tekanan udara dan angin

I. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Angin adalah aliran udara yang terjadi diatas permukaan bumi, yang disebabkan oleh perbedaan tekanan udara pada dua arah yang berdekatan. Perbedaan tekanan ini disebabkan oleh suhu udara sebagai akibat perbadaan pemanasan permukaan bumi oleh matahari. Semakin besar tekanan udara maka semakin kencang pula angin yang akan ditimbulkan. Angin lokal contohnya terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara di dua tempat yang berdekatan seperti di laut dan di darat. Ada 3 hal yang penting menyangkut sifat angin yaitu : kekuatan angin, arah angin, dan kecepatan angin.

            Tekanan udara dipermukaan bumi diakibatkan oleh lapisan udara yang berada pada atmosfer bumi. Semakin bertambah ketinggian suatu tempat, maka makin rendah tekanan udara. Lapisan udara pada permukaan bumi memberikan tekanan sebesar 1033,3 gram/cm². Ini berarti pada saerah seluas 1 cm² udara memberikan tekanan sebesar 1033 gram. Tekanan udara pada permukaan bumi oleh lapisan atmosfer adalah sebesar 1 atmosfer. Tekanan udara sebesar 1 atmosfer ini sama dengan 76 cm Hg, didalam metereologi, satuan udara yang dipakai adalah Bar.

Faktor pendorong bergeraknya massa udara adalah perbedaan tekanan udara antara satu tempat dengan tempat yang lain. Angin selalu bertiup dari tempat dengan udara tekanan tinggi ke tempat yang tekanan udaranya lebih rendah. Jika tidak ada gaya lain yang mempengaruhi, maka angin akan bergerak secara langsung dari udara bertekanan tinggi ke udara bertekanan rendah. Akan tetapi, perputaran bumi pada sumbunya akan menimbulkan gaya yang akan mempengaruhi arah pergerakan angin.

Perbedaan tekanan udara menimbulkan aliran udara. Udara yang mengalir disebut angin. Udara mengalir dari daerah yang bertekanan tinggi ke daerah yang bertekanan rendah. Untuk menyatakan arah angin ditentukan dengan derajat = 0 ⁰ atau 360 ⁰ berarti arah utara, 90 ⁰ arah timur, 180 ⁰ arah selatan, dan 270 ⁰ arah barat.

Angin dibedakan dalam beberapa bagian, yaitu :

a)      Sirkulasi angin di bumi

1.      Angin pasat

2.      Angin Barat dan Angin Timur

b)      Angin Muson

Angin muson terjadi karena perbedaan tekanan udara antara daratan dengan samudra. Angin muson dibagi 2, yaitu :

1.      Angin Muson Timur

2.      Angin Muson Barat

c)      Angin siklon dan Anti siklon

d)     Angin lokal

Angin lokal dibagi menjadi 2, yaitu :

1.      Angin Darat

2.      Angin Laut

3.      Angin Lembah

4.      Angin Gunung

Tujuan Percobaan

Pengamatan ini dilakukan dengan tujuan agar kita mengetahui alat-alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan arah angin. Dan juga ingin mengetahui hubungan antara suhu, tekanan udara, dan kecepatan angin.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Hukum gerak menyatakan bahwa sebuah benda yang dalam keadaan diam akan bergerak akan tetap bertahan pada keadaannya. Kecuali ada gaya dari luar yang bekerja terhadap benda tersebut, Oleh karena itunya udara yang tenang akan kembali menjadi (angin) bila ada gaya yang bekerja diatmosfer yang menyebabkan terjadinya keadaan tidak seimbang  (Handoko,1999).

Angin yang tidak menguntungkan bagi pertanian adalah angin fohn, karena dapat melayukan tanaman. Angin fohn terjadi karena udara yang mengandung uap air membentur pengunungan atau gunung yang tinggi, sehingga naik. Makin ke atas, suhu makin dingin dan terjadilah kondensasi yang selanjutnya terbentuk titik-titik air. Titik-titik air itu kemudian jatuh sebagai hujan sebelum mencapai puncak pada lereng pertama. Angin terus bergerak menuju puncak, kemudian jatuh pada lereng berikutnya sampai kelembah. Karena sudah menjatuhkan hujan maka angin yang menuruni lereng ini bersifat kering. Akibat cepatnya gerakan menuruni lereng, angin menjadi pasang sehingga angin fohn memiliki sifat menurun, kering, dan panas  (Wahyuningsih,2004).

Massa udara yang bergerak disebut angin. Angin dapat bergerak secara horizontal maupun secara vertikal dengan kecepatan yang bervariasi dan berfluktuasi secara dinamis. Faktor pendorong bergeraknya massa udara adalah perbedaan tekanan udara antara satu tempat dengan tempat yang lain. Angin selalu bertiup dari tempat dengan tekanan udara tinggi ke yang tekanan udara lebih rendah. Jika tidak ada gaya lain yang mempengaruhi, maka angin akan bergerak secara langsung dari udara bertekanan tinggi ke udara bertekanan rendah. Akan tetapi, perputaran bumi pada sumbunya, akan menimbulkan gaya yang akan mempengaruhi arah pergerakan angin. Pengaruh perputaran bumi terhadap arah angin disebut pengaruh Coriolis  (Lakitan,2002).

Variasi arah dan kecepatan angin dapat terjadi jika angin bergeser dengan permukaan yang licin (smooth), variasi yang diakibatkan oleh kekasaran permukan disebut turbulensi mekanis. Turbulensi daat pula terjadi pada saat udara panas pada permukaan bergerak ke atas secara vertikal, kaena adanya resistensi dari lapisan udara di atasnya. Turbulensi yang disebabkan perbedaan suhu lapisan atmosfer ini disebut turbulensi termal atau kadang disebut turbulensi konfektif. Fluktuasi kecepatan angin akibat turbulensi mekanis umumnya lebih kecil tetapi frekuensinya lebih tinggi (lebih cepat) dibandingkan dengan fluktuasi akibat turbulensi termal  (Karim,1985).

Angin adalah udara yang bergerak dari satu tempat ketempat lainnya. Angin berhembus dikarenakan beberapa bagian bumi mendapat lebih banyak panas matahari dibandingkan  tempat lain. Permukaan tanah yang panas mambuat suhu udara diatasnya naik. Akibatnya udara yang naik mengembang dan menjadi lebih ringan. Karena lebih ringan dibandingkan udara sekitarnya, udara akan naik. Begitu udara panas tadi naik, tempatnya akan segera digantikan oleh udara sekitar terutama udara dari atas yang lebih dingin dan berat. Proses ini terjadi terus-menerus, akibatnya kita bisa merasakan adanya pergerakan udara atau yang disebut angin  (Nasir, 1990).

Tekanan udara adalah tekanan yang diberikan oleh udara karena beratnya kepada setiap bidang seluas 1 cm² yang mendatar dari permukaan bumi. Hal ini dapat dipahami bahwa setiap lapisan udara yang dibawah mendapat tekanan udara dari yang diatasnya. Oleh karena itu lapisan yang dibawah keadaan tegang. Ketegangan itu sangat besar sehingga berat udara yang diatasnya bertahan dalam keadaan seimbang. Tinggi barometer ialah panjang kolom air raksa yang seimbang dengan tekanan udara pada waktu itu  (Kensaku, 2002).

Hubungan antara tekanan udara dan ketinggian tempat ini dimanfaatkan dalam merancang alat pengukuran ketinggian tempat yang disebut Altimeter. Tekanan udara umumnya menurun sebesar 11 mb untuk setiap bertambahnnya ketinggian tempat sebesar 100 meter. Tekanan udara dipengaruhi oleh suhu, suhu udara didaerah tropis menunjukkan fluktasi musiman yang sangat kecil. Oleh sebab itu dapat dipahami jika tekanan udara dikawasan tropis relatif konstan (Takeda, 2005).

III . PROSEDUR PERCOBAAN

1.         Tekanan Udara

Alat

Alat yang dipelajari pada praktikum ini adalah Barometer Torricelli (Fortine Barometer), Barometer Aneroid, dan Barograph.

Nama: Barometer Torricelli Spesifikasi Umum: -          Menggunakan air raksa -          Dapat dilakukan pengukuran pada ketinggian   0 – 1070 m dpl -          Skala pengukuran 585 – 800 mmHg -          Berat sekitar 3,62 Kg Keunggulan: -          Menjadi standar bagi alat ukur tekanan lainnya -          Sangat sensitif -          Skala mudah dibaca Kekurangan: -          Sensitif terhadap guncangan (mudah pecah) -          Tidak tercatat -          Mudah terjadi kesalahan paralaks -          Tidak mudah di bawa kemana-mana

           

            Gambar 1. Barometer Toricelli (Fortine Barometer)

Gambar 2. Barograph

Nama: Barograph

Spesifikasi umum:

-          Sensor pegas (perak berilium), pegas akan turun dengan naiknya tekanan udara, dan pegas akan naik jika tekanan udara turun

-          Dapat mengukur tekanan 705 – 1045 mmHg

-          Dapat mengukur tekanan udara untuk 1, 7 dan 32 hari

-          Data tercatat dengan tipe grafik yang mudah dibaca

Keunggulan:

-          Tercatat dengan tipe grafik

-          Sensitif

-          Portable (mudah di bawah)

Kekurangan

-          Butuh kemampuan instalasi

-          Rentan terhadap kesalahan teknis alat (batere, tinta, kertas grafik)

Gambar 3. Barometer Aneroid

Nama: Barometer Aneroid Spesifikasi umum: -          Diameter 65 mm, terbuat dari logam -          Sensor pegas -          Kisaran pengukuran 590 – 1040, dengan ketinggian 0 – 5000 m Keunggulan -          Mudah di bawa dan di baca, sensitif Kekurangan -          Tidak tercatat -          rentan terhadap guncangan

Cara Kerja

Dalam praktikum Tekanan Udara dan Kecepatan Angin, uji coba pengukuran tekanan udara tidak dilakukan karena alasan teknis, dan waktu yang terbatas.

2.         Kecepatan Angin

            Alat

            Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah anemomaster atau anemometer digital.

 

         

                                      Gambar 4. Anemomaster

Cara Kerja

a.       Dilakukan pengukuran kecepatan angin dengan dua indikator, 1) Kecepatan angin dengan tanaman; 2) Kecepatan angin dengan ketinggian.

b.      Pada percobaan 1, digunakan dua tipe lahan yaitu di atas tajuk dan di bawah tajuk tanaman. Masing-masing percobaan dilakukan perhitungan selama 1 menit, dengan 5 kali pengulangan untuk setiap tipe lahan

c.       Pada percobaan 2, kecepatan angin diukur dengan ketinggian berbeda, dari 50 – 300. Dilakukan perhitungan selama 1 menit dengan 1 kali perhitungan (tanpa ulangan), dicatat kecepatan angin dan suhu.

d.      Hasil pengukuran dimasukkan ke dalam tabel hasil pengamatan.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel 1 . Kecepatan Angin :

No.	Lokasi	Jumlah Ulangan Kecepatan Angin					Ket
		I	II	III	IV	V
1	Dibawah tajuk	1.5	0.5	0.9	1.1	1.4	Cerah
2	Diatas tajuk	0.9	0.5	0.4	0.5	0.3	Cerah

Grafik 1 . Hubungan antara kecepatan angin dan pengulangan :

Tabel 2 . Kecepatan Angin Pada Ketinggian 50 - 300 Dilapangan Terbuka :

No.	Ketinggian	Kecepatan Angin (m/s)	Suhu (ºC)	Ket.
1	50	1.8	28	Cerah
2	100	1.4	30	Cerah
3	150	0.8	31	Cerah
4	200	1	31	Cerah
5	250	0.6	32	Cerah
6	300	0.4	33	Cerah

Grafik 2 . Hubungan antara ketinggian dan kecepatan angin :

Grafik 3 . Hubungan antara ketinggian dan suhu :

 Pembahasan

            Menurut data hasil pengamatan dapat kita ketahui bahwa semakin tinggi suatu tempat maka kecepatan angin makin kencang. Walau dalam percobaan yang dilakukan tidak demikian, hal ini disebabkan terhalangnya angin oleh bangunan-bangunan. Namun kecepatan angin dikedua tempat tidak sama. Kecepatan angin diantara gedung lebih kecil dibandingkan kecepatan angin dilapangan terbuka.

           

Dan telah diketahui bahwa angin berhembus dari tekanan tinggi kerendah, tekanan yang tinggi disebabkan suhu yang rendah oleh suhu yang tinggi. Hal ini yang menyebabkan pada malam hari angin bertiup dari laut ke darat, karena suhu udara di darat lebih rendah dibandingkan laut yang bertekanan tinggi. Faktor – faktor terjadinya angin ialah adanya gradien barometris, letak tempat, tinggi tempat, dan waktu.

            Tingginya kecepatan angin pada tempat yang tinggi disebabkan angin dapat berhembus tanpa penghalang, sedangkan di tempat yang rendah angin tidak dapat berhembus dengan bebas karena terhalang gunung-gunung, bangunan, pepohonan dan lain-lain.

Hubungan antara tekanan udara dan angin ialah semakin rendah tekanan udara, kecepatan angin semakin tinggi. Begitu juga sebaliknya, Semakin tinggi tekanan udara, semakin rendah kecepatan angin.

           

V. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan diantaranya sebagai berikut :

1. Semakin tinggi tekanan udara disuatu tempat maka semakin kencang kecepatan anginnya, karena tekanan udara disetiap tempat berbeda-beda yang hingga di pengaruhi oleh penyinaran matahari maka menyebabkan pula suhu berubah.
2. Semakin tinggi suatu tempat dari atas permukaan laut maka suhunya semakin rendah dan semakin rendah pula kecepatan angin yang ditimbulkan.

DAFTAR PUSTAKA

Handoko, Ir. 1999. Klimatologi Dasar. FMIPA. IPB, Bogor.

Karim, Kamarlis. 1985. Dasar-dasar Klimatologi, UNSYIAH, Banda Aceh.

Lakitan, Benyamin. 2002. Dasar-dasar KlimatologiI, Raja Grafindo Persada,Null.

Nasir, A. A. dan Y. Koesmaryono. 1990. Pengantar Ilmu Iklim Untuk Pertanian,

Pustaka Jaya, Bogor.

Takeda, Kensaku. 2005. Hidrologi Pertanian. PT. Pratya Utama, Bogor.

Wahyuningsih, Utami. 2004. Geografi. Pabelan, Jakarta.