Apa Itu Tekanan Udara dan Angin?

oleh
Gerakan pepohonan di tepi pantai seperti ayunan ranting dan daun cemara udang ini dapat menjadi petunjuk sederhana arah dan kecepatan angin. Dok: KH/Tugi.

Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah.

ANGIN

Udara memuai apabila dipanaskan. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun karena udaranya berkurang. Udara dingin di sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamanakan konveksi.

Terjadinya Angin

Faktor terjadinya angin, yaitu:

  1. Gradien barometris; Bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari 2 isobar yang jaraknya 111 km. Makin besar gradien barometrisnya, makin cepat tiupan angin.
  2. Letak tempat; Kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat dari yang jauh dari garis khatulistiwa.
  3. Tinggi tempat; Semakin tinggi tempat, semakin kencang pula angin yang bertiup, hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya gesekan yang menghambat laju udara. Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang tidak rata lainnya memberikan gaya gesekan yang besar. Semakin tinggi suatu tempat, gaya gesekan ini semakin kecil.
  4. Waktu; Pada siang hari angin bergerak lebih cepat daripada di malam hari.

Sifat Angin

Apabila dipanaskan, udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun karena udaranya berkurang. Udara dingin di sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamakan konveksi.

Terjadinya Angin

Angin terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara atau perbedaan suhu udara pada suatu wilayah. Hal ini berkaitan dengan besarnya energi panas matahari yang diterima oleh permukaan bumi. Pada suatu wilayah, daerah yang menerima energi panas matahari lebih besar akan mempunyai suhu udara yang lebih panas dan tekanan udara yang cenderung lebih rendah.

Perbedaan suhu dan tekanan udara akan terjadi antara daerah yang menerima energi panas lebih besar dengan daerah lain yang lebih sedikit menerima energi panas, yang berakibat akan terjadi aliran udara pada wilayah tersebut.

Alat-alat untuk mengukur angin antara lain:

  • Anemometer, adalah alat yang mengukur kecepatan angin.
  • Wind vane, adalah alat untuk mengetahui arah angin.
  • Windsock, adalah alat untuk mengetahui arah angin dan memperkirakan besar kecepatan angin. Alat ini biasanya dipasang di bandara.

Jenis-jenis Angin

Angin Laut

Angin laut adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah darat yang umumnya terjadi pada siang hari dari pukul 09.00 sampai dengan pukul 16.00. Angin ini biasa dimanfaatkan para nelayan untuk pulang dari menangkap ikan di laut.

Angin laut terjadi ketika pada pagi hingga menjelang sore hari, daratan menyerap energi panas lebih cepat dari lautan sehingga suhu udara di darat lebih panas daripada di laut. Akibatnya udara panas di daratan akan naik dan digantikan udara dingin dari lautan. Maka terjadilah aliran udara dari laut ke darat.

Angin Darat

Angin darat adalah angin yang bertiup dari arah darat ke arah laut yang umumnya terjadi pada saat malam hari dari jam 20.00 sampai dengan jam 06.00. Angin jenis ini bermanfaat bagi para nelayan untuk berangkat mencari ikan dengan perahu bertenaga angin sederhana.

Angin darat terjadi ketika pada malam hari energi panas yang diserap permukaan bumi sepanjang hari akan dilepaskan lebih cepat oleh daratan (udara dingin). Sementara itu di lautan energi panas sedang dalam proses dilepaskan ke udara. Gerakan konvektif tersebut menyebabkan udara dingin dari daratan bergerak menggantikan udara yang naik di lautan sehingga terjadi aliran udara dari darat ke laut.

Angin Lembah

Angin lembah adalah angin yang bertiup dari arah lembah ke arah puncak gunung yang biasa terjadi pada siang hari.

Pada siang hari, lereng gunung mendapatkan panas secara cepat akibat radiasi yang diterima lebih besar. Di dataran rendah udara menjadi lebih dingin dibandingkan udara di atas lereng gunung. Karena itu udara lereng gunung menjadi labil dan cenderung menaiki lereng. Disebut juga arus anabatik (anabatic flows).

