Fenomena Optik : fatamorgana

08.37 fenomena fisika, fenomena unik No Comments

Fatamorgana merupakan sebuah fenomena di mana optik yang biasanya terjadi di tanah lapang yang luas seperti padang pasir atau padang es. Fatamorgana adalah pembiasan cahaya melalui kepadatan yang berbeda, sehingga bisa membuat sesuatu yang tidak ada menjadi seolah ada.

Fenomena ini biasa dijumpai di tempat panas dan Gunung Brocken di Jerman.

Seringkali di gurun pasir, fatamorgana menyerupai danau atau air atau kota. Ini sebenarnya adalah pantulan daripada langit yang dipantulkan udara panas. Udara panas ini berfungsi sebagai cermin.

Kata 'Fatamorgana' diambil dari bahasa Italia yang juga merupakan nama dari saudari Raja Arthur, yaitu Faye le Morgana, seorang peri yang bisa berubah-ubah rupa.

Dalam peristiwa fatamorgana terdapat suatu konsep Fisika yang kadang terlupakan yaitu konsep pembiasan.

Fatamorgana sering terjadi di gurun pasir, jalan-jalan beraspal, dan lautan. Dalam kajian fisika, prinsip terjadinya fatamorgana berawal dari proses pembiasan yang terjadi pada dua medium melalui lapisan-lapisan udara yag memiiki perbedaan suhu. 

Proses terjadinya fatamorgana berawal dari adanya perbedaan kerapatan antara udara dingin dan udara panas. Udara dingin memiliki kerapatan lebih pekat dan lebih berat dibandingkan udara panas.

Dalam kenyataannya, lapisan udara yang panas yang ada di dekat tanah terperangkap oleh lapisan udara yang lebih dingin di atasnya. Cahaya dibiaskan ke arah garis horisontal pandangan dan akhirnya berjalan ke atas karena pengaruh internal total.

Pemantulan internal total (total internal reflection) adalah proses pemantulan seberkas cahaya pada permukaan batas antara satu medium dengan medium yang lain yang indeks biasnya lebih kecil, jika sudut datang ke medium kedua melebihi suatu sudut kritis tertentu.

Dengan demikian, cahaya berjalan di dalam medium yang memiliki indeks bias yang tinggi seperti air, kaca, dan plastik ke medium yang memiliki indeks bias lebih rendah seperti udara. Akibatnya gambar dengan sifat semu dan terbalik akan membentuk fatamorgana.

Pada siang hari, sinar Matahari sangat terik sehingga membuat jalan beraspal yang hitam menjadi sangat panas. Aspal yang panas itu akan meradiasikan panas sehingga udara di sekitar jalan menjadi sangat panas. Udara panas tersebut akan memantulkan bayangan langit biru dan awan-awan seperti halnya kolam berisi air. Inilah fatamorgana. Hal yang sama juga terjadi di gurun pasir.

Sekarang pertanyaannya, kenapa udara panas dapat membentuk bayangan langit?

Jawabannya, karena ada proses pembiasan (pembelokan cahaya). Akibat panas aspal atau gurun pasir, udara di atasnya berlapis-lapis.

Tiap lapisan suhunya berbeda, makin dekat dengan aspal atau gurun pasir makin panas. Sinar yang berasal dari langit atau awan akan mengalami pembiasan berantai (sinarnya dibelokkan) oleh lapisan-lapisan itu, sampai akhirnya sinar ini berbalik ke atas (orang sering menyebutnya sebagai pemantulan total). Ketika sinar itu mengenai mata orang, maka orang akan melihatnya sebagai sesuatu yang kebiruan muncul dari aspal atau gurun pasir (seperti kolam air).

Agar lebih jelas silahkan perhatikan gambar-gambar ilustrasi berikut :

Fatamorgana adalah peristiwa mirage.

Mirage itu adalah suatu ilusi atau kekeliruan penglihatan.

