31 BABV TEKANAN UDARA Pada prinsipnya, maka
advertisement
BABV TEKANAN UDARA Pada prinsipnya, maka tekanan udara adalah sama dengan berat udara yang berada tegak lurus diatas tempat penilik yang bersangkutan, dengan demikian, maka dapatlah dimengerti bahwa, jika penilik makin tinggi, tekanan udara makin berkurang. A = Permukaan bumi. F = Batas atas atmosfera Tekanan udara pada tingkat A = berat udara setebal E-A, nilai tekanan udara di B = lapisan udara beratnya tabel F-B. Tekanan udara pada tingkat C= berat lapisan udara setebal E + C. Nilai tekanan udara pada tingkat D adalah sama dengan berat lapisan udara setebal E-D, tinggi rendahnya nilai tekanan udara dinyatakan dengan satuan millimeter air raksa atau satuan milibar. Persamaan antara kedua macam satuan tekanan udar aitu adalah sebagai berikut: 1 mm air raksa = 4/3 milibar. 750 mm air raksa = 1000 millibar H2-H1=16000 x P1-P2 x (1+0,004 x tm) P1 +P2 Dimana: H1 = tinggi batas lapisan udara yang bersangkutan dalam satuan meter. H2 = tinggi batas atas lapisan udara yang bersangkutan dalam satuan meter P1 = tekanan udara pada batas bawah lapisan udara dalam satuan millibar P2 = tekanan pada batas atas lapisan udara dalam satuan millibar tm = temperatur rata-rata, lapisan udara yang bersangkutan dalam satuan derajat celcius 31 Contoh-contoh: 1) Berapa meterkah kita harus naik. agar kita mengalami penurunan tekanan udara sebanyak 1 millibar, kalau diketahui bahwa tekanan udara dipermukaan tanah = 1000,5 millibar dan temperatur rata-rata lapisan udara setebal 50 meter diatas permukaan tanah = 250? 2) Sebuah pesawat terbang diudara mengalami tekaan udara sebesar 600 millibar dan temperatur udara = 0C Diketahui, bahwa dipermukaan bumi tekanan udara = 1000 mb, dan nNai temperatur udara = 30 C. pada ketinggian beberapa ratus meterkah terbang pesawat udara terse but? 32 PEMBAHAGIAN TEKANAN UDARA DIPERMUKAAN BUMI 1. Pembahagian tekanan udara dipermukaan bumi adalah sebagai berikut dibawah equatorial, antara lintang 20 C utara dan 20 C selatan terdapat tekanan rendah. 2. Termis Dibawah ini subtropika, antara lintang 20 u/s dan lintang 50 U/S terdapat tekanan tinggi subtropika 3. Didaerah sedang, antara 50 U/S dan lintang 70 U/S terdapat tekanan rendah 4. Didaerah kutub, antara 70 U/S dan lintang 90 U/S terdapat tekanan tinggi. (lihat lukisan berikut) KU = kutub utara bumi KS = kutub selatan bumi Pada lukisan dibawah, garis penuh menunjukkan grafik tekanan udara untuk musim summer, sedangkan garis terputus menunjukkan grafik tekanan udara untuk musim winter. 33 BENTUK-BENTUK ISOBAR Garis isobar adalah sebuah garis yang menghubungkan tempat-tempat yang mempunyai nilai tekanna udara yang sama besarnya. Kalau kita meneliti sebuah peta isobar, maka secara sepintas lalu akan nampak pada kita, seolah-olah garis isobar itu berjalan simpang siursaja, tanpa adanya suatu system tertentu. Akan tetapi penelitian lebih lanjut membuktikan, bahwa hasil yang sebenarnya tidaklah demikian, melainkan bentuk garis-garis isobar dapat dibagi dalam dua golongan, ialah sebagai berikut: System isobar TERTUTUP, dan System isobar TIDAK TERTUTUP Sistem tertutup terdiri atas : System tekanan tinggi atau system tekanan Anticyconat, dan System tekanan rendah atau system tekanan Cyclonal Sistem isobar tidak tertutup terbagi alas a. Sistem Tekanan PELANA simetris b. Sistem Tekanan PELANA Anticyclonal, dan c. Sistem Tekanan Pelana cyclonal, (lihat lukisan dibawah) Sistem Tekanan Tinggi Pada system tekanan tinggi, dipusatnya terdapat tekanan tinggi dan makin jauh dari pusat. tekanan udara makin berkurang, H = High, mb = milibar Sistem Tekanan Rendah Pada system tekanan rendah, dipusatnya terdapat tekanan udara rendah, dan makin jauh dari pusat : tekanan udara makin bertambah tinggi, L = low, mb = milibar Sistem Tekanan Pelana Simmetris 34 Sebuah system tekanan pelana terdiri dari dua buah tekanan rendah, yang berhadapan. Dalam hal ini sistem tekanan pelana simmetrsi. maka lengkungan isobar-isobar tekanan rendah adalah sama tajamnya dengan lengkungan isobar- isobar tekanan tinggi, H = High L = Low mb = millibar. Sistem Tekanan Pelana Anti Cyclonal Pada system tekanan pelana Anti Cyclonal. Maka lengkungan isobar-isobar daerah tekanan tinggi adalah lebih tajam dan pada lengkungan isobar-isobar daerah tekanan rendah. Sistem Tekanan Pelana Cyclonal Pada system tekanan pelana Cyclonal lengkungan isobar-isobar, daerah tekanan rendah adalah lebih tajam dan pada lengkungan isobar-isobar daerah-daerah tekanan tinggi. Jalan HARlAN Tekanan Udara adalah sebagai berikut: Nilai minimum pertama dicapai pada jam 04.00 pagi Nilai miximum pertama dicapai pada jam 10.00 pagi Nilai minimum kedua dicapai pada jam 04.00 sore Nilai maximum kedua dicapai pada jam 10.00 malam. 35 ALAT-ALAT PENGUKUR TEKANAN UDARA Alat-alat pengukur tekanan udara antara lain adalah 1. Barometer air raksa 2. Barometer Aneroid atau barometer logam dan 3. Barograf, ialah barometer aneroid yang dapat mencatat sendiri BAROMETER AIR RAKSA Prinsip bekerjanya barometer air raksa adalah sebagai berikut (lihat lukisan berikut). Sebuah pipa dan kaca diisi penuh dengan air raksa. Pipa kaca tersebut lalu dibalik, dalam keadaan terbalik termasuk kedalam sebuah tabung yang berisikan air raksa pula. Setelah penutup ujung pipa kaca tersebut dibuka, maka air raksa didalam pipa tersebut akan turun sampai berapa jauhnya air raksa didalam pipa itu akan turun? Air raksa didalam pipa itu akan turun sedemikian jauh, sehingga tekanan air raksa didalam pipa pada tingkat A mengimbangi tekanan udara diluar pipa pada tinqkatA. 36 Kalau kemudian tekanan udara pada tingkat A diluar pipa turun, maka air raksa dan dalam pipa mendapat kesempatan untuk turun pula, sedemikian jauh sehingga tekanan air raksa pada tingkat A didalam pipa tetap mengimbangi tekanan udara pada tingkat A diluar pipa. Kalau kemudian tekanan udara pada tingkat A diluar pipa naik, maka air raksa didalam pipa terdesak naik kembali sedemikian jauh sehingga tekanan air raksa pada tingkat A didalam pipa tetap mengimbangi tekanan udara pada tingkat A diluar pipa. OIeh sebab tekanan lajur air raksa pada tingkat A didalam pipa senantiasa mengimbangi tekanan udara pada tingkat A diluar pipa, maka panjang tegak urus lajur air raksa didalam pipa dapat dipakai sebagai ukuran untuk menyatakan tinggi rendahnya nilal tekanan udara secara rata-rata, maka tekanan udara dipermukaan bumi adalah sebesar 760 mm, air raksa, yaitu sama dengan 1013,3 milibar. BAROMETER ANEROID Cara kerjanya Barometer Anoroid adalah didasarkan atas kotak VIDi yaitu sebuah yang terbuat dari polat logam, kotak vidi akan menjadi kembang kalau tekanan udara berkembang (=turun), dan akan menjadi kempis, kalau nilai tekanan udara bertambah besar (=naik). Gerakan mengembung-ngempis kotak vidi tersebut disalurkan masih kepada sebuah jarum penunjuk berputar-putar diatas skala tekanan udara. (lihat lukisan