Bentuk Air di Antariksa Bulat, Mengapa?

    Salah satu sifat dasar air adalah selalu mengikuti bentuk wadahnya. Gaya gravitasi Bumi-lah yang membuatnya selalu menyesuaikan dengan bentuk ruangan di sekitarnya.

Namun, hukum fisika tersebut hanya berlaku di permukaan Bumi. Di antariksa, pengaruh gaya gravitasi memberikan efek berbeda terhadap air.

Seperti astronot, satelit, dan objek apapun, air juga melayang jika berada di orbit Bumi. Air, tidak akan mengikuti bentuk wadahnya dan akan selalu berbentuk bulat.

Mengapa demikian?

Benda-benda di sekitar Bumi tetap terpengaruh gaya gravitasi meskipun semakain kecil seiring jaraknya dengan Bumi. Jadi, istilah gravitasi nol sebenarnya kurang tepat.

Yang terjadi sebenarnya, objek-objek tersebut jatuh ke Bumi namun sedikit demi sedikit dengan sudut kemiringan sangat kecil. Keadaan ini membuatnya kelihatan melayang dan dirasakan sebagai kondisi tanpa bobot.

Cairan yang melayang di antariksa memperoleh tekanan yang relatif sama dari lingkungan sekitarnya. Hal tersebut menyebabkan tegangan di permukaan air sama rata dan ikatan antarmolekulnya membentuk lapisan terluar yang elastis. Ikatan antarmolekulnya merata sama kuat sehingga bentuk yang paling efektif adalah berupa bulatan.

Lantas, bagaimana cara minum di luar angkasa jika airnya melayang-layang? Ya telan saja, karana gaya peristaltik tenggorokan dan lambung sanggup mengatasinya.

Warna Air Laut

Perubahan warna air laut dapat terjadi bergantung pada molekul air dalam menyerap dan memantulkan cahaya matahari, zat air yang terlarut di air laut tersebut ,dan jenis endapan, serta organisme yang hidup dalam dasar laut.

Air Laut Berwarna Putih

Penyebab air laut berwarna putih karena ada endapan glacial di dasar lautnya. Biasanya terdapat di daerah kutub.
 Air Laut Berwarna Hijau

 Ini disebabkan karena pada dasar laut tersebut terdapat fitoplankton yang memancarkan kandungan klorofilnya untuk melakukan fotosintesis. Pada saat cahaya matahari datang,klorofil pada fitoplankton menyerap sebagian besar warna merah dan warna biru, dan memantulkan warna hijau. Air Laut berwarna hijau ini biasa terlihat di perairan dekat pantai.
 Air Laut Berwarna Kuning

Laut berwarna kuning disebabkan banyaknya endapan lumpur didasar laut tersebut. Lumpur tersebut merupakan hasil metabolisme dari berbagai matrial di darat yang menghasilkan tanah yang berwarna coklat kekuningan, yang terbawa aliran air hingga sampai di lautan. Contoh perairan ini laut kuning di perairan antara jepang dan cina.
Air Laut Berwarna Hitam

Pada dasar laut perairan yang berwarna hitam ,terdapat banyak endapan tanah loss berwarna hitam, contohnya Laut Hitam yang berada di antara turki dengan benua eropa.

 Air Laut Berwarna Merah

Warna merah ini disebabkan karena pada dasar lautnya ada ganggang merah ,contohnya laut merah yang berada diantara Saudi Arabia dengan mesir.

Kenapa api padam jika diguyur air ?

Gambar 1

Kalau ada nyala api, pasti disitu ada tiga unsur. Apa itu ? Unsur pertama adalah oksigen atau sering juga disebut zat asam, kedua, bahan bakar, dan ketiga, panas. Oleh para ahil, ketiga unsur pembentuk api itu dinamai segitiga api (Gambar 1). Pendek kata, untuk menimbulkan api ketiga unsur itu harus ada dan berhubungan. Oleh sebab itu, apabila ingin memadamkan api, maka paling sedikit satu diantara ketiga unsur itu harus dihilangkan atau dipisahkan. Atau dengan kata lain, hubungan diantara ketiga unsur itu harus diputuskan.

Unsur pertama oksigen. Udara di sekitar kita ini mengandung oksigen, yang sangat dibutuhkan oleh semua makhluk hidup. Jadi, oksigen tidak mungkin dihilangkan. Oksigen hanya bisa dipisahkan dari ketiga unsur api. Unsur kedua adalah bahan bakar. Bahan bakar bisa dihilangkan. Demikian juga panas. Bagaimana caranya ? Salah satu caranya, ya diguyur air (Gambar 2).