Gambar diatas memperlihatkan pengaruh dari suhu udara

yang tidak seragam pada lintasan cahaya di udara

Gambar diatas menunjukkan tentang mirage

yang umum terpantau dan disebut inferior mirage

karena mirage-nya tampak dibawah benda yang sebenarnya

Terjadinya inferior mirage ataupun superior mirage

disebabkan oleh kecepatan perubahan suhu yang tinggi dari udara

Jadi, fatamorgana bukan karena mata kelelahan. Fenomena ini nyata dan dapat difoto. Yang jadi masalah adalah kesalahan interpretasi di otak kita.

keterangan sumber postingan dapat dilihat pada link ini

terimakasih :D

Read More

tsunami: dampak gempa bumi pada hidrosfer

06.20 fenomena alam, fenomena fisika No Comments

Gempa bumi adalah pergerakan (bergesernya) lapisan batu bumi yang berasal dari dasar atau bawah permukaan bumi. Ada beberapa penyebab gempa bumi, diantaranya : 

1. Gempa vulkanik yakni gempa yang disebabkan karena pergerakan magma dalam gunung berapi . 

2. Gempa tektonik yakni pergeseran lempeng-lempeng bumi.

3. Gempa yang disebabkan karena menumpuknya massa air yang sangat besar di balik dam. Contoh kasusnya adalah Dam Karibia di Zambia, Afrika. 

4. Gempa yang disebabkan injeksi atau akstraksi cairan dari dan ke dalam bumi. Contoh kasusnya biasanya terjadi pada beberapa pembangkit tenaga listrik panas bumi. Kelima, 

5. Yang terakhir, yakni gempa yang disebabkan oleh bahan peledak atau disebabkan oleh manusia (seismitas terinduksi).

Seperti yang telah kita ketahui, bahwa efek gempa bumi dapat terjadi pada semua struktur bumi, yaitu litosfer, cryosfer, hidrosfer, atmosfer dan biosfer. Pada hidrosfer gempa bumi memicu terjadinya tsunami. Tsunami sendiri merupakan istilah dalam bahasa Jepang yang menyatakan suatu gelombang laut yang disebabkan oleh gempa bumi yang terjadi di bawah laut pada batas lempeng tektonik. Hanya gempa bumi yang terjadi dibawah permukaan laut dengan pusat gempa berada pada kedalaman kurang dari 30km dan dengan skala 6,5 skala richter lebih yang dapat menyebabkan tsunami.

Tsunami adalah serangkaian gelombang laut yang mengirim sejumlah air, kadang-kadang mencapai ketinggian lebih dari 100 kaki (30,5 meter), menuju daratan. Gelombang air ini dapat menyebabkan kerusakan yang besar ketika menyapu daratan. Ketika dasar laut pada batas lempeng naik atau turun secara tiba- tiba hal tersebut akan memindahkan air di atasnya, maka terjadilah gelombang bergulir yang akan menjadi tsunami. Sebagian besar Tsunami, yaitu sekitar 80 persen, terjadi dalam cincin api di Samudera Pasifik atau yang sering disebut "Ring of Fire", suatu daerah yang secara geologis masih aktif ,di mana pergeseran tektonik ini biasanya memicu letusan gunung berapi dan terjadinya gempa bumi. Tsunami juga bisa disebabkan oleh tanah longsor bawah laut atau letusan gunung berapi. Juga seperti yang seringkali terjadi di masa lalu, yang disebabkan oleh meteorit besar yang  terjun kedalam lautan .

Gelombang tsunami bergerak dari laut dengan kecepatan sekitar 500 mil (805 kilometer) per jam. Pada kecepatan ini tsunami dapat melintasi seluruh hamparan Samudera Pasifik dalam waktu kurang dari satu hari. Dengan kehilangan sedikit energi sepanjang perjalanannya. Di laut yang dalam, gelombang tsunami dapat muncul hanya satu kaki atau lebih tinggi. Tetapi ketika mendekati garis pantai dan masuk ke air yang lebih dangkal, gelombang memperlambat gerakannya dan mulai menambah energi dan tingginya. Puncak-puncak gelombang bergerak lebih cepat dari yang dibelakang mereka dan menyebabkan ketinggiannya naik drastis.

