Asal Mula Listrik

Sebelumnya, petir dipahami sebagai lompatan bunga api raksasa antara dua massa dengan medan listrik berbeda. Tapi fisikawan AS menunjukkan medan listrik dalam teori petir yang ada sekarang tidak bisa membesar hingga cukup untuk menghasilkan halilintar.

Legenda Yunani kuno, menyebutkan konon bumi ini dikuasai sejumlah dewa, di antaranya adalah Zeus, Dewa Petir. Ia bisa menghukum siapa saja dengan petir yang bisa dilecut dari tangannya. Tiada ampun bagi korbannya. Begitulah legenda. Namun lepas dari semua itu, kasus orang tersambar petir ternyata masih terjadi pada masa sekarang ini, bahkan ada yang mengalaminya beberapa kali. Padahal sudah lebih dari empat abad Benjamin Franklin menaklukkan petir dengan layang-layang yang digantungi kunci.

Seperti diketahui, selama ini petir dipahami sebagai lompatan bunga api raksasa antara dua massa dengan medan listrik berbeda. Prinsip dasarnya kira-kira sama dengan lompatan api pada busi. Di alam sekitar kita, petir biasa terjadi pada awan yang tengah membesar menuju awan badai. Begitu besarnya sampai-sampai ketika petir itu melesat, tubuh awan akan terang dibuatnya. Dan, sebagai akibat udara yang terbelah, sambarannya yang rata-rata memiliki kecepatan 150.000 km/detik itu juga akan menimbulkan bunyi yang menggelegar bunyi yang biasa disebut: geluduk, guntur, atau halilintar. Dalam musim penghujan seperti saat inilah awan-awan jenis ini banyak terbentuk.

Saat akumulasi muatan listrik dalam awan tersebut telah membesar dan stabil, lompatan listrik (eletric discharge) yang terjadi pun akan merambah massa bermedan listrik lainnya, dalam hal ini adalah bumi. Penghubung yang 'digemari', merujuk Hukum Faraday, tak lain adalah bangunan, pohon, atau tiang-tiang metal berujung lancip.

Memang belum ada ilmuwan yang pernah mendalami betul bagaimana terjadinya fenomena alam ini. Namun, mereka menduga hingga lompatan bunga api listriknya sendiri terjadi, ada beberapa tahapan yang biasanya dilalui. Pertama, pemampatan muatan listrik pada awan bersangkutan. Umumnya, akan menumpuk di bagian paling atas awan adalah listrik muatan negatif; di bagian tengah adalah listrik bermuatan positif; di bagian dasar adalah muatan negatif yang berbaur dengan muatan positif. Pada bagian bawah inilah petir biasa berlontaran.

Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah sekitar 1.000.000 volt per meter. Bayangkan betapa mengerikannya jika lompatan bunga api ini mengenai tubuh makhluk hidup!

Akibat kondisi tertentu, bumi yang cenderung menjadi peredam listrik statis, bisa pula ikut berinteraksi. Hal ini dimungkinkan jika pada suatu luasan tertentu terjadi pengonsentrasian listrik bermuatan positif. Apakah itu di bawah bangunan atau pohon. Ketika beda muatan antara dasar awan dengan ujung bangunan/pohon sudah mencapai batas tertentu, akan menjadi suatu kejadian lumrah jika kemudian terjadi perpindahan listrik. Maka secara fisik kita akan melihatnya sebagai petir menyambar bangunan atau pohon. Muatan yang begitu besar selanjutnya akan segera menyebar ke seluruh bagian bangunan/pohon, untuk kemudian menjalar ke tanah dan ternetralisasi pada kedalaman yang mengandung air tanah.

Kondisi seperti itu sudah pasti amat berbahaya bagi orang-orang yang ada di sekitarnya. Jika sambarannya tak terlampau kuat, korbannya paling hanya mengalami cidera dan/atau shock. Namun jika serangannya kuat, korbannya akan tewas seketika karena selain terbakar ia akan menjadi 'penghantar' listrik yang besarnya mencapai ribuan volt.

Kemajuan teknologi sebenarnya telah memungkinkan cara-cara pengendalian arus listrik yang begitu besar dari langit itu. Yakni, dengan penangkal petir di mana arus listrik yang begitu besar ditangkap sebuah atau sejumlah pucuk tembaga runcing lalu dialirkan lewat 'jalan tol' berupa kawat tembaga yang terpasang di sisi bangunan dan langsung dibawa menuju air tanah.

