PENGUKURAN ARUS LISTRIK MEDAN LISTRIK DA
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
2
Jurusan Teknik Elektro Universitas Andalas
Jurusan Teknik Elektro Universitas Gifu, Jepang
ariadi@ft.unand.ac.id
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
Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010
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.
89
ISSN :2085-6989
Awan petir
leader
100 m
Field antenna
ALPS
Rogowski coil
(windmill)
400 m
(main)
420 m
(suimon)
1 km
2.7 km
(bokujou)
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
90
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
Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010
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.
15
154 m
141 m
128 m
116 m
103 m
91 m
79 m
66 m
56 m
44 m
32 m
21 m
9m
Offset Intensitas Cahaya
(satuan relatif)
12
9
6
3
0
25.6
25.8
26.0
26.2
26.4
26.6
26.8
27.0
27.2
Waktu (ms)
(satuan relatif)(satuan relatif) (satuan relatif)
Arus Listrik
Medan ListrikIntensitas Cahaya
Gb. 2 Bentuk gelombang intensitas cahaya sebagai fungsi waktu
pada variasi ketinggian dari ujung kincir angin.
0.99
0.66
0.33
0.00
3.9
2.6
1.3
0.0
2250
1500
750
0
25.6
25.8
26.0
26.2
26.4
26.6
26.8
27.0
27.2
Waktu (ms)
Gb. 3 Korelasi antara intensitas cahaya, medan listrik dan arus listrik upward leader
pada 3 Januari 2006
KESIMPULAN
Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010
Proses inisiasi upward leader diawali oleh
perubahan medan listrik dan arus listrik
yang cukup besar. Selain itu, terdapat
91
ISSN :2085-6989
korelasi yang kuat antara intensitas cahaya,
medan listrik dan arus listrik pada upward
leader.
fields and high speed images”, Trans.,
IEEJ, Vol 126, pp. 256-259 (2006).
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 rockettriggered 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 E92
Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010
PENGUKURAN ARUS LISTRIK, MEDAN LISTRIK DAN
IMAGE PETIR SECARA SIMULTAN
Ariadi Hazmi1, Reinaldy Wylieanto1, Rika Puspita Sari1
Daohong Wang2, Nobuyuki Takagi2
1
2
Jurusan Teknik Elektro Universitas Andalas
Jurusan Teknik Elektro Universitas Gifu, Jepang
ariadi@ft.unand.ac.id
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
Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010
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.
89
ISSN :2085-6989
Awan petir
leader
100 m
Field antenna
ALPS
Rogowski coil
(windmill)
400 m
(main)
420 m
(suimon)
1 km
2.7 km
(bokujou)
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
90
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
Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010
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.
15
154 m
141 m
128 m
116 m
103 m
91 m
79 m
66 m
56 m
44 m
32 m
21 m
9m
Offset Intensitas Cahaya
(satuan relatif)
12
9
6
3
0
25.6
25.8
26.0
26.2
26.4
26.6
26.8
27.0
27.2
Waktu (ms)
(satuan relatif)(satuan relatif) (satuan relatif)
Arus Listrik
Medan ListrikIntensitas Cahaya
Gb. 2 Bentuk gelombang intensitas cahaya sebagai fungsi waktu
pada variasi ketinggian dari ujung kincir angin.
0.99
0.66
0.33
0.00
3.9
2.6
1.3
0.0
2250
1500
750
0
25.6
25.8
26.0
26.2
26.4
26.6
26.8
27.0
27.2
Waktu (ms)
Gb. 3 Korelasi antara intensitas cahaya, medan listrik dan arus listrik upward leader
pada 3 Januari 2006
KESIMPULAN
Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010
Proses inisiasi upward leader diawali oleh
perubahan medan listrik dan arus listrik
yang cukup besar. Selain itu, terdapat
91
ISSN :2085-6989
korelasi yang kuat antara intensitas cahaya,
medan listrik dan arus listrik pada upward
leader.
fields and high speed images”, Trans.,
IEEJ, Vol 126, pp. 256-259 (2006).
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 rockettriggered 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 E92
Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010