berikut). A = Landasan yang berkedudukan tetap. B = Kotak Vidi C = tangkai penerus perakan D = poros perputaran jarum penunjuk E = jarum penunjuk F = skala tekanan udara …………………………………….B akan mengembang, sehingga tangkai C tertolak keatas, dengan akibat, bahwa jarum peunjuk E berputar kebawah untuk menunjukkan nilai tekanan udara yang lebih rendah. Kalau tekanan udara naik, maka kotak vidi B akan mengempis. sehingga tangkai C tertarik kebawah, dengan akibat, jarum penunjuk keatas untuk menunjukan nilai tekanna udara yang lebih tinggi. 37 BAROGRAF pada prinsipnya sama dengan barometer anoroid, hanya pada berograf, jarum penunjuknya diganti dengan sebuah tangkai pencatat, dan skala tekanan udaranya, diganti dengan sebuah silinder yang dapat berputar sendiri. Sebelum digunakan, maka terlebih dahulu silinder tersebut harus dilingkari dengan sebuah kertas grafik tekanan udara blanko, kemudian tangkai pencatat yang telah dilengkapi dengan tinta disandarkan pada silinder tersebut. Dengan berputarnya selinder tersebut maka tangkai pencatat meninggakan garis bekas pada kertas grafik yang bersangkutan dan garis grafik tersebut dapat diketahui nilai tekanan udara untuk tiap saat dari hari yang sudah lalu. 38 a) = Microbarogram, dan b), Barograrn biasa Pada microbarogram maka perubahan-perubahan tekanan udara nampak lebih jelas. Kedua barogram-barogram diatas adalah barogram-barogram mingguan untuk minggu yang sama, dan menunjukan lewatnya dua buah Deppresi daerah sedang. PEMBACAAN BAROMETER AIR RAKSA Pada pembacaan barometer air raksa perlu diadakan beberapa koreksi. Koreksi-koreksi tersebut adalah 1. Koreksi Kapilaritas 2. Koreksi index ( koreksi kesalahan alat barometer yang bersangkutan) 3. Koreksi temperature 4. Koreksi grafitasi atau koreksi lintang 5. Koreksi tinggi Koreksi Kapilaritas Nilai koreksi kapilaritas untuk pipa barometer air raksa yang berdiameter 8 millimeter ke atas biasanya konstap. Dengan demikian maka nilai koreksi kapilaritas dapat digabungkan dengan barometer koreksi-koreksi lain yang bersifat konstan pula dan nilai gabungan koreksi konstan itu disebut koreksi index. Koreksi Index Tiap-tiap barometer air raksa yang keluar dan pabrik mempunyai kesalahan (=error: sendiri-sendiri). Nilai koreksi index ml diperoleh dengan membandingkan penunjukan nilai tekanan. Udara barometer yang bersangkutan dengan sebuah barometer standard (=barometer index). Nilai perbedaan penunjukan tekanan udara antara kedua antara kedua barometer itu dicatat, dan nilai ini disebut koreksi index, dalam koreksi index ini telah termasuk pula koreksi kapilaritas. Koreksi Temperatur Apabila tekanan udara tidak berubah. Akan tetapi temperatur naik, maka penunjukan udara oleh yang barometer yang bersangkutan berubah pula. Perubahan penunjukan tekanan udara ini disebabkan oleh dua faktor, yaitu 1. Kalau temperatur naik, maka air raksa akan memuai sehingga berat jenisnya mengecil dengan demikian, maka untuk mengimbangi tekanan udara yang tidak 39 berubah itu. Dibutuhkan lajur air raksa yang lebih panjang. Perpanjangan ini adalah sebesar 0,138 mm. untuk tiap satu derajat celcius. pada tekanan udara disekitar 760 mm, air raksa. 