Palung Sebuah tsunami atau titik rendah di bawah puncak gelombang, sering mencapai pantai lebih dahulu . Ketika hal itu terjadi, akan menyebabkan efek vakum dimana air laut bergerak ke arah menjauhi pesisir sehingga membuat air laut surut. Surutnya air laut ini adalah tanda peringatan penting dari tsunami, karena puncak gelombang dengan volume air yang sangat besar biasanya akan menghantam pantai lima menit atau lebih kemudian. Dengan menyadari fenomena ini maka akan dapat menyelamatkan banyak jiwa.

Tsunami biasanya terdiri dari serangkaian gelombang, yang disebut wave train, karena gelombangnya beruntun sehingga menyebabkan daya rusaknya semakin parah ketika mencapai pantai. Orang-orang yang mengalami tsunami harus ingat bahwa bahaya mungkin tidak datang hanya sekali pada gelombang pertama dan harus menunggu pernyataan resmi bahwa aman untuk kembali ke lokasi yang rentan dengan tsunami.

Beberapa tsunami tidak muncul di pantai sebagai gelombang perusak yang besar, melainkan menyerupai gelombang cepat beruntun yang menghantam wilayah pesisir.Penyelamatan dini yang paling memungkinkan untuk melindungi diri dari tsunami adalah mencari tempat yang lebih tinggi. pemasangan barrier di lokasi sekitar pantai juga bagus dilakukan. The Pacific Tsunami Warning System, sebuah koalisi dari 26 negara yang bermarkas di Hawaii, memiliki web peralatan seismik dan alat pengukur tingkat air untuk mengidentifikasi tsunami yang terjadi di laut. Sistem serupa yang diusulkan untuk melindungi wilayah pesisir di seluruh dunia.

Read More

Bagaimana Terjadinya Petir?

08.48 fenomena alam, fenomena fisika No Comments

Saat musim hujan tiba, seringkali  kita mendapati terjadinya petir disertai kilatan cahaya yang menggelegar. Petir dan kilat merupakan salah satu fenomena alam yang kadang merugikan kehidupan manusia dan alam sekitarnya. Coba Anda ingat sudah seberapa sering Anda mendengar adanya pohon yang tumbang atau bahkan manusia yang tersambar petir sekalipun. Tentu beberapa dari kita masih ada yang bingung mengapa bisa demikian.

petir atau halilintar merupakan gejala alam yang biasanya muncul pada musim hujan, ditunjukkan dengan munculnya kilatan cahaya di langit yang menyilaukan sesaat (kilat), kemudian disusul dengan suara menggelegar (guruh). Perbedaan waktu kemunculan ini disebabkan adanya perbedaan antara kecepatan suara dan kecepatan cahaya. Prinsip dasarnya kira-kira sama dengan lompatan api pada busi.

Energi dari pelepasan muatan listrik di awan begitu besarnya sehingga menimbulkan rentetan cahaya, panas, dan bunyi yang sangat kuat yaitu geluduk, guntur, atau halilintar. Geluduk, guntur, atau halilintar ini dapat menghancurkan bangunan, membunuh manusia, dan memusnahkan pohon. Sedemikian raksasanya sampai-sampai ketika petir itu melesat, tubuh awan akan terang dibuatnya, sebagai akibat udara yang terbelah, sambarannya yang rata-rata memiliki kecepatan 150.000 km/detik itu juga akan menimbulkan bunyi yang menggelegar. Ketika akumulasi muatan listrik dalam awan tersebut telah membesar dan stabil, lompatan listrik (electric discharge) yang terjadi pun akan merambah massa bermedan listrik lainnya, dalam hal ini adalah Bumi. Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah sekitar 1.000.000 volt per meter.

hayooo....Kapan Petir Datang?

