Mengapa Membuat Hujan Buatan Menggunakan Garam?

Hujan buatan adalah hujan yang terjadi karena ada usaha untuk merekayasa agar terjadi hujan. Untuk merekayasa hujan ini, biasanya kita akan menaburkan garam ke dalam kumpulan awan. Lalu mengapa harus garam yang ditaburkan? Yuk kita temukan jawabannya pada pembahasan berikut.

Awan sebenarnya telah mengandung uap air, hasil penguapan dari laut, sungai, danau dan dari tumbuhan. Namun, kandungan uap air masih di bawah titik jenuh sehingga tidak terjadi kondensasi membentuk air hujan.

Yang dimaksud titik jenuh adalah kandungan maksimum uap air yang diijinkan di udara agar tetap stabil menjadi uap air dan tidak berubah fase menjadi fase cair. Titik jenuh tersebut bergantung pada suhu dan tekanan udara. Makin tinggi suhu udara maka titik jenuh terjadi pada kandungan uap air yang lebih tinggi, dan sebaliknya.

Kalau kita mendengar kelembaban udara 80% artinya kandungan uap air masih 80% dari titik jenuh dan tidak akan terjadi hujan. Titik jenuh adalah kondisi ketika kelembanan udara sama dengan 100%. Jika tiba-tiba kelembaban di atas 100% maka kondisi menjadi tidak stabil. Kelebihan uap air sebanyak 20% akan mengalami perubahan fase menjadi zat cair sehingga kelembaban akhir udara maksimal 100%. Dengan demikian, agar terjadi kondensasi dan hujan, maka suhu awan harus turun sehingga kelembaban uap yang semula di bawah titik jenuh menjadi di atas titik jenuh (ingat makin rendah suhu maka kandungan uap air yang bersesuaian dengan titik jenuh makin kecil). Kelebihan kelembaban itu akan berubah menjadi cair dan turun sebagai hujan.

Mekanisme terbentuknya titik-titik zat cair dari uap disebut nukleasi. Sebenarnya molekul sering bertabrakan dan membentuk kumpulan molekul. Namun jika ukuran kumpulan molekul kurang dari jari-jari kritis maka kumpulan tersebut kembali menjadi molekul terpisah. Jari-jari kritis ditentukan oleh energi permukaan dan energi Gibbs zat cair. Energi permukaan cenderung memecah kumpulan molekul sedangkan energi Gibbs cenderung menyatukan molekul. Kompetisi dua energi tersebut yang menentukan jari-jari kiritis. Ketika secara tiba-tiba ukuran kumpulan molekul lebih besar dari jari-jari kiritis maka ukuran kumpulan tersebut bertambah terus (tumbuh) hingga membentuk tetes air yang besar. Proses ini ditunjukkan oleh Gambar 1.65.

Jika kandungan air di awal selalu lebih rendah daripada titik jenuh maka tidak akan terjadi hujan. Kondisi inilah yang terjadi saat musim kemarau. Pancaran sinar matahari sangat menentukan kondisi tersebut. Suhu atmosfer yang tinggi dan penguapan yang rendah menjadi faktor utama penyebab tidak tercapainya titik jenuh uap air di awan. Dalam kondisi demikian pembuatan hujan buatan merupakan satu langkah untuk mengurangi efek kekurangan air. Proses pembuatan hujan buatan dilakukan dengan menyebar garam di awan yang mengandung cukup banyak uap air. Setelah menunggu beberapa saat maka di lokasi tempat garam disebar terjadi hujan yang umumnya sangat local.

Apa efek pemberian garam?

Garam akan terurai menjadi ion-ion. Ketika ion masuk ke dalam kumpulan molekul air maka sebagian molekul menjadi bermuatan positif dan sebagian menjadi bermuatan negatif. Molekul yang telah terionisasi tersebut menghasilkan tarikan tambahan pada molekul. Dengan demikian, pada kasus ini yang berperan menyatukan molekul menjadi dua: energi Gibbs dan gaya tarik listrik akibat tarikan molekul yang terionisasi. Ini berakibat jari-jari kritis bagi terbentuknya droplet menjadi lebih kecil. Proses ini sering disebut “ion-induced nucleation”. Dengan demikian, hujan lebih mudah terjadi.

Prinsip serupa telah digunakan oleh ahli fisika pawa awal abad 20 untuk mendeteksi keberadaan partikel elementer melalui ruang berawal (cloud chamber). Suatu ruang diisi dengan uap air yang mendekati titk jenuh. Uap persebut sudah siap untuk mengalami kondensasi menjadi titik-titik air. Ketika ada partikel bermuatan yang melintas dalam ruang tersrbut maka sepanjang lintasan terjadi kondesasi karena mekanisme ion-induced nucleation. Prosesnya sama dengan pembentukan hujan buatan di mana titik air terbentuk karena pemberian garam. Jika dalam ruang tersebut juga diberikan medan listrik maka lintasan partikel membelok akibat gaya listrik. Berdasarkan arah pembelokan tersebut maka jenis muatan partikel partikel dapat ditentukan.

Gambar 1.66 adalah contoh cloud chamber beserta lintasan yang dihasilkan. Cloud chamber diperkenalkan oleh Charles Thomson Rees Wilson dari Skotlandia. Wilson menerima hadiah Nobel Fisika tahun 1927 atas penemuan ini. Dengan alat ini telah ditemukan positron (electron bermuatan positif) oleh Carl David Anderson tahun 1932. Keberadaan positron telah diramalkan secara teori oleh ahli fisika Inggris Paul Dirac tahun 1928 dan baru ditemukan empat tahun kemudian oleh Anderson. Atas penemuan ini, Anderson menerima hadiah Nobel Fisika tahun 1936.

Subscribe to receive free email updates: