Nationalgeographic.co.id—Ada banyak rahasia alam di langit. Salah satunya adalah terkait awan. Pernahkah Anda melihat ke langit dan bertanya-tanya mengapa awan di atas langit tidak jatuh ke daratan bumi?
Massa lembut tetesan air dan kristal es ini tampaknya akan jatuh ke tanah, tetapi mereka tetap melayang tinggi di atas kita. Jawaban atas misteri ini terletak pada fisika atmosfer, dan ini adalah kisah menarik yang melibatkan segala hal mulai dari suhu dan tekanan hingga sifat-sifat molekul air.
Sebelum kita menyelami mengapa awan tidak jatuh, mari kita lihat lebih dekat bagaimana awan terbentuk. Awan terbentuk ketika molekul air di udara berkumpul untuk membentuk tetesan kecil atau kristal es. Proses ini disebut kondensasi.
Proses ini terjadi ketika udara hangat dan lembap naik dan mendingin, menyebabkan uap air mengembun menjadi tetesan air yang terlihat. Agar ini terjadi, paket udara harus jenuh, yaitu tidak dapat menahan semua air yang dikandungnya dalam bentuk uap, sehingga mulai mengembun menjadi bentuk cair atau padat.
Suhu terjadinya kondensasi bergantung pada tingkat kelembapan di udara. Jika udara sangat lembap, kondensasi dapat terjadi pada suhu yang lebih tinggi daripada jika udara kering. Inilah sebabnya mengapa Anda sering melihat awan terbentuk pada hari yang panas dan lembap.
Kondensasi terjadi dengan bantuan partikel-partikel kecil yang melayang di udara, seperti debu, kristal garam dari naiknya air laut, bakteri, atau bahkan abu dari gunung berapi.
Setelah tetesan air atau kristal es terbentuk, tetesan air dan krital es itu mulai membesar saat bertabrakan satu sama lain. Akhirnya, kumpulan kristal tersebut menjadi cukup besar untuk dilihat dengan mata telanjang, dan awan pun terbentuk.
Mengapa awan tetap mengapung di langit?
Awan terbuat dari kristal udara dan air, yang seharusnya lebih padat daripada udara. Namun, awan tampak mengapung, menentang gravitasi, meskipun benda yang lebih padat seharusnya tenggelam.
Selain itu, beberapa awan bisa menjadi sangat, sangat berat. Awan berukuran sedang, katakanlah berdiameter sekitar satu kilometer, memiliki massa yang sama dengan pesawat jumbo jet B-747.
Baca Juga: Awan Gelap di Cakrawala, Karbon Hitam dan Dampak Perubahan Iklim
Lalu jika demikian, mengapa awan tidak jatuh? Itu karena secara teknis awan tersebut tenggelam ke udara di sekitarnya. Hanya saja awan tersebut tenggelam dengan kecepatan yang sangat rendah sehingga awan tersebut terlihat mengapung.
Jauh di abad ke-16, Galileo Galilei menunjukkan bahwa semua benda jatuh bebas dengan kecepatan yang sama terlepas dari massanya — tetapi hanya dalam ruang hampa.
Meski gaya gravitasi mendorong benda ke bawah, memaksanya jatuh ke permukaannya, partikel udara yang bertabrakan dengannya saat turun juga memberikan gaya ke arah yang berlawanan. Ini dikenal sebagai hambatan udara atau "hambatan".
Dikutip dari ZME Science, hambatan udara sangat dipengaruhi oleh bentuk benda. Semakin ramping suatu benda, semakin kecil hambatan udaranya. Itulah sebabnya jet tempur dibuat seramping mungkin.
Sebaliknya, prinsip yang sama menjelaskan mengapa penerjun payung dapat mendarat dengan aman dengan bantuan parasut, yang mendistribusikan massa ke area permukaan yang luas. Karena awan tersebar di area yang luas, hambatan udaranya sangat besar.
Selain hambatan udara, ada gaya lain yang menopang awan: konveksi udara yang menciptakan gaya ke atas. Gaya ke atas ini diciptakan oleh gradien suhu dan tekanan di dalam atmosfer.
Saat udara naik, udara mendingin, menyebabkan uap air mengembun menjadi tetesan atau kristal es yang terlihat. Hal ini melepaskan panas ke udara di sekitarnya, yang menyebabkannya menjadi lebih hangat dan kurang padat daripada udara di sekitarnya.
Udara yang hangat dan kurang padat ini naik, menciptakan gaya ke atas yang membantu menjaga awan tetap tinggi dengan meniadakan sedikit kecepatan jatuh awan. Terlebih lagi, kondensasi udara yang naik berkontribusi pada kelangsungan hidup dan pertumbuhan awan dengan menambahkan uap air baru.
Jadi, meskipun awan mengandung banyak kristal dan tetesan air yang secara teknis lebih padat daripada udara di sekitarnya, air ini tersebar sangat tipis sejauh bermil-mil sehingga efek gravitasi menjadi tidak berarti.
Selain itu, jika ada arus udara ke atas yang kuat, awan dapat mempertahankan ketinggiannya hampir tanpa batas hingga awan menghilang karena peningkatan suhu atau awan bercampur dengan udara yang lebih kering.