Petir datang ketika langit tiba-tiba menjadi gelap disertai angin datang begitu cepatnya dan awan yang menjulang tinggi menyerupai bunga kol berwarna keabuan-abuan, kemudian udara terasa pengap. Awan ini biasanya disebut dengan awan petir CB (Comulunimbus) Dalam musim penghujan seperti saat inilah awan-awan jenis ini banyak terbentuk. Bangunan bumi yang kerap sebagai penghantar petir di bumi, merujuk Hukum Faraday, tak lain adalah bangunan, pohon, atau tiang-tiang metal berujung lancip. Pertama kita akan melihat cahaya kilat dulu baru dapat mendengar bunyi gemuruh dari petir.

Proses Terjadinya Petir

Secara fisika, petir merupakan gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah kapasitor raksasa, dimana lempeng pertama adalah awan (bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti kita ketahui, kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif.

Petir terjadi karena ada perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Proses terjadinya muatan pada awan yaitu karena partikel-partikel penyusun awan bergerak terus menerus secara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi (atas atau bawah), sedangkan muatan positif berkumpul pada sisi sebaliknya. Jika perbedaan potensial antara awan dan bumi cukup besar, maka akan terjadi pembuangan muatan negatif (elektron) dari awan ke bumi atau sebaliknya untuk mencapai kesetimbangan. Pada proses pembuangan muatan ini, media yang dilalui elektron adalah udara. Pada saat elektron mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah terjadi ledakan suara. Petir lebih sering terjadi pada musim hujan, karena pada keadaan tersebut udara mengandung kadar air yang lebih tinggi sehingga daya isolasinya turun dan arus lebih mudah mengalir. Karena ada awan bermuatan negatif dan awan bermuatan positif, maka petir juga bisa terjadi antar awan yang berbeda muatan.

Sedangkan terjadinya sendiri secara lebih detail disebabkan oleh 2 teori, yaitu Ionisasi dan gesekan antar awan.

a. Proses Ionisasi

Petir terjadi diakibatkan terkumpulnya ion bebas bermuatan negatif dan positif di awan, ion listrik dihasilkan oleh gesekan antar awan dan juga kejadian Ionisasi ini disebabkan oleh perubahan bentuk air mulai dari cair menjadi gas atau sebaliknya, bahkan padat (es) menjadi cair.Ion bebas menempati permukaan awan dan bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan terkumpul di suatu tempat maka awan bermuatan akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar permukaan bumi maka inilah yang disebut petir.

b.Gesekan antar awan

Pada awalnya awan bergerak mengikuti arah angin, selama proses bergeraknya awan ini maka saling bergesekan satu dengan yang lainya , dari proses ini terlahir electron-electron bebas yang memenuhi permukaan awan. proses ini bisa digambarkan secara sederhana pada sebuah penggaris plastic yang digosokkan pada rambut maka penggaris ini akan mampu menarik potongan kertas. Pada suatu saat awan ini akan terkumpul di sebuah kawasan, saat inilah petir dimungkinkan terjadi karena electron-elektron bebas ini saling menguatkan satu dengan lainnya. Sehingga memiliki cukup beda potensial untuk menyambar permukaan bumi.

PETIR.....hati hati yaaaa....

Fenomena alam yang dijelaskan dengan Fisika :)

Read More

Fenomena SUN DOG: Pembiasan Cahaya pada Kristal Es

07.05 fenomena fisika, fenomena unik No Comments

Beberapa tahun lalu saya melihat suatu kejadian dari layar kaca dimana matahari sedang bersinar terang dan terlihat sebuah garis terang melingkar menembus matahari di kedua sisinya. Tepat di garis tambahan tersebut terdapat “matahari tambahan” sebanyak dua buah. Lalu saya pun berpikir apakah ada planet lain yg serupa dengan matahari yang bergerak mendekati bumi?

Ternyata tebakan saya salah dan ternyata hal tersebut adalah fenomena alam yang luar biasa dan sangatlah langka. Tetapi, fenomena tersebut sebenarnya adalah fenomena atmosferik yang sudah lama dikenal di dunia sains. Fenomena tersebut bernama “Sun Dog” yang terlihat bersamaan dengan “Parhelic Circle” dan sering juga disebut sebagai fenomena “Matahari Kembar”.