Angin Gunung

Angin gunung adalah angin yang bertiup dari puncak gunung ke lembah gunung yang terjadi pada malam hari.

Pada malam hari, daratan tinggi (puncak gunung / di atas lereng gunung) menjadi dingin secara cepat akibat kehilangan radiasi. Oleh sebab itu, di puncak gunung bertekanan lebih tinggi dibandingkan dengan di lembah. Udara yang lebih dingin memiliki densitas (kerapatan udara) yang lebih besar kemudian akan mengalirkan udara ke lembah. Disebut juga arus Katabatik (catabatic flows).

Angin Fohn

Angin Fohn atau angin jatuh adalah angin yang terjadi seusai hujan Orografis. Angin yang bertiup pada suatu wilayah dengan temperatur dan kelengasan yang berbeda. Angin Fohn terjadi karena ada gerakan massa udara yang naik pegunungan yang tingginya lebih dari 200 meter di satu sisi lalu turun di sisi lain. Angin Fohn yang jatuh dari puncak gunung bersifat panas dan kering, karena uap air sudah dibuang pada saat hujan Orografis.

Sejenis angin ini banyak terdapat di Indonesia dengan nama angin Bahorok (Deli), angin Kumbang (Cirebon), angin Gending di Pasuruan (Jawa Timur), dan Angin Brubu (Sulawesi Selatan).Biasanya angin ini bersifat panas merusak dan dapat menimbulkan korban. Tanaman yang terkena angin ini bisa mati dan manusia yang terkena angin ini bisa turun daya tahan tubuhnya terhada serangan penyakit.

Angin Musim Barat

Angin Musim Barat/Angin Muson Barat adalah angin yang mengalir dari Benua Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan mengandung curah hujan yang banyak di Indonesia bagian Barat, hal ini disebabkan karena angin melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra. Contoh perairan dan samudra yang dilewati adalah Laut China Selatan dan Samudra Hindia. Angin Musim Barat menyebabkan Indonesia mengalami musim hujan.

Angin Musim Timur

Angin Musim Timur/Angin Muson Timur adalah angin yang mengalir dari Benua Australia (musim dingin) ke Benua Asia (musim panas) sedikit curah hujan (kemarau) di Indonesia bagian Timur karena angin melewati celah- celah sempit dan berbagai gurun (Gibson, Australia Besar, dan Victoria). Ini yang menyebabkan Indonesia mengalami musim kemarau.

Angin Passat

Angin passat adalah angin bertiup tetap sepanjang tahun dari daerah subtropik menuju ke daerah ekuator (khatulistiwa). Terdiri dari Angin Passat Timur Laut bertiup di belahan bumi Utara dan Angin Passat Tenggara bertiup di belahan bumi Selatan. Di sekitar khatulistiwa, kedua angin passat ini bertemu. Karena temperatur di daerah tropis selalu tinggi, maka massa udara tersebut dipaksa naik secara vertikal (konveksi). Daerah pertemuan kedua angin passat tersebut dinamakan Daerah Konvergensi Antar Tropik (DKAT). DKAT ditandai dengan temperatur yang selalu tinggi. Akibat kenaikan massa udara ini, wilayah DKAT terbebas dari adanya angin topan. Akibatnya daerah ini dinamakan daerah doldrum (wilayah tenang).

Angin Anti Passat

Udara di atas daerah ekuator yang mengalir ke daerah kutub dan turun di daerah maksimum subtropik merupakan angin Anti Passat. Di belahan bumi Utara disebut Angin Anti Passat Barat Daya dan di belahan bumi Selatan disebut Angin Anti Passat Barat Laut. Pada daerah sekitar lintang 20 – 30 derajat LU dan LS, angin anti passat kembali turun secara vertikal sebagai angin yang kering. Angin kering ini menyerap uap air di udara dan permukaan daratan. Akibatnya, terbentuk gurun di muka bumi, misalnya gurun di Saudi Arabia, Gurun Sahara (Afrika), dan gurun di Australia.