Menurut penelitian, daerah serbuan petir sendiri tak selamanya merupakan daerah yang dinaungi awan-awan besar. Sejumlah kasus menunjukkan bahwa suatu daerah pernah mendapat sambaran petir hebat meski langit di atasnya bersih dari awan. Contoh paling ekstrem yang pernah dicatat terjadi di Hereford, Inggris. Suatu ketika sebuah petir kuat menyerbu sebuah gedung setelah petir ini menempuh perjalanan sekitar lima mil dari 'pusatnya'. Dari kejauhan sejumlah saksi melihatnya sebagai pemandangan yang begitu indah sekaligus mengerikan. (Handbook of Unusual Natural Phenomena, 1986).

Belum lama ini teori petir tersebut mendapat sangkalan. Menurut laporan website majalah Nature tanggal 17 November lalu, maket yang dibentuk oleh seorang fisikawan Amerika menunjukkan, bahwa medan listrik dalam teori petir yang ada sekarang tidak bisa membesar hingga cukup untuk menghasilkan halilintar, teori tradisional yang berhubungan dengan terjadinya petir dengan demikian dianggap teori yang keliru.

Hitungan yang dilakukan oleh Joseph Dwyer dari Institut Teknologi Florida, AS, menunjukkan bahwa jika hanya tergantung pada medan listrik dalam atmosfer, besarnya medan listrik tidak bisa mencukupi untuk menimbulkan petir. Ia mengatakan, "Ini berarti bahwa (teori terkait) harus dimulai dari awal."

Dwyer terutama bekerja dalam bidang penelitian partikel energi tinggi dalam ruang dimensi, namun setelah 2 tahun lalu ia pindah di Florida Tengah sebagai salah satu kawasan di dunia yang paling mudah menimbulkan petir, ia telah terbangkit minatnya atas laporan terhadap ledakan sinar-X dan sinar gamma raksasa, yang berhubungan dengan petir. Radiasi-radiasi energi tinggi ini biasanya hanya mudah dilihat di luar lapisan udara, lagi pula ketika melewati lapisan atmosfer kecepatannya menurun.

Sebagian besar ilmuwan percaya, bahwa saat setelah sebuah medan listrik terbentuk di atmosfer, maka petir akan terjadi. Meskipun tidak ada orang yang pernah melihat medan listrik ini, peneliti membayangkan itu hanya dikarenakan mereka tidak melihat petir yang cukup kuat.

Ketika Dwyer membuat maket tentang faktor yang menghasilkan radiasi energi tinggi dan melukiskan pembentukan medan listrik dalam cahaya kilat, ia sangat terkejut. Ia mendapati pelepasan sinar gamma dan sinar-X membuat medan listrik menyebar, mencegah medan listrik membesar hingga cukup menimbulkan petir. "Ini mungkin adalah sebuah terobosan teori yang penting," ujar Martin Uman dari Universitas Florida yang sedang menaruh perhatian meneliti petir. Ia telah memperlihatkan bahwa dalam volume kecil dapat membentuk seberapa besar takaran sinar-X dan sinar gamma.

Dalam ledakan petir, ketika arus udara naik dengan arus udara turun mendorong molekul air saling membentur menimbulkan menghasilkan elektron yang mengakibatkan medan listrik bertambah besar. Elektron-elektron ini pada akhirnya bisa mengatasi hambatan yang timbul pada waktu menembus udara, sekaligus dapat menambah kecepatan, dan beberapa elektron kecepatannya mendekati kecepatan cahaya. Menurut maket Dwyer, elektron-elektron berkecepatan tinggi ini saling berbenturan dengan partikel lainnya, saat sebelum terjadi ledakan sinar gamma atau sinar-X yang menyebabkan pelepasan energi dari medan listrik, dapat menembak jatuh lebih banyak elektron, sehingga dengan demikian menurunkan muatan listrik. Dwyer berpendapat, "Bahwa ini benar-benar adalah sebuah batas dasar yang berhubungan dengan tekanan listrik yang bisa bereksis seberapa besar dalam medan listrik." Dewasa ini, asal mula sesungguhnya tentang petir tetap merupakan sebuah misteri.