Proses Terjadinya Salju

Sebelum mengetahui bagaimana proses terjadinya salju, kita perlu tau apa itu salju ? 

Salju adalah air yang jatuh dari awan yang telah membeku menjadi padat dan seperti hujan. Salju terdiri atas partikel uap air yang kemudian mendingin di udara atas (lihat atmosfer, biosfer, iklim, meteorologi, cuaca) jatuh ke bumi sebagai kepingan empuk, putih, dan seperti kristal lembut.

Pada suhu tertentu (disebut titik beku, 0° Celsius, 32° Fahrenheit), salju biasa meleleh dan hilang. Proses saat salju/es berubah secara langsung ke dalam uap air tanpa mencair terlebih dulu disebut menyublim. Proses lawannya disebut pengendapan.

 Bagaimana proses terjadi nya salju ???

1.       Uap air berkumpul di atmosfir, kumpulan uap air mendingin sampai pada titik kondensasi, dan kemudian menggumpal membentuk awan.

2.       Gumpalan-gumpalan uap air mengapung di udara karena massanya jauh lebih ringan dari pada udara di bawahnya. Setelah gumpalan uap air terus bertambah dan massanya semakin berat, udara di bawahnya tidak sanggup lagi menahannya dan gumpalan-gumpalan itu pun jatuh.

3.       Jika temperatur udara di bawahnya cukup dingin, gumpalan tadi jatuh berupa kristal-kristal es (salju).

4.       Biasanya temperatur udara tepat di bawah awan adalah di bawah nol derajat Celcius. Tapi, temperatur yang rendah saja belum cukup untuk menciptakan salju. Saat partikel-partikel air murni tersebut bersentuhan dengan udara, maka air murni tersebut tercemar oleh partikel-partikel lain. Ada partikel-partikel tertentu yang berfungsi mempercepat fase pembekuan, sehingga air murni dengan cepat menjadi kristal-kristal es.

5.       Partikel-partikel pencemar yang terlibat dalam proses ini disebut nukleator. Selain berfungsi untuk mempercepat fase pembekuan, nukleator juga berfungsi sebagai perekat antar uap air. Partikel air (yang tidak murni lagi) bergabung dengan partikel air lainnya membentuk kristal yang lebih besar. Jika temperatur udara tidak sampai melelehkan kristal es tersebut, kristal-kristal es akan jatuh ke tanah menjadi salju. Jika temperatur udara sampai melelehkan kristal air, maka kristal es tersebut sampai ke tanah dalam bentuk air hujan biasa.

Struktur unik salju

Kristal salju memiliki struktur unik, tidak ada kristal salju yang memiliki bentuk yang sama di dunia ini (lihat Gambar SnowflakesWilsonBentley.jpg) – ini seperti sidik jari kita. Bayangkan, salju sudah turun semenjak bumi tercipta hingga sekarang, dan tidak satu pun salju yang memiliki bentuk struktur kristal yang sama!

Keunikan salju yang lainnya adalah warnanya yang putih. Kalau turun salju lebat, hamparan bumi menjadi putih, bersih, dan seakan-akan bercahaya. Ini disebabkan struktur kristal salju memungkinkan salju untuk memantulkan semua warna ke semua arah dalam jumlah yang sama, maka muncullah warna putih. Fenomena yang sama juga bisa kita dapati saat melihat pasir putih, bongkahan garam, bongkahan gula, kabut, awan, dan cat putih.

1. Perubahan wujud zat dalam siklus air

Tentunya kamu pernah melihat hujan, bukan? Istilah hujan memang sudah tidak asing bagi kita.Hujan merupakan peristiwa turunnya air dari atmosfer ke bumi. Di Indonesia yang merupakan daerah tropis, hujan merupakan sumber utama dari semua air yang mengalir di permukaan seperti sungai, waduk, laut maupun simpanan air di tanah. Hujan ini sebenarnya merupakan salah satu tahapan dalam siklus air. Siklus air (lihat gambar 2) merupakan sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari bumi ke atmosfer dan kembali ke bumi melalui  evaporasi dan transpirasi, kondensasi dan presipitasi.

Gambar 2. Proses terjadinya hujan asam pada siklus air

Sumber : dokumentasi penulis

Siklus air memiliki beberapa tahap utama yaitu:

a. Evaporasi

Evaporasi merupakan penguapan air dari permukaan bumi yang berasal permukaan air laut, danau, sungai, tanah, jaringan tumbuhan, hewan, manusia dan bahan lain yang mengandung air. Namun jika evaporasi yang berasal dari tumbuhan lebih sering disebut transpirasi. Uap air hasil evaporasi ini akan naik ke atmosfer.

b. Kondensasi uap air membentuk awan

Uap air yang naik akan mengalami kondensasi membentuk butiran-butiran air.  Kondensasi ini sama dengan peristiwa pengembunan sehingga uap air yang awalnya merupakan gas berubah wujud menjadi butiran-butiran air. Peristiwa kondensasi ini terjadi akibat suhu udara yang semakin rendah seiring dengan bertambahnya ketinggian pada atmosfer bumi. Butiran-butiran air ini kemudian akan berkumpul membentuk awan.

c. Perpindahan awan mengikuti arah angin

Butiran-butiran air yang membentuk awan ini ringan sehingga mudah terbawa mengikuti arah angin dan lama kelamaan semakin besar karena berkumpul satu sama lain.

d. Presipitasi  yang mengembalikan air dari atmosfer ke permukaan bumi

Jika awan mencapai ukuran yang cukup besar maka butiran air tersebut akan jatuh ke permukaan bumi. Proses jatuhnya butiran air ke permukaan bumi disebut presipitasi.

Presipitasi ini dapat turun dalam bentuk hujan maupun salju (lihat gambar 6). Hal ini bergantung pada suhu udara saat presipitasi terjadi.

Gambar 6. Jenis presipitasi

Sumber : Glencoe science level green

Jika saat presipitasi terjadi suhu udaranya diatas titik beku maka presipitasi akan turun sebagai hujan. Namun jika saat presipitasi suhu udaranya dibawah titik beku maka presipitasi akan turun sebagai salju.

e. Mengalirnya air mengikuti gaya gravitasi

Air dari presipitasi sebagian akan mengalir lagi ke sungai, danau, laut. Sebagian lagi ada yang meresap ke tanah dan disimpan sebagai air tanah.

Siklus air ini dapat berlangsung karena adanya energi kalor matahari. Sebagai sumber energi kalor terbesar di bumi, matahari diibaratkan sebagai mesin yang mempertahankan agar siklus air dapat terus berlangsung.

 

Gambar 3. Matahari sebagai sumber energi kalor

Sumber: dokumentasi penulis

Kalor adalah suatu bentuk energi yang mengalir dari benda panas (bersuhu tinggi) ke benda yang dingin (bersuhu rendah). Satuan kalor adalah joule (J).

1 Joule = 0,24 kalori

atau

1 Kalori = 4,184 joule ≈ 4,2 joule.

Kalor dapat menyebabkan suhu suatu benda berubah, wujud benda berubah, sifat benda berubah dan warna benda berubah. Perubahan tersebut tergantung seberapa banyak kalor yang diterima oleh benda.

Zat yang menerima kalor akan naik suhunya sedangkan zat yang kehilangan kalor akan turun suhunya. Semakin banyak jumlah kalor yang diterima ataupun dilepaskan oleh suatu zat maka semakin besar perubahan suhu yang dialami zat tersebut. Suhu ini dapat diukur menggunakan alat yang disebut Termometer (lihat gambar 4).

Gambar 4. Termometer air raksa

Sumber gambar : http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

Zat yang menerima ataupun melepaskan kalor juga akan mengalami perubahan secara fisika dan kimia seperti misalnya sifat dan warna zat berubah. Selain itu wujud zat juga dapat berubah karena menerima maupun melepaskan kalor.

Sehari-hari kamu menjumpai tiga wujud zat yaitu padat, cair, dan gas. Karena pengaruh kalor, wujud zat padat dapat berubah menjadi cair, zat cair menjadi gas, begitu pula sebaliknya. Perubahan wujud zat tidak hanya terjadi saat zat menerima kalor tetapi juga saat melepas kalor.

Gambar 5. Bagan Perubahan wujud

Sumber gambar : dokumentasi penulis

Dari diagram diatas manakah yang merupakan perubahan wujud zat yang membutuhkan kalor? Manakah yang merupakan perubahan wujud zat yang melepaskan kalor?

a.      Mencair yaitu perubahan wujud zat dari padat ke cair. Selama zat mencair, zat membutuhkan kalor namun tidak terjadi perubahan suhu. Suhu pada saat mencair disebut dengan titik lebur. Kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat padat menjadi cair disebutkalor lebur.

b.      Membeku, yaitu perubahan wujud zat dari cair ke padat. Ketika membeku zat melepaskan kalor. Suhu pada saat membeku disebut dengan titik beku. Kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat cair menjadi padat disebut kalor beku.

c.       Evaporasi yaitu perubahan wujud dari zat cair menjadi gas atau uap. Suatu zat yang mengalami evaporasi memerlukan kalor. Peristiwa evaporasi yang sering kita jumpai adalah mendidih. Selama mendidih suhu zat tetap. Suhu saat mendidih disebut titik didih. Kalor yang diperlukan untuk menguapkan satu satuan massa zat pada titik didih normalnya disebut kalor laten penguapan atau kalor uap.

d.      Kondensasi yaitu perubahan wujud zat dari uap atau gas menjadi cair. Pada saat kondensasi, zat melepas kalor. Kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan massa zat gas menjadi cair disebut kalor laten pengembunan atau kalor embun

e.       Menyublim, yaitu perubahan wujud zat dari padat ke gas. Pada saat menyublim, zat memerlukan kalor.

f.        Deposisi yaitu perubahan wujud zat dari gas menjadi padat.