Gambar 2

Jika kita mengguyur api dengan air, apa yang terjadi ? Pertama-tama suhu panas, salah satu unsur segitiga api akan hilang dan menjadi dingin. Kemudian yang kedua, sebagian air yang dipergunakan untuk mengguyur akan menguap menjadi uap air. Nah, uap air inilah yang akan memisahkan api dari oksigen. Karena dua hal dari segitiga api, yaitu panas dan oksigen, tidak ada, padamlah api. Satu unsur hilang saja padam. apalagi dua. Namun, tidak semua api bisa dipadamkan dengan air. Cara memadamkan api dengan air ini hanya bisa dilakukan apabila bahan bakarnya berupa kayu, kain, plastik, atau kertas. Kalau api merupakan hasil percikan listrik atau ada unsur minyak tanah, atau bensin, maka tidak bisa dipadamkan dengan air. Mengguyurkan air pada api akibat percikan listrik sangat berbahaya, karena air adalah penghantar listrik. Si pengguyur bisa tersengat aliran listrik. Jika terjadi kebakaran akibat listrik, hal pertama yang harus dilakukan adalah memutuskan terlebih dahulu aliran listrik. Setelah yakin tidak aliran listrik baru bisa dipadamkan dengan air.

Bagaimana dengan minyak, atau bensin ? Karena berat jenis minyak atau bensin lebih kecil dibandingkan dengan air, maka ketika diguyur air, minyak atau bensin akan mengambang di atas air. Karena itu, minyak atau bensin itu tetap berhubungan dengan oksigen. Alhasil, api akan tetap menyala. Untuk memadamkan api jenis ini dibutuhkan pemadam kimia, yang biasanya berbentuk busa, atau zat karbondioksida.

Jembatan Cair, Keajaiban Fisika

1.     Jembatan yang terbuat dari zat cair? Bukan sulap bukan sihir, sebab itu bisa dibuat dengan ilmu fisika. Sebuah tim peneliti dari Austria mendemonstrasikan bahwa kini kita dapat membangun jembatan yang tersusun dari zat cair. Dalam percobaan tersebut, tim ini berhasil memperagakan sebuah jembatan yang tersusun dari air murni yang telah didestilasi tiga kali. Mereka juga menghubungkan celah sepanjang 2,5 centimeter hingga selama 45 menit, seakan melawan pengaruh gaya gravitasi. Sepintas hal ini terdengar seperti sihir, walaupun jelas hanyalah rekayasa fisika. Lantas, apa rahasianya?

Tegangan tinggi

Salah satu kunci dalam percobaan tersebut adalah pemakaian tegangan listrik yang tinggi. Tim tersebut menempatkan air murni yang akan dijadikan jembatan itu di dalam dua buah gelas kaca, kemudian sepasang elektroda diletakkan di dalamnya. Kedua gelas kaca diletakkan berdekatan namun tidak berhimpitan. Dalam waktu hanya seperseribu detik setelah perbedaan tegangan sebesar 25 ribu volt diterapkan melalui sepasang elektroda tersebut, air di dalam salah satu gelas kaca merambat cepat ke tepian dan secepat kilat melompat melewati celah di antara kedua gelas kaca.

Apa yang menyebabkan tegangan tinggi tersebut mampu melontarkan air melompati celah dan lalu menjaga “jembatan cair” tidak runtuh dipengaruhi gravitasi? Saat ini belum ada yang mengetahuinya dengan pasti. Walaupun begitu, beberapa kesimpulan awal sudah bisa ditarik dari percobaan itu.

Secara kimiawi sebuah molekul air dilambangkan dengan kode H2O. Ini karena memang molekul air terdiri dari dua atom hidrogen (H) yang bermuatan positif dan sebuah atom oksigen (O) bermuatan negatif. Saat genangan air murni dipengaruhi oleh medan listrik, seperti saat tegangan tinggi diterapkan pada percobaan di atas, maka molekul-molekul air akan berjejer rapih dan saling bergandengan: atom-atom hidrogen tertarik ke elektroda bermuatan negatif sementara atom oksigen menjurus ke elektrode positif. Selama ini hal ini sudah diketahui berlaku pada tingkat molekuler, akan tetapi belum pernah diperagakan sebelumnya pada tingkat makroskopik seperti pada percobaan jembatan cair di atas.

Untuk menguji hipotesa ini, tim peneliti yang sama kemudian menggunakan sebatang kaca yang telah lebih dulu diberi muatan listrik. Ternyata memang medan listrik dari batang kaca mampu membuat bentuk jembatan cair itu berubah dari lurus menjadi melengkung mendekati batang kaca.

Air Mengalir Dalam Air

Di antara pengukuran lain yang dilakukan, tim tersebut juga mengukur variasi kepadatan cairan di sepanjang “jembatan dari air” yang terbentuk.

Mereka menggunakan metode optik yang umum disebut ‘visualisasi Schlieren’ . Dalam metode ini, berkas-berkas cahaya dilewatkan tegak lurus terhadap “jembatan dari air” dan kemudian melewati tepian sebuah silet tajam sebelum mencapai detektor cahaya. Jika kepadatan cairan di sepanjang jembatan itu seragam nilainya, maka semua berkas cahaya akan melewati tepian silet dan tertangkap oleh detektor. Akan tetapi, jika ada variasi kepadatan cairan pada jembatan itu, variasi itu akan membelokkan dan mengganggu jalan sebagian berkas cahaya yang lewat, sehingga total berkas yang tertangkap detektor menjadi berkurang.

Dengan metode tersebut, tim dari Austria itu menemukan bahwa kepadatan cairan pada jembatan memang tidak seragam, di mana sisi bagian dalam dari jembatan lebih padat daripada sisi luarnya. Selain itu, variasi kepadatan cairan tersebut tidaklah statis, melainkan mengalir dari gelas kaca yang satu ke yang lainnya. Sekedar sebagai analogi, anda bisa membayangkan sebuah kabel ko-axial (walaupun analogi ini tidaklah sangat akurat karena kedua fenomena ini berasal dari hukum fisika yang berbeda) di mana kabel di lingkaran dalam mengalirkan arus listrik sedangkan kabel di lingkaran luar hanyalah membantu menyalurkan aliran itu. Begitu juga, dalam “jembatan cair” ini, molekul air yang mengalir adalah molekul-molekul di sisi dalam, sedangkan molekul-molekul di sisi luar hanyalah diam dan membantu aliran molekul-molekul di sisi dalam jembatan.

Untuk Apa Selanjutnya?

Tim dari Austria itu ingin mempelajari dengan lebih detil bagaimana sesungguhnya struktur molekul-molekul yang membentuk “embatan cair itu. Untuk itu mereka merencanakan percobaan lanjutan yang akan menggunakan sinar-X.

Selain untuk menjawab keingintahuan secara ilmu fundamental, percobaan ini juga punya potensi aplikasi yang besar. Salah satunya berkaitan dengan bidang mikrofluida , di mana cairan-cairan dengan volume sangat kecil dikendalikan dengan presisi dan diteliti dengan akurat, baik untuk pendeteksian biologis, medis, maupun lingkungan.

Saat ini masih banyak kendala yang perlu dipecahkan sebelum sebuah aplikasi nyata bisa diperoleh. Salah satunya adalah bahwa jembatan cair ini tidak bisa bertahan jika air murni yang telah didestilasi tiga kali tersebut dikotori oleh debu dan partikel. Akibat muatan-muatan tambahan yang dibawa oleh debu dan partikel itu, maka jembatan cair itu akan dilewati arus listrik yang semakin tinggi.

Suhu pada jembatan itu ikut meningkat, dan jembatan akan runtuh karena gerakan acak molekul-molekul air mengalahkan efek medan listrik yang telah menjajarkannya dengan rapi. Walaupun begitu, bukan tidak mungkin percobaan-percobaan berikutnya akan memunculkan kejutan dan gagasan baru yang akan memecahkan kendala di atas.

Bentuk padat tiap zat pasti lebih padat dari bentuk cairnya namun hal ini tak

berlaku bagi air. Saat air membeku, volumenya meningkat. Perilaku aneh ini membuat bongkahan es bisa mengambang. Serupa benda solid lain, perbedaan yang ada adalah struktur heksagonal kristal es yang menyisakan banyak ruang kosong yang membuat es tak padat.

Tak Ada Duanya

Dalam sejarah salju, tiap struktur cantik ini sangat unik. Alasannya, kepingan salju berawal dari prisma heksagonal sederhana. Kepingan salju turun dipengaruhi suhu, tingkat kelembaban dan tekanan udara yang membuatnya tak pernah ada yang kembar. Menariknya, kepingan salju selalu tumbuh dengan sinkronisasi sempurna. 

Fenomena Air Mengejutkan Versi Fisika

Air memiliki kemampuan untuk membasuh, menenangkan dan memelihara. Di sisi lain, air juga memiliki kekuatan brutal seperti saat tsunami.

Di sisi lain, air akan sangat mengejutkan Anda, bahkan mampu mementahkan pemahaman ilmiah.

Beku

Orang logis pasti menganggap butuh waktu lebih lama bagi air panas untuk mencapai suhu nol deraja celcius dan membeku dibanding air dingin. Anehnya pada 1963, siswa SMA Tanzanian Erasto Mpemba menemukan, air panas lebih cepat beku dibanding air dingin dan tak seorang pun mengetahui mengapa begitu.

