Pernakah Anda bertanya, Mengapa awan berada di ketinggian dan bisa turun ke lereng gunung atau bukit pada musim hujan? Ketika musim hujan tiba, awan bahkan bisa turun ke lereng gunung atau bukit lalu kembali lagi ke atas. Mengapa awan turun dan apa yang menyebabkan awan bergerak lagi ke atas ?
Massa Jenis
Untuk memahami hal ini, terlebih dahulu pahami konsep massa jenis. Massa jenis alias kerapatan merupakan perbandingan massa terhadap volume, secara matematis dinyatakan melalui persamaan ρ = m / V, di mana ρ adalah lambang massa jenis, m adalah lambang massa dan V adalah lambang volume. Sebagai contoh, jika massa = 1 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 1/1 = 1 kg/m3. Apabila massa = 1 kg dan volume = 2 m3 maka massa jenis = 1/2 = 0,5 kg/m3. Demikian juga bila massa = 1 kg dan volume = 4 m3 maka massa jenis = 1/4 = 0,25 kg/m3. Dapat disimpulkan jika volume semakin besar sedangkan massa tetap maka massa jenis semakin kecil.
Sebaliknya jika massa = 4 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 4/1 = 4 kg/m3. Apabila massa = 2 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 2/1 = 2 kg/m3. Demikian juga bila massa = 1 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 1/1 = 1 kg/m3. Dapat disimpulkan jika volume tetap sedangkan massa berkurang maka massa jenis juga semakin kecil.
Pemuaian dan tekanan
Pernah melihat asap api ? Jika tak ada angin, asap cenderung bergerak ke atas. Asap mempunyai suhu tinggi (panas) sehingga memuai. Karena memuai maka volume asap bertambah sehingga massa jenisnya menjadi lebih kecil.
Massa jenis asap lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitarnya sehingga asap didorong ke atas oleh udara di sekitarnya. Dorongan ini terjadi karena perbedaan tekanan. Asap bergerak ke atas hingga berhenti pada ruang di mana massa jenis udara sama dengan massa jenis asap. Massa jenis sama sehingga tidak ada perbedaan tekanan.
Gaya Gravitasi
Semakin tinggi dari permukaan bumi, gaya gravitasi yang bekerja pada tempat itu semakin kecil. Karenanya semakin dekat permukaan bumi, jumlah udara semakin banyak sedangkan semakin tinggi dari permukaan bumi, jumlah udara semakin sedikit. Dalam volume yang sama, massa udara di ketinggian lebih sedikit daripada massa udara di dekat permukaan bumi. Volume tetap sedangkan massa berkurang maka massa jenis udara semakin kecil. Jadi semakin tinggi dari permukaan bumi, massa jenis udara semakin kecil.
Awan berada pada ketinggian di mana massa jenisnya sama dengan massa jenis udara di sekitarnya.
Pada musim hujan, awan bisa turun ke lereng gunung atau bukit karena massa jenis awan lebih besar daripada massa jenis udara di sekitarnya. Massa jenis awan menjadi lebih besar dapat disebabkan oleh bertambahnya massa awan akibat adanya uap air atau berkurangnya volume karena suhu awan berkurang. Jatuhnya awan di dalam udara mirip dengan jatuhnya batu dalam air karena massa jenis batu lebih besar daripada massa jenis air.
Ketika berada di sekitar lereng gunung atau perbukitan, massa jenis awan sama dengan massa jenis udara di sekitar gunung atau perbukitan. Awan bergerak lagi ke atas jika massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitarnya. Perubahan massa jenis awan atau udara terjadi akibat perubahan massa atau volume. Volume berubah jika suhu berubah, sebagaimana telah dipelajari pada materi pemuaian. Massa berubah jika kandungan uap air berubah.
Jika Anda ingin memahami lebih lanjut, silahkan pelajari konsep gaya apung serta terapung dan tenggelam. Terapung, melayang dan tenggelam bisa terjadi pada fluida seperti air dan udara.
