ISSN :2085-6989
PENGUKURAN ARUS LISTRIK, MEDAN LISTRIK DAN
IMAGE PETIR SECARA SIMULTAN
Ariadi Hazmi1
, Reinaldy Wylieanto1
, Rika Puspita Sari1
Daohong Wang2
, Nobuyuki Takagi2 1
Jurusan Teknik Elektro Universitas Andalas
2
Jurusan Teknik Elektro Universitas Gifu, Jepang
ABSTRACT
We have measured simultaneously electric current, electric field and high speed image of positive leader in winter from high grounded structure at Hokuriku areas of Japan. It is found that there are correlations among sub-microsecond electric current, electric field and high speed image of lightning leader.
Keywords: lightning, leader, high grounded tructure
PENDAHULUAN
Berdasarkan arah perambatan propagasi, leader petir diklasifikasikan dalam downward leader dan upward leader. Downward leader biasanya berawal dari awan ke bumi, sedangkan upward leader berawal dari struktur bumi yang tinggi seperti tower listrik dan tower telekomunikasi, gedung tinggi dan juga pohon ke awan. Karena arah propagasi ini, upward leader memberikan kemudahan pengukuran optik secara langsung sehingga dapat dipakai untuk mempelajari proses inisiasi petir [1-5]. Data yang di dapat memberikan informasi mengenai korelasi yang lebih komprehensif antara arus listrik, medan listrik dan image petir pada proses tahapan inisiasi terjadinya upward leader
pada kincir angin di Uchinada City, Hokuriku area, Jepang. Tulisan ini melaporkan beberapa hasil yang di dapat dari penelitian ini.
OBSERVASI
Penelitian petir ini dilakukan dengan menggunakan alat automatic lightning progressing feature observation system (ALPS) untuk mendapatkan image petir. Informasi perubahan medan listrik di dapat dari antenna medan listrik (antenna kapasitif), sedangkan data arus listrik di dapat dari Rogowski coil yang dipasang pada kaki kincir angin dan tower proteksi petir sebagai objek penelitian. ALPS, antenna medan listrik dan Rogowski coil secara simultan merekam kejadian upward leader pada objek penelitian. Penelitian ini dilakukan pada musim dingin tahun 2006 di Hokuriku area, Jepang.
ISSN :2085-6989
Rogowski coil
(windmill) 400 m (main)
420 m
(suimon) 1 km
2.7 km (bokujou) ALPS
100 m
Awan petir
leader
Field antenna
Gb. 1 Skema sistem pengukuran petir upward leader
Target ALPS diarahkan pada bagian atas kincir angin dan tower proteksi petir untuk mengamati proses upward leader. ALPS dan antenna medan listrik ditempatkan 400 m dari objek. Skema sistem pengukuran pada penelitian ini ditunjukkan pada gambar 1.
HASIL OBSERVASI DAN DISKUSI Dari hasil penelitian yang dilakukan pada 3 Januari 2006 dapat dilaporkan bahwa petir yang berhasil direkam oleh ALPS dapat diklasifikasikan sebagai petir upward leader. Hal ini bisa dilihat dari gambar 2 dimana sinyal pada ketinggian 9 m yang berada paling bawah atau paling dekat dengan ujung kincir angin mendeteksi terlebih dahulu dibanding sinyal pada ketinggian lainnya. Gambar 3 menunjukkan bahwa ketika proses inisiasi
upward leader, perubahan sinyal intensitas cahaya yang dideteksi oleh ALPS secara signifikan terjadi pada waktu sekitar 26,2 ms, sedangkan perubahan sinyal medan listrik dan arus listrik terjadi lebih awal. Ini terjadi karena proses terjadinya upward leader membutuhkan medan listrik dan arus listrik yang cukup tinggi untuk dapat menginisiasi upward leader. Disamping itu, pada gambar 3 terlihat juga korelasi antara intensitas cahaya, medan listrik dan arus listrik dimana semakin kuat intensitas cahaya semakin tinggi perubahan medan listrik dan arus listrik yang terjadi. Hasil penelitian ini sesuai dengan laporan Takagi, dkk [6]. Perbandingan dari ketiga parameter intensitas cahaya (high speed image), medan listrik dan arus listrik pada proses upward leader menunjukan bahwa
ISSN :2085-6989 tidak ada perubahan medan listrik dan arus
listrik yang cepat pada tahap inisiasi. Hal ini diduga karena peranan angin yang
membawa space charge corona yang muatannya berlawanan dekat ujung kincir angin dalam memicu upward leader.
25.6 25.8 26.0 26.2 26.4 26.6 26.8 27.0 27.2
0
Gb. 2 Bentuk gelombang intensitas cahaya sebagai fungsi waktu pada variasi ketinggian dari ujung kincir angin.
25.6 25.8 26.0 26.2 26.4 26.6 26.8 27.0 27.2 0
Gb. 3 Korelasi antara intensitas cahaya, medan listrik dan arus listrik upward leader pada 3 Januari 2006
KESIMPULAN Proses inisiasi upward leader diawali oleh perubahan medan listrik dan arus listrik yang cukup besar. Selain itu, terdapat
ISSN :2085-6989
korelasi yang kuat antara intensitas cahaya, medan listrik dan arus listrik pada upward leader.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Wang, D, V. A. Rakov, M. A. Uman, N. Takagi, T. Watanabe, D. E. Crawford, K. J. Rambo, G. H. Schnetzer, R. J. Fisher, Z-I. Kawasaki, “Attachment process in rocket-triggered lightning strokes”, J. Geophys. Res., Vol. 104, No. D2, pp. 2143-2150 (1999).
[2] Wang, D, N. Takagi, X. Liu, T. Watanabe, A. Chihara, “Luminosity characteristics of multiple dart leader/return stroke sequences measured with a high-speed digital image system”, Geophys. Res. Lett., Vol. 31, L02111, doi: 10.1029/2003GL018613 (2004). [3] V. A. Rakov, M. A. Uman, “Lightning
Physics and Effects”, Cambridge University Press, pp. 176-182 (2003). [4] Wang, D, V. A. Rakov, et. Al.,
“Characterization of the initial stage of negative rocket-triggered lightning”, J. Geophys. Res., Vol. 04, N. D4, pp. 4213-4222 (1999).
[5] Miki, M, T. Shindo, A. Wada, V. A. Rakov, M. A. Uman, K. J. Rambo, G. H. Schnetzer, G. Diendorfer, M. Mair, F. Heidler, W. Zischank, R. Thottappillil, D. Wang, “Initial stage in lightning initiated from tall objects and in rocket-triggered lightning”, J. Geophys. Res.
Vol. 110, D02109,
doi:10.1029/2003JD004474 (2005). [6] Takagi, N., D. Wang and T. Watanabe,
“A study of upward positive leaders based on simultaneous observation of
E-fields and high speed images”, Trans., IEEJ, Vol 126, pp. 256-259 (2006).