Manfaat Angin

Manfaat angin memungkinkan berbagai hal bisa dilakukan atau terjadi. Manfaat angin antara lain adalah:

  • Angin untuk menggerakkan perahu layar menelusuri nusantara, bahkan untuk menembus batas lintas negara, misalnya seperti suku Bugis, suku Buton, dan suku-suku bahari lainnya yang terbiasa berkelana.
  • Angin sebagai tenaga listrik pengganti bahan bakar diesel atau batubara, di negara Australia angin digunakan sebagai tenaga listrik pengganti bahan bakar diesel atau batubara.
  • Angin sangat bermanfaat untuk perjalanan para nelayan pulang dan pergi.
  • Angin berfungsi sebagai instrumen untuk membantu take-off atau landing pesawat di landasan pacu bandara.
  • Angin juga bermanfaat untuk menghilangkan rasa panas dan gerah, seperti pada alat kipas angin.

Masalah Akibat Angin

Selain bermanfaat angin juga dapat menimbulkan masalah. Angin yang sering menimbulkan kerusakan menurut kriteria kecepatan antara lain :

1. Angin Puting Beliung

adalah angin yang berputar dalam waktu yang sangat singkat sekitar 3 sampai 5 menit, sering terjadi di darat dengan radius sekitar 5 – 10 km. Angin puting beliung dapat membuat atap-atap rumah semi permanen berterbangan dan dapat membuat pohon tumbang. Agar terhindar dari terjangan angin puting beliung perlu di ambil langkah antisipatif berikut :

  • Menebang dahan-dahan dari pohon yang rimbun dan tinggi untuk mengurangi beban berat pada pohon tersebut.
  • Memperkuat atap rumah yang sudah rapuh.
  • Cepat berlindung atau menjauh dari tempat kejadian, bila mengetahui adanya indikasi akan terjadi puting beliung.

2. Angin Topan (Badai Tropis)

Adalah angin yang berputar dengan skala yang lebih lama sekitar 3 – 7 hari, selalu terjadi di laut dengan daya rusak mencapai ribuan km, Indonesia termasuk negara yang tidak akan pernah dilintasi angin tersebut. Namun demikian untuk wilayah yang dekat dengan angin topan akan merasakan dampak tidak langsungnya, antara lain:

  • Peningkatan kecepatan angin > 20 knots atau 37 km/jam.
  • Gelombang tinggi > 2.5 m.
  • Hujan lebat dan angin kencang pada radius 1000 km dari pusat badai.

TEKANAN UDARA

Tekanan Udara (TU) adalah tekanan yg diberikan udara karena beratnya pada tiap 1 cm2 bidang mendatar dari permukaan bumi. Tekanan udara diukur dalam milibar tekanan baku pada permukaan laut dengan Barometer air raksa atau Barometer aneroid (1 atm = 760 mm Hg = 1.013,25 mb). Tekanan udara paling besar di permukaan laut, semakin ke atas makin menurun, udara makin tipis. Tekanan udara turun 1/30 x setiap naik 300 m pada atmosfer bawah (= turun 1 mm Hg tiap naik 11 m).

Faktor yg mempengaruhi sebaran tekanan udara sama dengan yang mempengaruhi suhu.

Pengaruh lintang bumi:

  • n Tek.udara rendah sepanjang lingkaran equator àdoldrum
  • n Tek.udara tinggi sepanjang lintang 25o-35o à sub tropical high
  • n Tek.udara rendah sepanjang lintang 60o-70o à sub polar low
  • n Tek.udara tinggi pada lintang kutub dingin à cold polar high

Jika gravitasi bumi adalah g dan masa udara adalah m, maka gaya yang diusahakan oleh udara:

F = m g

Dimana gaya yang diusahakan oleh udara tidak lain adalah merupakan berat atmosfer di atasnya pada ketinggian tersebut.

Sehingga dapat pula dikatakan, bahwa tekanan udara adalah berat atmosfir atau udara di atasnya per satuan luas atau berat sekolom udara sampai pada batas atas atmosfir pada tiap satuan penampang.

Oleh karena molekul – molekul dan atom – atom dari gas-gas tersebut bergerak ke segala arah, dengan demikian dapat dikatakan bahwa tekanan udara mengarah pula ke segala arah, atau dengan kata lain bahwa udara menimbulkan tekanan udara ke segala arah.