Ini dia penampakannya:

gambar 1

indah dan aneh juga ya....

Fenomena Sun Dog kadang juga disebut sebagai “Parhelion” yang berasal dari bahasa Yunani, karena parhelion berarti suatu fenomena ketika melihat kumpulan cahaya tambahan di kedua sisi atau lebih dari matahari kumpulan cahaya tersebut bernama halo. Kadangkala, kumpulan cahaya tersebut terlihat seperti bola yang membuat kita berpikir kalau cahaya itu adalah matahari tambahan.

Kata Sun Dog berasal dari fenomena itu sendiri karena matahari tambahan terlihat sebagai seekor anjing yang duduk manis disebelah tuannya yaitu matahari bumi kita ini.Kejadaian Sun Dog sangatlah jarang kita temui karena pristiwa tersebut memerlukan kondisi atmosfer yang khusus hingga akhirnya dapat muncul sebuah ilusi pada mata yang melihat.

Hal ini terjadi ketika terdapat kumpulan lempeng kristal es hexagonal yang sangat besardan terbentuk di awan cirrus yang tinggi dan dingin, atau pada saat cuaca yang sangat dingin. Kristal es dapat juga berarti debu berlian melayang di udara pada ketinggian yang rendah. Lalu kristal es itu bertindak sebagai prisma (gambar 2) yang tersusun secara horisontal di atmosfer yang mengakibatkan cahaya tersebut dibiaskan dengan sudut minimum 22˚(gambar 2). Proses seperti ini mirip dengan proses terciptanya pelangi tetapi, pelangi terbentuk karena cahaya matahari menyinari tetesan air di angkasa.

gambar 2

Fenomena alam seperti Sun Dog ini bisa muncul dimana saja dan kapanpun selama matahari bersinar terang di langit. Tetapi, akan lebih mudah terlihat ketika matahari berada pada posisi yang lebih rendah dari garis horizon (matahari terbit atau terbenam). Ketika matahari terbit hingga matahari mencapai titik tertingginya, Sun Dog akan mulai bergeser dari sudut 22˚ lalu akhirnya menghilang. Umumnya Sun Dog berwarna merah ketika berada pada jarak terdekat dari matahari. Ketika ia semakin menjauh dari matahari warnanya akan berubah menjadi biru.

gambar 3

Fenomena yang selalu muncul bersamaan dengan Sun Dog adalah Parhelic Circle. Parhelic circle adalah sebuah fenomena optik yang terjadi di langit yang muncul sebagai garis horizontal atau garis lengkung yang bercahaya yang sejajar dengan cakrawala di ketinggian yang sama dengan matahari. Garis putih terbentuk karena garis tersebut terbentuk dari pemantulan cahaya matahari namun, dapat berwarna biru hingga kehijauan ketika mendekati 120˚ parhelia dan berwarna ungu kemerahan sepanjang garis pada bagian luar.

Walau sering kali hanya terlihat sepotong, tetapi garis lengkung ini bisa membentuk sebuah lingkaran sempurna di langit. Sama seperti Sun Dog, Parhelic Circle juga terbentuk karena cahaya matahari yang dibelokkan oleh es kristal hexagonal. Pada Parhelic Circle kristal es hexagonal yang diperlukan adalah yang berbentuk secara vertikal sedangkan, pada Sun Dog es kristal hexagonal yang diperlukan adalah yang berbentuk horizontal. Pemantulan cahaya pada kristal es hexagonal tersebut adalah pemantulan cahaya external (tanpa ada cahaya yang melewati kristal) yang mengakibatkan Parhelic Circle dekat dengan matahari, atau internal (satu atau beberapa pemantulan yang terjadi di dalam kristal) yang mengakibatkan banyak lingkaran yang terbentuk yang terletak jauh dari matahari. Karena peningkatan jumlah pemantulan sehingga terbentuklah pembiasan asimetric yang membentuk beberapa warna yang terletak jauh dari matahari.

gambar 4

Read More