Kenapa Awan Mengapung dan Laut Tidak

Gravitasi adalah percepatan (akselerasi) yang terjadi akibat kurvatur ruang. Kurvatur ruang ini sendiri terjadi akibat pengaruh massa yang ada di ruang tersebut. Semakin besar massa, maka kurvatur semakin tajam, dan akibatnya percepatan semakin tinggi. Konsep gravitasi ini banyak yang belum mengerti. Orang awam rata-rata mengartikan gravitasi secara sederhana sebagai tarikan ke bawah. Padahal konsep “bawah” sendiri muncul karena ada gravitasi. Tanpa gravitasi tidak akan ada “atas” atau “bawah”. Buat sebagian orang konsep ini terlalu susah untuk diikuti sehingga mereka malah dengan gamblang mengatakan kalau “gravitasi itu tidak ada”.

Berikut sebuah contoh pertanyaan yang sering diajukan oleh orang-orang yang tidak percaya akan keberadaan gravitasi.

Intinya, dia tidak mengerti kenapa manusia dan air laut tertarik ke Bumi sementara awan, balon gas helium, asap tidak.

Sebenarnya tidak perlu menggunakan rumus. Cukup dengan logika dan sedikit pengetahuan kimia & fisika hal ini mudah untuk dijawab.

Tapi sebelumnya saya ingin bertanya dulu kepada pembaca: bila sebuah bola bowling dan bulu burung dijatuhkan dari ketinggian yang sama, yang mana yang akan jatuh lebih dahulu? Tentu saja bola bowling bukan? Apakah ini karena gravitasi Bumi terhadap bola lebih kuat daripada terhadap bulu?

Nah sekarang mari kita lihat video sebuah eksperimen berikut:

Kita dapat melihat, dalam kondisi vakum (hampa udara), akselerasi yang bekerja pada bola dan bulu besarnya sama. Dengan kata lain gravitasi menarik kedua obyek tersebut dengan percepatan yang sama. Lantas apa yang membuat bulu tidak jatuh secepat bola boling di kondisi alami?

Kunci jawabannya di kondisi vakum tadi. Udara, seperti juga air, tanah, dan semua obyek di alam semesta tersusun oleh molekul-molekul. Kumpulan molekul-molekul memiliki kepadatan. Jadi udara juga memiliki kepadatan (densitas). Ini yang menyebabkan kenapa pesawat harus dibuat aerodinamis, karena pergesekan badan pesawat dengan molekul udara. Ini pula yang membuat meteor terbakar saat memasuki atmosfer, akibat pergesekan dengan udara.

Atmosfer kita pada dasarnya tersusun oleh molekul-molekul berikut: nitrogen (78%), oksigen (21%), argon (1%), sedikit karbondioksida, gas mulia, hidrogen, dan gas-gas lain. Pada ketinggian rendah atmosfer juga mengandung uap air.

Jadi untuk menjawab pertanyaan penganut aliran FE tadi, manusia dan air jelas memiliki kepadatan jauh lebih besar dibanding udara. Akibatnya tekanan udara tidak akan mampu menahan akselerasi manusia dan air oleh gravitasi. Sehingga saya, dia, dan air akan selalu tertarik ke arah pusat massa yang menyebabkan gravitasi, dalam hal ini Bumi.

Helium (gas yang biasa dipakai untuk balon), uap air, dan asap memiliki kepadatan lebih rendah. Sehingga pada dasarnya mereka “mengapung” di udara. Kepadatan udara (1,292 kg/m3 pada 0°C di ketinggian 0 m), sementara gas seperti hidrogen cuma memiliki kepadatan 0,090 kg/m3 dan helium 0,1786 kg/m3.

Ini juga yang terjadi pada balon gas dan lampion yang menggunakan panas. Temperatur tinggi membuat kepadatan udara menjadi lebih rendah, akibatnya udara yang lebih panas akan bergerak ke atas.

Awan adalah kumpulan droplet H2O yang terdispersi pada udara, tidak jauh berbeda dari asap. Selain kepadatannya lebih rendah, gerakan udara panas dari permukaan Bumi (thermal motion) membuat dispersi droplet-droplet ini mengambang. Selain faktor ini ada banyak faktor lain (gust fronts, gravity waves, lee waves large scale circulations, frontal systems, orographic flow, dsb.) yang menyebabkan terjadinya awan. Tetapi yang jelas, walaupun molekulnya sama, partikel awan berbeda dengan partikel air laut. Jadi gaya yang bekerja pada mereka pun berbeda.

Jadi itu sebabnya kenapa saya dan air laut tetap nyaman di permukaan Bumi sementara asap, uap air, dan balon gas mengambang di udara.