Tekanan udara terbesar adalah tekanan pada permukaan bumi, yang diakibatkan oleh berat atmosfir di atasnya. Makin tinggi suatu tempat dari permukaan bumi, tekanan udaranya makin kecil, karena jumlah molekul dan atom yang ada di atasnya berkurang. Dengan demikian dapat kita katakan, bahwa tekanan udara akan menurun pada daerah yang lebih tinggi.

Sesuai dengan tekanan udara dalam atmosfir standar ICAO, untuk ketinggian dari permukaan laut sampai dengan ketinggian 5000 feet, 1 milibar setara dengan 28 feet atau selisih tinggi 1 feet = 0,035 mb.

Alat Ukur Tekanan Udara

1.Barometer Air Raksa

Pada tahun 1643, Toricelli membuktikan bahwa atmosfir mempunyai berat, di mana atmosfir dapat menahan kolom air raksa 76 cm panjangnya. Prinsip ini tetap dipakai selama 3 abad dan hingga saat ini. Alat ukur yang menggunakan prinsip tersebut adalah Barometer Air Raksa, dan masih dianggap alat yang teliti untuk mengukur tekanan udara.

Alat ini terdiri dari sebuah tabung kaca berisi air raksa, dimana ujung atasnya tertutup dan ujung bawahnya terbuka dimasukkan kedalam bejana yang juga berisi air raksa. Ruang diatas kolom air raksa dalam tabung adalah ruang hampa. Perbedaan tinggi antara permukaan atas dan bawah dari air raksa tersebut, adalah merupakan akibat adanya tekanan udara. Jika tekanan udara bertambah, maka sebagian air raksa dalam bejana akan masuk kedalam tabung, sehingga permukaan air raksa didalam tabung naik. Sebaliknya apabila tekanan udara berkurang, maka sebagian air raksa dalam tabung akan keluar dan mendesak permukaan air raksa dalam bejana.

Selain disebabkan oleh tekanan udara, panjang kolom air raksa ini juga tergantung dari suhu air raksa dan gravitasi tempat Barometer. Prinsip Barometer Air Raksa : Memanfaatkan sifat anomali air raksa dalam tabung hampa.

Dengan adanya perubahan-perubahan yang disebabkan perubahan suhu, perubahan lintang tempat dan perubahan tinggi tempat pengukuran tekanan udara tersebut, maka di dalam meteorologi ditentukan suatu keadaan sebagai batasan standarnya. Keadaan standar yang dimaksud adalah suatu keadaan dimana dalam pengukuran tekanan udara, suhu air raksa sama dengan 0ºC, lintang tempat pada 45º dimana percepatan gravitasinya = 980.665 cm/detik2 serta pada tinggi permukaan laut. Pada permukaan laut, udara dapat menahan berat sekolom air raksa setinggi 76 Cm, jadi tekanan udara yang sama dengan berat tabung air raksa per satuan luas tersebut adalah:

Jika tinggi kolom air raksa 76 cm atau 760 mm = 1013.25 mb, maka :

1 mm kolom air raksa = 1,333 224 mb.

dan ini disebut sebagai 1 millimeter air raksa standard. Berikut adalah faktor konversi dari satuan tekanan udara :

Sehubungan dengan hal – hal tersebut diatas, setiap pembacaan barometer air raksa harus selalu dikoreksi dengan : Koreksi suhu, Koreksi gravitasi, Koreksi tinggi dan Koreksi indek.

Koreksi Gravitasi atas lintang (latitude):

Pada daerah lintang 0º dan 45º nilai koreksi dikurangkan , sedangkan pada daerah lintang 45º dan 90º nilai koreksi ditambahkan. Dalam meteorologi penerbangan, dikenal 2 istilah dalam pelaporan data tekanan udara yaitu : QFE dan QFF.

QFE : adalah tenakan udara diatas landasan atau tekanan udara diatas tempat itu, yang didapat dari tekanan udara yang diamati pada ketinggian bejana barometer kemudian dijabarkan ke tekanan 10 feet di atas landasan.

QFF : adalah tekanan udara pada suatu tempat atau stasiun, yang dijabarkan ke tekanan permukaan laut sesuai dengan standar meteorologi.