Proses Terjadinya Hujan Salju

Proses Terjadinya Hujan Salju - Bagaimana proses terjadinya hujan salju? Untuk menjawab itu, bisa kita mulai dari proses terjadinya salju. Berawal dari uap air yang berkumpul di atmosfer Bumi, kumpulan uap air mendingin sampai pada titik kondensasi (yaitu temperatur di mana gas berubah bentuk menjadi cair atau padat), kemudian menggumpal membentuk awan. Pada saat awal pembentukan awan, massanya jauh lebih kecil daripada massa udara sehingga awan tersebut mengapung di udara persis seperti kayu balok yang mengapung di atas permukaan air. Namun, setelah kumpulan uap terus bertambah dan bergabung ke dalam awan tersebut, massanya juga bertambah, sehingga pada suatu ketika udara tidak sanggup lagi menahannya. Awan tersebut pecah dan partikel air pun jatuh ke Bumi.

Partikel air yang jatuh itu adalah air murni (belum terkotori oleh partikel lain). Air murni tidak langsung membeku pada temperatur 0 derajat Celcius, karena pada suhu tersebut terjadi perubahan fase dari cair ke padat. Untuk membuat air murni beku dibutuhkan temperatur lebih rendah daripada 0 derajat Celcius. Ini juga terjadi saat kita menjerang air, air menguap kalau temperaturnya di atas 100 derajat Celcius karena pada 100 derajat Celcius adalah perubahan fase dari cair ke uap. Untuk mempercepat perubahan fase sebuah zat, biasanya ditambahkan zat-zat khusus, misalnya garam dipakai untuk mempercepat fase pencairan es ke air.

Biasanya temperatur udara tepat di bawah awan adalah di bawah 0 derajat Celcius (temperatur udara tergantung pada ketinggiannya di atas permukaan air laut). Tapi, temperatur yang rendah saja belum cukup untuk menciptakan salju. Saat partikel-partikel air murni tersebut bersentuhan dengan udara, maka air murni tersebut terkotori oleh partikel-partikel lain. Ada partikel-partikel tertentu yang berfungsi mempercepat fase pembekuan, sehingga air murni dengan cepat menjadi kristal-kristal es.

Partikel-partikel pengotor yang terlibat dalam proses ini disebut nukleator, selain berfungsi sebagai pemercepat fase pembekuan, juga perekat antaruap air. Sehingga partikel air (yang tidak murni lagi) bergabung bersama dengan partikel air lainnya membentuk kristal lebih besar.

Jika temperatur udara tidak sampai melelehkan kristal es tersebut, kristal-kristal es jatuh ke tanah. Dan inilah salju! Jika tidak, kristal es tersebut meleleh dan sampai ke tanah dalam bentuk hujan air.

Pada banyak kasus di dunia ini, proses turunnya hujan selalu dimulai dengan salju beberapa saat dia jatuh dari awan, tapi kemudian mencair saat melintasi udara yang panas. Kadang kala, jika temperatur sangat rendah, kristal-kristal es itu bisa membentuk bola-bola es kecil dan terjadilah hujan es. Kota Bandung termasuk yang relatif sering mengalami hujan es. Jadi, ini sebabnya kenapa salju sangat susah turun secara alami di daerah tropik yang memiliki temperatur udara relatif tinggi dibanding wilayah yang sedang mengalami musim dingin.

Kristal salju memiliki struktur unik, tidak ada kristal salju yang memiliki bentuk yang sama di dunia ini seperti sidik jari kita. Bayangkan, salju sudah turun semenjak bumi tercipta hingga sekarang, dan tidak satu pun salju yang memiliki bentuk struktur kristal yang sama!

Keunikan salju yang lainnya adalah warnanya yang putih. Kalau turun salju lebat, hamparan bumi menjadi putih, bersih, dan seakan-akan bercahaya. Ini disebabkan struktur kristal salju memungkinkan salju untuk memantulkan semua warna ke semua arah dalam jumlah yang sama, maka muncullah warna putih. Fenomena yang sama juga bisa kita dapati saat melihat pasir putih, bongkahan garam, bongkahan gula, kabut, awan, dan cat putih.

Selain itu, turunnya salju memberikan kehangatan. Ini bisa dipahami dari konsep temperatur efektif. Temperatur efektif adalah temperatur yang dirasakan oleh kulit kita, dipengaruhi oleh tiga besaran fisis: temperatur terukur (oleh termometer), kecepatan pergerakan udara, dan kelembapan udara. Temperatur efektif biasanya dipakai untuk menentukan "zona nyaman". Di pantai, temperatur terukur bisa tinggi, namun karena angin kencang kita masih merasa nyaman. Pada saat salju turun lebat, kelembapan udara naik dan ini memengaruhi temperatur efektif sehingga pada satu kondisi kita merasa hangat. Sumber

- See more at: http://adhiekloperer.blogspot.com/2012/02/proses-terjadinya-hujan-salju.html#sthash.x2rSUepD.dpuf