2. Garis skala pada tembaga juga beruba menjadi panjang sebesar 0,014 mm. untuk tiap satu derajat celcius; hal ini memperkecil nilai pembaca tekanan udara pada barometer yang bersangkutan. Dengan demikian. maka kenaikan tiap derajat celcius akan mengakibatkan penunjukan tekanan udara bertambah dengan 0,138 mm - 0,014mm = 0,124 mm. Dalam meteorology, semua pembaca barometer air raksa harus dikoreksi sehingga 0 C pada temperatur diatas 0 C nilai penunjukan tekanan udara dikurangi. Sedangkan pada temperatur dibawah 0 C nilai penunjuk udara harus ditambah dengan nilai koreksi temperatur. Koreksi grafitasi atau koreksi lintang Pembacaan-pembacaan barometer air raksa harus dikoreksi terhadap lintang 45 C, sebab hanya dengan nilai grafitasi untuk lintang 45 Clah, berlaku persamaan : satu millimeter air raksa = 4/3 mi/I/bar. Pada lintang Iebih tinggi dan 45 C hasil pembacaan tekanan udara pada barometer air raksa harus ditambah dengan nilai koreksi lintang; sedangkan pada lintang Iebih rendah dan 45 C hash pembacaan tekanan udara harus dikurangi dengan nilai koreksi hilang. (lihat dibawah). 40 Koreksi Evaluasi atau Koreksi Tinggi Pembahasan barometer air raksa harus dikoreksi terhadap tingkat permukaan laut. Pada tingkat-tingkat sekitar permukaan laut nilai beratjenis udara l.k 0,00129 sedangkan berat jenis air raksa pada temperatur 0C adalah sebesar 13,60. OIeh seab itu, maka untuk mengimbangi tekanna lapisan udara setebal 13.60 =I.k 10,5 0,00129 meter dibutuhkan lajur air raksa sepanjang satu millimeter. Dengan demikian maka nilai Koreksi tinggi untuk tingkat disekitar permukaan bumi adalah sebesar 1 mi lim eter air raksa = 0.09 mihmeter air raksa 10,5 Untuk tiap satu meter. sama dengan x 0.09mm = 0,12mb untuk tiap 1 meter. Contoh: Sebuah kapal berada lintang 10 selatan dan bujur 118° timur : Pembacaan barometer air raksa = 102 8 mb Temperatur 2500. koreksi index = + 0,3 mb. Tinggi tabung air raksa barometer yang bersangkutan = 16 m dipermukaan laut. Hitunglah nilai tekana udara pada Rapal tersebut. Jawaban Hasil pembacaan barometer = 1012.8 mb Koreksi index = 0,3mb 1013,1 mb Koreksi temperatur = 4,1 mb (=25 x 0,165 mb) 1009,9 mb Koreksi tinggi = 1,9mb 1010,9mb Koreksi lintang = -2,5 mb Tekanan udara = 1008,4 mb (= 16 x 0,12 mb) PEMBACAAN BAROMETER ANOROIT Koreksi-koreksi yang perlu diadakan pada pembacaan niiai tekanan udara pada barometer anoroit adalah hanya 1. Koreksi index dan 2. Koreksi tinggi 41 Hal ini mudah dimengerti, karena nilai grafitasi dan temperatur tidak berpengaruh terhadap barometer anoroid. HUBUNGAN ANTARA TEKANAN UDARA DAN ANGIN Angin adalah gerakan udara secara horizontal, angin mengalir dan tempat-tempat yang bertekanan udara. tinggi menuju ketempat-tempat dimana tekanan udaranya lebih rendah. Makin besar nilai perbedaan tekanan udara antara dua tempat, maka makin besar pula kecepatan angin, besar kecilnya nilai perbedaan tekanan udara itu disebut GRADIEN TEKANAN UDARA, dengan demikian, maka gradien tekanan udara merupakan GAYA PENDORONG ANGIN. Definisi Gradien Tekanan Udara adalah sebagai berikut: GRADIEN TEKANAN UDARA ADALAH NILAI PENGURANGAN TEKANAN UDARA UNTUK JARAK 60 MIL LAUT. (Lihat lukisan dibawah). Pada lukisan diatas nampak dua garis isobar, masing-masing dan 1010 milibar, dan 1008 millibar, disekitar stasion A jarak antara kedua isobar itu adalah 90 mu laut, sedangkan disekitar stasion B, jarak antara kedua isobar tersebut adalah 30 mu laut. Nilai Gradien tekanan udara disekitar A = 2 mb 4 / 3 mb = 90 m 1 60 m.I Nilai Gra,41en tekanan udara disekitar B = 2 mb 4 / 3 mb = 30 m.I 60 m.I Pada lukisan tersebut nampak bahwa gradien tekanan udara mempunyai arah yang tegak lurus terhadap garis-garis isobar dan menuju kearah tekanan