Pahami Proses Terbentuknya Awan dan Hujan

payung hujan

Exsdee.com | Hujan merupakan jatuhnya rintik air dari awan tebal yang ada di atmosfer yang disebabkan suatu proses pendinginan. Kalau hujannya ringan biasanya orang menyebutnya dengan gerimis.

Secara sekilas, mungkin mudah bagi kita mengira-ngira kapan turunnya hujan. Jika sudah terdapat awan hitam yang tebal di langit apalagi disertai suara Guntur dan angin yang kencang, kemungkinan besar akan turun hujan.

Beberapa orang mungkin ada yang bertanya. Dari mana sih asal air hujan?

Air hujan tidak muncul secara tiba-tiba dari langit. Ada proses berkelanjutan terjadi sebelumnya. Berikut merupakan proses terjadinya hujan:

1. Proses Evaporasi

Sebenarnya air hujan berasal dari air yang menguap menjadi bentuk gas, karena gas memiliki massa yang lebih kecil yang memungkinkan untuk naik ke atmosfer, inilah yang disebut proses Evaporasi.

Air yang menguap bisa dari mana saja seperti laut, danau, sungai bahkan makhluk hidup, Semakin tinggi panas matahari, jumlah air yang menjadi uap air dan naik ke atmosfer juga akan semakin besar. 

2. Terbentuknya Awan dan Proses Kondensasi

Kondensasi adalah proses di mana perubahan gas yang kembali menjadi bentuk air melalui pendinginan atau perubahan tekanan. 

Uap air yang naik ke atmosfer akan mengalami pendinginan secara adiabatik sehingga Kelembapan Relative/ Relative Humidity (RH) akan bertambah, kemudian uap air akan membentuk tetes awan dengan bantuan aerosol yang berfungsi sebagai inti kondensasi. 

Keberadaan aerosol sebagai inti kondensasi membantu terjadinya pembekuan uap air murni pada suhu hanya beberapa derajat di bawah 0oC, yang seharusnya diperlukan suhu -40oC.

Kecepatan pembentukan tetes awan tersebut ditentukan oleh banyaknya inti kondensasi. Inti kondensasi adalah partikel padat atau cair yang dapat berupa debu, asap, belerang dioksida, garam laut (NaCl) atau benda mikroskopis lainnya yang bersifat higroskopis, dengan ukuran jari-jari 0,001 - 10 μm.

aerosol rain drop

Ketika Kelembapan Relative mendekati 100%, uap air mulai tumbuh menjadi tetes awan. Tetes awan yang terbentuk umumnya mempunyai diameter 5 - 20  μm, bahkan dengan tetes awan ini jika kelembaban udara kurang dari 90% tetes awan akan menguap. Tetes awan dengan ukuran ini akan jatuh dengan kecepatan 0,01 - 5 cm/s sedang kecepatan aliran udara ke atas jauh lebih besar sehingga tetes awan tersebut tidak akan jatuh ke bumi.

Dengan bantuan angin awan kecil akan menyatu dengan awan lainnya dan tumbuh secara kontinu membentuk awan yang lebih tebal.

Tetes awan untuk dapat jatuh ke bumi diperlukan suatu tetes yang lebih besar yaitu sekitar 1 mm, karena hanya dengan ukuran demikian tetes tersebut dapat mengalahkan gerakan udara ke atas (Neiburger, et. al., 1995).

Jenis awan berdasarkan suhu lingkungan terbagi menjadi beberapa bagian yaitu

• Awan dingin (cold cloud). awan dingin diberikan untuk awan yang semua bagiannya berada pada lingkungan atmosfer dengan suhu di bawah titik beku (< 0oC)
• Awan hangat (warm cloud). sedangkan awan hangat adalah awan yang semua bagiannya berada di atas titik beku ( > 0oC).
• Awan campuran. Awan gabungan antara awan dingin dan awan hangat disebut (mixed cloud).

3. Terjadinya Turun Hujan dan Presipitasi

Proses Terjadinya Hujan Pada Awan Dingin

Pada awan dingin hujan dimulai dari adanya kristal-kristal es. yang berkembang membesar melalui dua cara yaitu Deposisi uap air atau air super dingin (supercooled water) langsung pada kristal es atau melalui penggabungan menjadi butiran es. Keberadaan kristal es sangat penting dalam pembentukan hujan pada awan dingin, sehingga pembentukan hujan dari awan dingin sering juga disebut proses kristal es.

Sewaktu udara naik lebih tinggi ke atmosfer, terbentuklah titik-titik air, dan terbentuklah awan. Ketika sampai pada ketinggian tertentu yang sumbunya berada di bawah titik beku, awan itu membeku menjadi kristal es kecil-kecil. Udara sekelilingnya yang tidak begitu dingin membeku pada kristal tadi. Dengan demikian kristal bertambah besar dan menjadi butir-butir salju. Bila menjadi terlalu berat, salju itu turun. Bila melalui udara lebih hangat, salju itu mencair menjadi hujan. Pada musim dingin salju jatuh tanpa mencair. 

Proses Terjadinya Hujan Pada Awan Hangat

Ketika uap air terangkat naik ke atmosfer, baik oleh aktivitas konveksi ataupun oleh proses orografis (karena adanya halangan gunung atau bukit), maka pada level tertentu partikel aerosol (berukuran 0,01 - 0,1 mikron) yang banyak beterbangan di udara akan berfungsi sebagai inti kondensasi (condensation nucleus) yang menyebabkan uap air tersebut mengalami pengembunan. Sumber utama inti kondensasi adalah garam yang berasal dari golakan air laut. Karena bersifat higroskofis maka sejak berlangsungnya kondensasi, partikel berubah menjadi tetes cair (droplets) dan kumpulan dari banyak droplets membentuk awan. Partikel air yang mengelilingi kristal garam dan partikel debu menebal, sehingga titik-titik tersebut menjadi lebih berat dari udara, mulai jatuh dari awan sebagai hujan.

Jika di antara partikel terdapat partikel besar (Giant Nuclei : GN : 0,1 - 5 mikron) maka ketika kebanyakan partikel dalam awan baru mencapai sekitar 30 mikron, ia sudah mencapai ukuran sekitar 40 - 50 mikron. Dalam gerak turun ia akan lebih cepat dari yang lainnya sehingga bertindak sebagai kolektor karena sepanjang lintasannya ke bawah ia menumbuk tetes lain yang lebih kecil, bergabung dan jauh menjadi lebih besar lagi (proses tumbukan dan penggabungan).

Proses ini berlangsung berulang-ulang dan merambat ke seluruh bagian awan. Bila dalam awan terdapat cukup banyak GN maka proses berlangsung secara auto konversi atau reaksi berangkai (Langmuir Chain Reaction) di seluruh awan, dan dimulailah proses hujan dalam awan tersebut, secara fisik terlihat dasar awan menjadi lebih gelap. Hujan turun dari awan bila melalui proses tumbukan dan penggabungan, droplets dapat berkembang menjadi tetes hujan berukuran 1.000 mikron atau lebih besar. Pada keadaan tertentu partikel-partikel dengan spektrum GN tidak tersedia, sehingga proses hujan tidak dapat berlangsung atau dimulai, karena proses tumbukan dan penggabungan tidak terjadi.

Sumber:
http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?fenomena&1352896307
https://www.geografi.org/2016/11/proses-pembentukan-awan-dan-hujan.html
https://ilmugeografi.com/ilmu-bumi/iklim/proses-terjadinya-hujan
https://scied.ucar.edu/image/aerosols-raindrop-cloud-droplets-sizes