Salah satu kemungkinan yang ada adalah proses sirkulasi panas yang disebut konveksi. Dalam wadah air, ketika hangat naik ke atas mendorong air yang lebih dingin di bawahnya maka akan tercipta ‘hot pop’. Ilmuwan memperhitungkan, konveksi ini mampu mempercepat proses pendinginan dan segera mencapai titik beku.

Zat licin

Pemeriksaan ilmuwan satu setengah abad belum berhasil memecahkan mengapa permukaan es licin. Ilmuwan sepakat, lapisan tipis air cair di atas es beku menjadi penyebabnya. Hingga kini, tak ada konsensus mengapa es memiliki lapisan itu.

Teori menduga, lapisan ini muncul akibat ski atau terpeleset sehingga terjadi kontak dengan es yang kemudian meleleh. Lainnya menduga, lapisan cair ini ada akibat gerak inheren molekul permukaan. Namun faktanya, hingga kini, misteri ini belum terpecahkan.

Aquanut

Di Bumi, air mendidih menciptakan ribuan gelembung kecil. Di luar angkasa, air mendidih menciptakan satu gelembung besar. Dinamika fluida ini sangat rumit hingga fisikawan tak mengetahui apa yang terjadi pada air mendidih pada kondisi bergravitasi nol hingga eksperimen dilakukan pada 1992.

Fisikawan memutuskan, fenomena ini merupakan hasil ketiadaan dua fenomena yang disebabkan gravitasi, yakni konveksi dan daya pengapungan. 

Cairan melayang

Saat tetes air mendarat di permukaan yang lebih panas dari titik didih, air bisa bergerak cepat di permukaan jauh lebih lama dari dugaan. Efek yang disebut leidenfrost ini terjadi saat lapisan terbawah air menguap dan molekul gas air di lapisan itu tak punya tujuan. Akibatnya, sisa tetes air tak jatuh di permukaan panci panas.

Selaput gila

Terkadang, air tampak menolak hukum fisika. Kekuatan tensi permukaan yang membuat lapisan terluar badan air berlaku seperti selaput fleksibel. Tensi permukaan muncul akibat ikatan molekul air saling merenggang. Karenanya, molekul mengalami tarikan ke dalam dari molekul di bawahnya.

Air akan menyatu hingga ada tenaga meruntuhkan ikatan lemah itu. Misalnya, pada klip kertas yang tetap berada di atas air meski besi lebih padat dari air dan seharusnya tenggelam, tensi permukaan mencegahnya.

Salju Mendidih

Saat terdapat gradien suhu besar, sebuah efek mengejutkan akan terjadi. Jika air mendidih bersuhu 100C disiram ke udara yang bersuhu -34C, maka air berubah menjadi salju dan terbang. Hal ini terjadi karena udara dingin ekstrim sangat padat dan tak siap merilis uap air.

Di sisi lain, air mendidih siap merilis uap. Saat air dilempar ke udara, udara terpecah menjadi tetesan dan disinilah letak masalahnya. Banyaknya uap yang melebihi batas udara membuat ‘partisipan’ berubah menjadi partikel mikroskopik di udara dan menciptakan salju.

Ruang Kosong

Bentuk padat tiap zat pasti lebih padat dari bentuk cairnya namun hal ini tak

berlaku bagi air. Saat air membeku, volumenya meningkat 8°C. Perilaku aneh ini membuat bongkahan es bisa mengambang. Serupa benda solid lain, perbedaan yang ada adalah struktur heksagonal kristal es yang menyisakan banyak ruang kosong yang membuat es tak padat.

Tak Ada Duanya

Dalam sejarah salju, tiap struktur cantik ini sangat unik. Alasannya, kepingan salju berawal dari prisma heksagonal sederhana. Kepingan salju turun dipengaruhi suhu, tingkat kelembaban dan tekanan udara yang membuatnya tak pernah ada yang kembar. Menariknya, kepingan salju selalu tumbuh dengan sinkronisasi sempurna. 

Asal Usul Air

1.      Asal Usul Air

Asal usul yang menyelimuti 70ºC Permukaan Bumi masih menjadi misteri bagi ilmuwan. Menurut ilmuwan, air yang ada di Bumi 4,5 miliar tahun silam menguap akibat panasnya matahari muda. Artinya, air di Bumi saat ini bukan berasal dari Bumi itu sendiri.

Terdapat teori, 4 miliar tahun silam di masa Late Heavy Bombardment, terdapat benda masif menghantam Bumi dan benda ini berisi air. Selain itu, terdapat teori komet menjadi ‘dalang’ pemberi air bagi planet hunian manusia ini.

Kini muncul masalah baru, air yang ada menguap dari komet utama (Halley, Hyakutake, dan Hale-Bopp) memiliki jenis yang berbeda dari H2O Bumi yang menunjukkan, komet ini bisa jadi bukan sumber semua air yang ada.