Barometer air raksa terdiri dari 2 macam, yaitu:

a. Barometer Fortin (barometer bejana tidak tetap)

Barometer Fortin atau barometer bejana tidak tetap adalah barometer yang mempunyai penunjuk titik NOL pada bejana air raksanya berupa ujung taji. Jadi apabila ingin membacanya, maka permukaan air raksa yang didalam bejana bagian bawah harus diatur dulu supaya tepat menyentuh ujung taji dan kemudian baru dilakukan pembacaan. Barometer jenis ini, pada umumnya keluar dari pabrik keadaan badannya sudah lengkap terpasang

b. Barometer Kew Pattern (barometer bejana tetap)

Barometer Kew Pattern atau barometer bejana tetap, apabila ingin membaca tidak perlu mengatur permukaan air raksa dalam bejana, barometer jenis ini disebut juga barometer stasiun. Pada saat keluar dari pabrik pembuatnya, keadaan badannya, tabung air raksa dan air raksa untuk mengisi bejana masih dalam keadaan terpisah. Jadi sebelum dioperasikan harus dirakit terlebih dahulu , kemudian dikalibrasi untuk menentukan koreksi indek. Setelah dikalibrasi dan mendapatkan koreksi indeknya, lalu dibuatkan koreksi temperatur untuk pembacaan barometer sesuai dengan lokasi stasiunnya. Terlampir disertakan petunjuk cara pemasangan barometer, dan dapat dilihat gambar bagian-bagian dari barometer stasiun.

2.Barometer Aneroid

Barometer aneroid atau barometer logam, merupakan barometer tanpa cairan. Barometer ini terdiri dari tabung Vidi yang berbentuk bulat dan pipih bersusun terbuat dari logam yang ruangnya hampa udara. Jarak dinding tabung Vidi yang berhadapan akan berubah, bila ada perubahan tekanan udara di sekelilingnya.

Apabila tekanan udara naik, maka tabung Vidi makin pipih, dimana jarak dinding yang berhadapan makin dekat. Sebaliknya apabila tekanan udara turun, maka tabung Vidi menjadi mekar (mengembang). Dinding luar tabung Vidi dihubungkan dengan jarum penunjuk, dimana pada saat kembang kempisnya tabung vidi, jarum akan menunjuk skala dari nilai tekanan udara.

3.Barograph

Barograph adalah alat ukur tekanan udara yang dapat mencatat sendiri. Prinsip kerjanya sama dengan Barometer Aneroid yang dilengkapi dengan tangkai pena penunjuk dan pias yang dilekatkan pada sebuah tabung jam yang berputar.

Skala pias barograph, pada umumnya adalah antara tekanan udara 970 sampai dengan 1050 mb. Pada Barograph merk R Fuess type 78a, tangkai penghubung antara tabung Vidi dengan tangkai pena diberi lubang-lubang pin. Fungsinya untuk penunjukkan pena pada skala-skala tekanan udara tertentu, sehingga alat ini dapat dioperasikan sampai dengan tekanan udara 825 mb atau sampai dengan ketinggian antara 1100 sampai dengan 1350 meter dari permukaan laut.

Semakin banyak kapsul aneroid yang digunakan maka semakin peka.

4. Barometer Aneroid Elektrik

Barometer elektronik adalah istilah untuk barometer yang menggunakan sensor tekanan udara dengan output perubahan besaran listrik seperti:tegangan (Volt), arus (mA) atupun frequensi (Hertz). Sensornya disebut Barometric Pressure Probe, umumnya digunakan untuk perangkat Automatic Weather Sation (AWS), displaynya berupa digital yangdapat dilihat pada display data logger AWS tersebut.

Alat Kalibrasi Barometer

Adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk mengkalibrasi barometer. Alat ini sebenarnya adalah Vacuum Chamber , yaitu: sebuah tabung tertutup dengan tingkat hampa udara yang dapat diatur (udara didalam tabung dikeluarkan secara perlahan dengan pompa penghisap udara).

***

Referensi: Geo-Education.

Tentang Penulis: Swara1

Swara1
SwaraGunungkidul - Berbagi dan Berdaya