rendah. Jelaslah pula makin besar jarak antara isobar-isobar, maka nilai gradien tekanan udara makin kecil dan kecepatan angin makin kecil pula, sedangkan makin kecil jarak antara 42 isobar-isobar, maka makin besarlah nilai gradien tekanan udara dan makin besarlah besar pula kecepatan angin. Berdasarkan uraian diatas, maka jelaslah bahwa gradien tekanan udara merupakan GAYA pendorong angin. Arah gaya gradien tekanan udara berkedudukan tegak lurus pada garis-garis isobar (menuju ketekanan rendah) dan oleh sebab itu, maka seharusnya arah angin juga tegak lurus pada garis-garis isobar. Akan tetapi, sekalipun gaya gradien tekanan udara merupakan gaya pendoron angin, angin tidak mengalir mengikuti arah gaya gradien tekanan udara, tetapi menyimpang terhadap arah gradien tekanan udara tersebut. Hukum Buys Ballot mengenal angin adalah sebagal berikut : Dl BELAH BUMI UTARA, arah angin menyimpang kekanan. dan di BELAH BUMI SELATAN arah angin menimpang kekiri terhadap arah gaya gradien tekanan udaranya. Gaya yang menyebabkan penyimpangan arah angn terhadap arah gradien tekanan udara itu, ditimbulkan oleh PERPUTARAN BU.U ATAS SUMBERNYA, dan disebut GAYA CORIOLIS. Rinqkasan : Pada prinsipnya tekanan udara sama dengan berat udara yang berada tegak lurus diatas tempat penilik. Tekanan udara dinyatakan dengan satuan milibar air raksa atau dengan satuan milibar berkurangnya tekanan udara kearah atas mengikuti hukum atau dengan. Pada permukaan bumi bumi tekanan udara dibagi menurut daerah yang dibatasi oleh garis-garis lintang tertentu yang mempunyai tekanan rendah tinggi. Garis isobar adalah suatu garis yang menghubungkan tempat-tempat yang mempunyai tekanan udara yang sama besarnya. Ada dua system isobar yaitu system-system isobar tertutup dan yang tidak tertutup. Setiap system ini terbagi lagi dalam tekanan udara diukur dengan menggunakan alat-alat ukur yang diantaranya barometer air raksa barometer anoroid/logam dan barograf. Pembacaan pada barograf harus menggunakan beberapa koreksi. Angin adalah gerakan udara secara horizontal yang diakibatkan oleh Gradien Tekanan Udara. Pertanyaan-pertanyaan: 1. Pada prinsipnya apakah tekanan udara itu? 2. Apakah kegunaan hukum babinet dan bagaimana rumusnya? 43 3. Jelaskan pembagian tekanan udara menurut daerah-daerah diatas bumi termasuk sifat-sifatnya pada setiap daerah? 4. Apakah garis isobar? 5. Sebutkah system dan sub system isobar beserta penjelasan dan sifatnya, berikut gambar-gambarnya? 6. Diketahui bahwa tekanan udara dipermukaan bumi 1002,0 millibar dan temperatur rata-rata dan lapisan udara setebal 50 meter diatas permukaan humi 200C. berapa meterkah seseorang harus naik sampaI mengalami penurunan tekanan udara sebesar 1 milibar? 7. Diketahui suatu pesawat terbang diudara mengalami tekanan udara sebesar 610 millibar dan temperatur udara 250C. dipermukaan bumi tekanan udara 1016 milibar dan temperatur udara 25°C. berapakah ketinggian dan pesawat udara tersebut? 8. Sebutkan komponen-komponen dasar dan cara kerja serta koreksi-koreksi pembacaan (apakah ada) dan barometer air raksa barometer anoroit/logam dan barograf? 9. Sebuah kapal berada pada lintang 20°C dan bujur O.15° barat pembacaan barometer air raksa 1031,5 milibar. Temperatur 15°C dan koreksi index 0,2 milibar. Barometer air raksa tersebut berada 17 meter diatas permukaan laut hitunglah tekanan udara pada kapal tersebut? 10. Apakah gradien tekanan udara dan apakah hubungannya dengan angin? 44
