gaya gravitasi.

WVcFxKd6dp82gu7ul4kExQw5wEBxMKij.gif

Karena ukuran partikel yang amat kecil dan distribusi massa yang besar, juga karena adanya updraft, awan bisa tetap di langit sebagaimana yang kita lihat setiap saat. Namun awan tidak selama melayang-layang di atas sana. Awan akan tetap jatuh.

Ketika awan terbentuk, partikel-partikel kecil pembentuknya akan terus bergerak akibat perbedaan suhu dan perbedaan tekanan. Secara perlahan-lahan, partikel penyusun saling berinteraksi dan membentuk partikel yang lebih besar.

Selama proses itu, densitas air mulai bertambah, ukuran raindrop membesar, massanya membesar, dan awan pun jatuh akibat gaya gravitasi dalam bentuk air hujan.

Ketika menjadi hujan, updraft tidak dapat membendung gaya tarik gravitasi akibat distribusi massa yang sudah semakin terkonsentrasi dibanding saat awal pembentukan awan.

Oleh sebab itu, bersyukurlah ketika melihat awan.
Karena mereka tidak turun dalam sekali serangan.

Jika mereka jatuh tidak dengan sistem yang sekarang, kita akan berhadapan dengan butiran air dengan diameter 2 km bermassa 1.000 ton, dan jatuh dengan kecepatan 720 km/jam. Mau jadi apa kita?

:”)

So, it’s physically awesome!
#A2A

2428 Views
Write your answer View all answers to this question